一种铺层及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种铺层及其应用，所述铺层包括至少六层长纤维层；最外侧的两层的长纤维层的铺设角度各自独立地为25

【技术实现步骤摘要】
一种铺层及其应用


[0001]本专利技术涉及铺层
，尤其涉及一种铺层及其应用。

技术介绍

[0002]目前，在材料轻量化设计中，对铺层的设计至关重要。
[0003]CN111563339A公开了一种基于变量耦合与软件集成的CFRP导流罩一体化设计方法，包括：对设计变量进行变量耦合操作；在SIEMENS NX中进行几何建模，并将建立的几何模型传递到CFD中；在ICEM CFD中对几何模型进行气动网格划分；在ANSYS FLUENT中对划分后的气动网格进行流动求解，以计算导流罩的表面流场；在APDL中对零件内部的CFRP铺层进行建模，并通过初始铺层设计，编写遗传算法优化铺层角度；在APDL中进行结构有限元建模，并调用ANSYS对模型进行分析。其公开的设计方法能够同时考虑零部件宏观结构学科优化、微观材料铺层学科优化与流体动力学等多学科的协同，对零部件进行一体化设计。
[0004]CN114329763A公开了一种飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法包括：在确定铺层数的条件下，选定多个可选铺层顺序；计算各个可选铺层顺序的等效铺层参数；在等效铺层参数约束条件下，以等效铺层参数为优化变量，以屈曲载荷最大为目标，得到最优等效铺层参数；选取与最优等效铺层参数偏差较小的多个可选铺层顺序，作为可用铺层顺序；以各个可用铺层顺序中，屈曲载荷最大的一个作为最终铺层顺序。此外，涉及一种飞机结构中复合材料层合板铺层方法，以上述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法，确定铺层顺序，以该铺层顺序进行铺层。
[0005]目前，对于导流罩使用的复合材料中，主要是由短纤维复合材料形成的，形成的工艺为短纤维复合材料模压工艺技术，其中包括SMC/BMC模压技术、短切模压料模压技术、短切碳纤维预浸带模压技术、夹层结构喷涂模压技术、在线SMC模压技术等，局限在于质量重，成型结构力学性能低。
[0006]综上，要开发一种碳纤维复合材料的导流罩，其纤维为长纤维，对于定厚度的碳纤维复合材料，长纤维铺层角度的设计是至关重要的。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种铺层及其应用，所述铺层具有优异的刚度，振动特性和强度，所述铺层在结构轻量化的基础上不容易变形，抵抗外部载荷能力高，也不容易发生共振，尤其是弯曲刚度性能，在承受外载荷作用下，结构变形小，NVH性能高，结构在使用中能够更好的发挥自身的功能性。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种铺层，所述铺层包括至少六层(例如8层、10层、12层、14层、16层、18层等)长纤维层(进一步优选至少12层)；
[0010]最外侧的两层的长纤维层的铺设角度各自独立地为25
‑
35
°
(例如26
°
、28
°
、30
°
、32
°
、34
°
等)或
‑
25～
‑
35
°
(例如
‑
26
°
、
‑
28
°
、
‑
30
°
、
‑
32
°
、
‑
34
°
等)；
[0011]所述长纤维层的铺设角度至少有四层(例如五层、六层、七层、八层等)不同。
[0012]本专利技术中，所述铺层避免使用完全单一方向的铺层，尽量包含多个铺层角度，从而减少结构热应力等对于结构性能的影响，减小泊松比。本专利技术中，所述长纤维层中最外侧的两层应选择铺设角度各自独立地为25
‑
35
°
或
‑
25～
‑
35
°
，能够降低拉弯耦合等引起的结构翘曲。
[0013]本专利技术中，所述铺设角度的确定方式为：是以基底所在平面建立横向和纵向的坐标轴，横向一侧为0
°
和180
°
(方向一致，仅用于区分正负铺设角度)，纵向一侧为90
°
，长纤维层中的长纤维取向轴与横向的夹角为铺设角度，其中，在0
°
～90
°
之间设置的长纤维层为正铺设角度，在90
°
～180
°
之间设置的长纤维层为负铺设角度。
[0014]本专利技术中，所述长纤维层中的标准为：长度大于65mm(例如66mm、68mm、70mm、72mm、74mm、76mm等)的连续单向纤维。
[0015]优选地，以基底长边的拉伸和压缩方向为横向。
[0016]优选地，所述铺层具有铺设角度为0
°
的长纤维层。
[0017]优选地，以所述长纤维层总层数为100％计，所述铺设角度为0
°
的长纤维层的层数占比为25％
‑
50％，例如30％、35％、40％、45％等。
[0018]本专利技术中，所述铺设角度为0
°
的长纤维层的层数控制在25％
‑
50％范围内的原因在于：导流罩结构在使用中重点承受拉压载荷，而且保证结构能够最有效、最直接地传递给定方向外载荷，提高承载能力、结构稳定性和抗冲击损伤能力。
[0019]优选地，所述铺设角度为0
°
的长纤维层，其两侧的长纤维层的铺设角度各自独立地为25～35
°
(例如26
°
、28
°
、30
°
、32
°
、34
°
等)或
‑
25～
‑
35
°
(例如
‑
26
°
、
‑
28
°
、
‑
30
°
、
‑
32
°
、
‑
34
°
等)。
[0020]优选地，所述铺层具有铺设角度为90
°
的长纤维层。
[0021]优选地，以所述长纤维层总层数为100％计，所述铺设角度为90
°
的长纤维层的层数占比为6％
‑
16％，例如10％、12％、14％、16％等。
[0022]本专利技术中，所述铺设角度为90
°
的长纤维层的层数占比为6％
‑
16％，控制在此比例的原因在于：为了使铺层在各个方向均不承受主要载荷，提升结构稳定性，避免长纤维层中的树脂直接承受载荷。
[0023]优选地，所述铺设角度为90
°
的长纤维层，其两侧的长纤维层的铺设角度各自独立地为25～35
°
(例如26
°
、28...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铺层，其特征在于，所述铺层包括至少六层长纤维层；最外侧的两层长纤维层的铺设角度各自独立地为25
‑
35
°
或
‑
25～
‑
35
°
；所述长纤维层的铺设角度至少有四层不同。2.根据权利要求1所述的铺层，其特征在于，所述铺层具有铺设角度为0
°
的长纤维层。3.根据权利要求2所述的铺层，其特征在于，以所述长纤维层总层数为100％计，所述铺设角度为0
°
的长纤维层的层数占比为25％
‑
50％。4.根据权利要求2或3所述的铺层，其特征在于，所述铺设角度为0
°
的长纤维层，其两侧的长纤维层的铺设角度各自独立地为25
‑
35
°
或
‑
25～
‑
35
°
。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的铺层，其特征在于，所述铺层具有铺设角度为90
°
的长纤维层。6.根据权利要求5所述的铺层，其特征在于，以所述长纤维层总层数为100％计，所述铺设角度为90
°
的长纤维层的层数占比6％
‑
16％。7.根据权利要求5或6所述的铺层，其特征在于，所述铺设角度为90
°
的长纤维层，其两侧的长纤维层的铺设角度各自独立地为25
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：谷卫敏，徐中皓，李亦文，闫鑫，翟云龙，宋男，孙嘉伟，周熙宇，刘敏，
申请(专利权)人：一汽解放汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：