Ниже приведены некоторые принципы, которых следует придерживаться при проектировании конструкций из композитных материалов на основе углеродного волокна:

– Принцип равномерной толщины стенки: Независимо от того, используется ли процесс формования с намоткой нитей или процесс компрессионного формования, однонаправленная пластина из волокна сначала наматывается на определенную форму для формования, а затем подвергается высокотемпературной формовке. Теория и практика показали, что сохранение непрерывности волоконных нитей в процессе намотки очень важно, так как это напрямую влияет на механические свойства изделия после высокотемпературного формования. Чтобы обеспечить непрерывность волокон, соседние боковые стенки должны придерживаться принципа равномерной толщины стенок при проектировании конструктивных элементов. Это гарантирует, что волокна в каждом независимом слое остаются непрерывными, что позволяет равномерно распределять энергию напряжения по всему конструктивному элементу. Это предотвращает локальное повреждение от напряжения и улучшает общие механические характеристики.

– Принцип равной силы: Композитные материалы из углеродного волокна являются анизотропными. Даже при создании квазиортогональных изотропных слоев механические свойства вдоль направления слоя волокон значительно превосходят свойства, перпендикулярные направлению слоя. Поэтому структурное проектирование не может полностью повторять традиционные методы проектирования металлических компонентов. Вместо этого необходимо усилить конструкцию, чтобы повысить прочность в направлении, перпендикулярном направлению слоев, и обеспечить равную прочность всей конструкции.

– Принцип легкой распалубки: Композитные изделия из углеродного волокна обычно изготавливаются методом формования, который предполагает распалубку между изделием и формой. Учет особенностей распалубки на этапе проектирования конструкции может повысить выход продукции и общие эксплуатационные характеристики. Практика показала, что методы проектирования, обычно используемые в металлическом литье, такие как соответствующие углы осадки, фаски и плавные переходы боковых стенок, могут повысить эффективность распалубки изделий из композитов на основе углеродного волокна.