铺层角度对碳纤维复合材料层合板弯曲性能影响的分析与试验开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

碳纤维复合材料可分为碳纤维增强陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料、碳纤维增强金属基复合材料、碳纤维增强树脂基复合材料。其中碳纤维增强树脂基复合材料（cfrp）是目前最先进的复合材料之一，以其轻质、高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等优点广泛用作结构材料和耐高温抗烧蚀材料。虽然碳纤维复合材料具有很多传统金属材料不具备的优点，但是其性能还受碳纤维形成过程中的缺陷影响。这个缺陷来自两方面：一方面来自原丝，另一方面来自碳化过程[[i]]。为了改善这一缺陷，我们可以通过改变其组份材料的种类、含量，以及通过改变铺层方向、顺序和角度，改善碳纤维复合材料在使用过程中的性能，使之满足结构要求。因此，研究怎样改善碳纤维复合材料的性能就显得十分必要。

碳纤维复合材料在很多领域应用广泛。在航天领域，航天飞机的舱门、压力舱、仿生机械臂采用碳纤维复合材料；目前先进的民用飞机主要部位大量使用了碳纤维复合材料，如副翼、发动机罩、阻力板、起落架舱门、水平和垂直尾翼等[[ii]]，并且正在研究开发可用于飞机的碳纤维复合材料制氢罐和电极材料[[iii]];在民用领域，风力发电风轮翼及其支撑物、汽车结构件、体育用材、电缆芯材等都开始使用碳纤维材料[[iv]]。

2. 研究的基本内容与方案

（1）初步选定本次试验的材料为环氧树脂类粘结剂粘结的碳纤维布，碳纤维复合材料层合板的铺层角度为三层，研究铺层角度分别为【0°/90°/0°】、【0°/45°/0°】、【0°/30°/0°】和【0°/60°/0°】的层合板弯曲性能；

（2）使用cad软件进行建模并导入ansys软件中，选择碳纤维复合材料层合板的材料、单元类型并设置其对应的单元属性（拟选定材料为碳纤维布，单元类型为各向异性）[[i]]，建立碳纤维复合材料模型，设置好坐标系后划分网格，设定约束条件及施加载荷（拟采用三点弯曲法进行加载），进行分析计算并将得到的结果转换到计算坐标系中完成后处理[[ii]]；

3. 研究计划与安排

第1-2周，收集查阅与碳纤维复合材料相关的文献，选定需要翻译的外文资料；

第3-4周，完成开题报告，完成外文资料翻译；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]上官倩芡，蔡泖华.碳纤维及其复合材料的发展及应用[j].上海师范大学学报（自然科学版），2008（03）

[2]qi shujing.carbon fiber’s huge market potential[j].china chemical reporter,2014,9( 06)

[3]井冢淑夫.碳纤维复合材料应用的最新动向[j].国外化纤技术 ,2013,42(09)