本篇文章給大家談談碳纖維結構設計，以及碳纖維構件對應的知識點，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔，本文目錄一覽：，1、，碳纖維復合材料在衛星天線結構中的鋪層設計，2、，碳纖維結構加固技術的技術標準，3、，碳纖維截面與力矩剪切力的關系，4、，什么是碳纖維0度和90度鋪層，5、，碳纖維有什么優缺點，可以應用到什么領域？
本篇文章給大家談談碳纖維結構設計，以及碳纖維構件對應的知識點，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔。
本文目錄一覽：
- 1、碳纖維復合材料在衛星天線結構中的鋪層設計
- 2、碳纖維結構加固技術的技術標準
- 3、碳纖維截面與力矩剪切力的關系
- 4、什么是碳纖維0度和90度鋪層
- 5、碳纖維有什么優缺點，可以應用到什么領域？
- 6、房屋結構梁碳纖維加固設計U型箍寬度應為多少
碳纖維復合材料在衛星天線結構中的鋪層設計
隨著航天技術的發展，寬頻段、高增益、大口徑的天線在航天領域的應用越來越廣泛。眾所周知，衛星對質量非常敏感而太空環境十分惡劣溫度變化劇烈，因此需要尋找合適的材料來降低天線的質量，以便提高這些天線的環境適應能力。
碳纖維復合材料是以樹脂為基體、碳纖維為增強體的復合材料具有質量輕、模量高、熱膨脹系數低等特點。碳纖維本身具有導電性，在一定的頻率范圍內能夠完成天線電磁波的發射或接收，能夠承受住一定的功率。因此用碳纖維復合材料制作的天線不僅能保證天線的電性能，而且質量輕、比強度高、抗沖擊振動能力強，能承受高低溫循環、熱真空等嚴酷的環境的考驗。
碳纖維復合材料是一種各向異性材料，沿纖維軸方向和垂直于纖維軸方向的電磁、熱、力學性能都有明顯的差別。這樣的各向異性給設計帶來了更多可選擇性，研發人員可以通過合適的鋪層方向和層數來滿足強度、剛度和其他特殊要求，為結構的優化設計提供了巨大的設計空間，這一點是傳統的金屬材料不能比擬的。
碳纖維復合材料中的碳纖維和樹脂的性能差別很大，碳纖維絲束各向異性軸向和徑向性能相差很大，而樹脂在固化過程中收縮較大。因此合理的鋪層設計是碳纖維復合材料天線取得較佳的機械性能和電性能的關鍵因素。
由于碳纖維軸向和徑向的熱膨脹系數相差較大，因此只有采用準各向同性對稱鋪層，并利用高模量纖維軸向熱膨脹系數為負值，來抵消徑向較大的熱膨脹系數，才能使各向熱膨脹系數接近“零”，以此保證星載天線在高低溫變化劇烈的太空環境中保持穩定的型面精度。
在碳纖維鋪層設計中盡量減少纖維斷口和搭接，同時保證纖維鋪放有序，重點保證鋪層的對稱性，以減少翹曲變形來提高天線部件的精度。由于碳纖維材料嚴重的各向異性，在平面內會產生特殊的拉剪耦合效應，因此除了采用0 、90 的正交鋪層外應盡量采用 θ 方式的鋪層設計使纖維方向在分層的平面內均勻分布。
碳纖維復合材料面天線的電性能指標主要取決于面天線內表層材料的導電性。因此面天線內表層材料優選M系列高模量的碳纖維，以保證天線較低的駐波和較高的增益指標。其余增強層選強度較高、價格相對便宜的T系列碳纖維。將高模量的M系列和高強度的T系列碳纖維組合使用，在天線的電性能、剛強度、價格等方面進行折中以滿足工程應用要求。
碳纖維結構加固技術的技術標準
國內最早通過的規范是2003年《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》，其編號為CECS146：2003, 已經被最新的國家標準規范2006《混凝土結構加固設計規范》代替,其編號為GB 50367-2006. 碳纖維加固最近的國標是《結構加固修復用碳纖維片材》GB/T 20490-2008,08年10月1日起執行。 《工程結構加固材料安全性鑒定技術規范》
粘貼碳纖維結構加固技術是指采用高性能粘結劑將碳纖維布粘貼在建筑結構構件表面，使兩者共同工作，提高結構構件的（抗彎、抗剪）承載能力，由此而達到對建筑物進行加固、補強的目的。
