當使用碳纖維（以其杰出的強度和剛度與重量之比而馳名）時，必要了解纖維取向如何影響碳纖維復合材料（CFRP）層壓板的強度和剛度。復合板的層壓板設計有不同的方法，其層壓板按肯定角度定向以產(chǎn)生不同的結(jié)構(gòu)性能。這些屬性是：各向同性，準各向同性和各向異性。

各向同性是指一種強度和剛度在通過該材料的任何方向進行測量時都雷同的材料。各向同性物質(zhì)的例子是玻璃和金屬。

準各向同性是指具有各向同性但僅在平面內(nèi)的材料。換句話說，強度和剛度在零件平面內(nèi)的所有方向上均相稱。很多CFRP層壓板都屬于此類。

各向異性是指在不同方向穿過材料具有不同強度和剛度的材料。例如，木頭沿著木紋比穿過木紋更堅硬。用悉數(shù)沿一個方向取向的纖維制成的碳纖維層壓材料是極各向異性的。根據(jù)層壓板設計的平衡程度，其他層壓板設計可以具有各種程度的各向異性。

制備準各向同性碳纖維層壓板

當纖維在鋪層中的取向平衡時，CFRP層壓板便具有準各向同性的特征，從而無論材料的加載方向如何，其強度和剛度均保持不變。無論單個碳纖維簾布層或薄層是由機織織物照舊單向碳纖維制成，將它們組合成設計合理的疊層板時，都可以組裝成各向同性的材料。

當各簾布層的方向平衡時，制成準各向同性層壓板，以使層壓板在每個平面內(nèi)方向的拉伸剛度雷同。通常，準各向同性片材是使用碳纖維編織物制成的，層片定向為0º，90º，+45º和-45º，在這四個方向的每個方向上至少占12.5％。定向度為0º，60º和120º的單向?qū)右部梢赃_到準各向同性的特征。

層壓板可能是準各向同性的，好像不遵守規(guī)則。例如，如上所述，0º/-45º/ +45º/90º層壓板是準各向同性的。但是，假如每個層都與其原始方向（例如+60º）以雷同的角度取向，則層壓板將保持各向同性。層壓板的+60º重新定向可形成60º/15º/-75º/-30º層壓板。

除定向角外，優(yōu)質(zhì)碳纖維層壓板還有其他設計要求：

• 疊層必須對稱。

• 此外，每個薄片通常會：

  • 包含雷同的纖維-樹脂比率；

  • 具有雷同的層厚；

  • 包含雷同的纖維類型和幾何外形

在更復雜的設計中，這些規(guī)則可能不適用

準各向同性碳纖維板設計

在典型的準各向同性碳纖維片材中，該片材必須包含至少4層，并且各層必須包含雷同的剛度和厚度。此外，纖維取向必須平衡且對稱。除了共同提供準各向同性的特征外，不同方向的纖維還具有特定的強度：

• 0º層：提供軸向強度和剛度，特別很是適合必須承受軸向載荷的梁和柱。

• +/-45º層：提供抗剪和抗扭強度和剛度，特別很是適合扭力軸和抗剪腹板，例如工字梁。

• 90º層：提供橫向強度和剛度，特別很是適合創(chuàng)建鞏固層，將所有內(nèi)容保持在一路并提供壓力容器的強度。

準各向同性的上風

通過不使用準各向同性的疊層，可以廉價地制造碳纖維片。例如，假如僅使用0度和90度碳纖維層來構(gòu)建層壓板，則層壓板沿45度對角線將變?nèi)?，離軸彎曲和張力的撓度比與之相比高出50％。準各向同性碳纖維板。在大多數(shù)應用中，0º/90º片材結(jié)果很好。但是，假如必要沿45度軸的剛度，準各向同性碳纖維片材將提供杰出的性能。準各向同性的碳纖維片材可以由具有適當層壓方向的單向或機織簾布層制成，以產(chǎn)生在各個方向都具有強度的堅硬材料。首先，了解各向同性特征好像很困難。但，英特力新材料，具有制造CFRP層壓板的經(jīng)驗，并具有設計和制造板材并根據(jù)必要發(fā)揮其性能的技能和知識。好的碳纖維制造商擁有經(jīng)驗；獲得需要的組件；周全了解工程，設計和分析；最先輩的設備；和最高的質(zhì)量標準。當您的設計取決于材料的強度和剛度以使其正常運行時，請確保找到具有所有這些功能的碳纖維制造商。