用碳纖維復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材料可以實(shí)現(xiàn)更明顯的耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等性能,在進(jìn)行碳纖維制品結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)生產(chǎn)中,需要考慮到強(qiáng)度和剛度。如今的碳纖維復(fù)合材料因其良好的使用性能而得到軍工、航天等行業(yè)的應(yīng)用,而民間,很多碳纖維愛(ài)好者也因?yàn)槠尕浛删踊蚴褂眯Ч鴮?duì)相關(guān)材料進(jìn)行收藏,但是如果考慮設(shè)計(jì)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)部件,在代理傳統(tǒng)金屬材料實(shí)現(xiàn)更好的作用的同時(shí),部件的強(qiáng)度與剛度設(shè)計(jì)是重點(diǎn)。
部件在外力載荷的作用下,需要有抵抗變形與破壞的能力,但是這個(gè)能力又是有限度的。碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用如何確定部件的使用載荷不會(huì)超出部件的能力極限,可以通過(guò)材料力學(xué)計(jì)算得出,而部件的這個(gè)能力極限,就是碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者需要考慮的問(wèn)題。通過(guò)合理的搭配纖維和樹(shù)脂,優(yōu)化纖維排布,用最少的材料,滿足設(shè)計(jì)需求,體現(xiàn)了復(fù)合材料設(shè)計(jì)者精湛的技巧。不過(guò)決定復(fù)合材料強(qiáng)度與剛度的因素,不但與纖維和樹(shù)脂的種類有關(guān),還與碳纖維的鋪層方向以及層與層之間結(jié)合搭配有關(guān)。
其次是碳纖維制品結(jié)構(gòu)部件的穩(wěn)定性,尤其是對(duì)一些細(xì)長(zhǎng)桿結(jié)構(gòu),在受壓時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象,保證其原有的直線平衡狀態(tài)是設(shè)計(jì)者需要考慮的最終目標(biāo)。而對(duì)于一些框架結(jié)構(gòu)部件,如果鋪層不均勻,也會(huì)產(chǎn)生翹曲失穩(wěn),所以在制造過(guò)程中尤其注意,最好采用對(duì)稱鋪層,以防變形不均勻。一般情況下,不管是框架結(jié)構(gòu)還是細(xì)長(zhǎng)桿結(jié)構(gòu),在碳纖維制品部件沒(méi)有達(dá)到極限載荷之下不應(yīng)該產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象,否則構(gòu)件便可能認(rèn)定為不合格。