炭素繊維複合材製品の構造設計に従うべき原則を以下に示す：

– 均一な肉厚の原理： フィラメントワインディング成形法であれ圧縮成形法であれ、繊維一方向性板はまず特定の成形型に巻き付けられ、その後高温成形にかけられる。高温成形後の製品の機械的特性に直接影響するため、巻き付け工程で繊維フィラメントの連続性を維持することが重要であることは、理論と実践によって実証されている。繊維の連続性を確保するためには、構造部品の設計において、隣接する側壁は均一な肉厚の原則を守る必要がある。これにより、各独立層の繊維が切断されずに残り、応力エネルギーが構造部品全体に均等に分散されます。これにより、局所的な応力損傷を防ぎ、全体的な機械的性能を高めることができます。

– 同等の強さの原則： 炭素繊維複合材料は異方性である。準直交等方性層設計であっても、繊維層方向に沿った機械的特性は、層方向に垂直な機械的特性よりも著しく優れている。したがって、構造設計は従来の金属部品設計法を完全に再現することはできない。その代わりに、層方向に対して垂直方向の強度を高め、構造全体にわたって均等な強度を確保するための構造強化を実施しなければならない。

– 簡単な脱型の原理： 炭素繊維複合材製品は通常、金型成形によって製造され、製品と金型の間で脱型が行われます。構造設計の段階で脱型性能を考慮することで、製品の歩留まりと全体的な性能を向上させることができます。適切な抜き勾配、面取り、滑らかな側壁遷移など、金属鋳物で一般的に使用される設計方法が、炭素繊維複合材製品の脱型性能を向上させることができることが、これまでの実践から示されています。