碳纖維增強聚合物（CARBON FIBRE REINFORCED POLY-MER簡稱CFRP，也稱為碳纖維增強塑料）是由環氧樹脂粘高抗拉強度的碳纖維束而成的。使用碳纖維布加固具有以下幾個優點：A、強度高（強度約為普通鋼材的10倍），效果好；B、加固后能大大提高結構的耐腐蝕性及耐久性；C、自重輕（約200G/`M^2`），基本不增加結構自重及截面尺寸；柔性好，易于裁剪，適用范圍廣；D、施工簡便（不需大型施工機構及周轉材料），易于操作，經濟性好；E、施工工期短（本工程實例僅用一周）；因此，碳纖維結構加固技術在混凝土結構方面已產生較大的效應。
碳纖維加固技術適用于各種結構類型，各種結構部位的加固修補，如梁、板、柱、屋架、橋墩、橋梁、筒體、殼體等結構，要求基層混凝土的強度等級不低于C15即可；另外，磚砌體的某些力學性能也可以用碳纖維進行加固。
可以使用加固材料即用改性環氧樹脂粘貼各種符合國標GB50367-2006規定的碳纖維單向織物布復合材,S玻璃布,(玄武巖布),E玻璃纖維單向織物布及GB/T221491-2008規定的芳綸布,芳玻韌布復合材
它具有粘貼鋼板相似的優點外，還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點，但需要專門的防火處理，適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。
碳纖維截面與力矩剪切力的關系
碳纖維布用于橋梁加固時，可對承受彎矩和剪力的構件的正截面承載力進行加固，增強斜截面的承載力，加強截面的剪力。此外，碳纖維布也可用于加強壓桿。
(1)加強前截面承載力
用碳纖維布加固受彎構件的前截面承載力時，一般采用圖中所示的粘貼法。
在橫梁底部粘貼一層或幾層碳纖維布，其橫截面如圖所示。如有可能，應將碳纖維布粘貼到圖中的U形橫截面中，這樣才能進一步提高橫截面前橫截面的承載能力。根據“混凝土結構設計原則”中前截面承載力的計算方法，可以定量計算粘貼層數。計算中仍采用平截面的假設，適當考慮碳纖維布強度的降低(一般碳纖維的強度不能充分利用)，建議取其強度的60%。
(2)加強斜截面的彎曲抗力和截面的剪切力。
當碳纖維布用于增強斜截面的抗彎性能或提高截面的抗剪性能時，一般采用圖中所示的粘貼法。將碳纖維布切成條狀，粘貼在橫梁的側面。粘貼方向應與梁的主拉應力軌跡一致。這樣，碳纖維布就能充分發揮其抗拉強度，防止混凝土開裂，從而提高梁的抗剪性能。在計算時，還可以考慮碳纖維布在“混凝土結構設計原則”中考慮彎鋼筋抗彎抗剪性能的作用，進而確定碳纖維布的用量。
什么是碳纖維0度和90度鋪層
碳纖維0度和90度鋪層是對材質的一種描述碳纖維結構設計，碳纖維制品大部分是采用碳纖維布或預浸料制作而成碳纖維結構設計，無論哪種方法碳纖維結構設計，對于碳纖維布的鋪層結構設計是整個碳纖維工藝過程中非常重要的一個步驟。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質特性碳纖維結構設計，因此碳纖維制品的強度大碳纖維結構設計，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業領域有著廣泛的應用。
碳纖維有什么優缺點，可以應用到什么領域？
碳纖維復合材料在汽車領域的應用主要是在汽車剎車片、汽車傳動軸、緩沖器、車身、汽車內飾以及發動機零件等，可有效降低汽車自重并提高汽車性能。
1、成本太高
與鈦合金相比，碳纖維復合材料車用部件的價格有過之而無不及，一些常見碳纖維車用部件的價格可能是傳統材料的好幾倍，而較大尺寸的碳纖維車用部件價格甚至超過萬元。這主要是因為部分碳纖維部件的制作過程需要很多的手工，并且報廢率很高，造成成本的大量上升。
2、變形幾乎無法修復
這也是碳纖維單體殼車身無法大規模鋪開的重要因素。由于碳纖維復合材料并不具備金屬材料的延展性，所以一旦出現了由外力導致的形變，也就意味著碳纖維單體殼車身內部的碳纖維已經出現了斷裂或者是層間樹脂脫層。而斷裂的碳纖維以及脫層的樹脂是無論如何也不可能接起來的，那么碳纖維單體殼車身只能報廢。相比之下，裂紋還可以補上幾層碳纖維進行修復。
3、碳纖維單體殼車身結構設計復雜
一般來說，框架式的車身在設計時，只需要對車身整體進行結構設計，因為金屬材料有著各項同性的材料特性。顧名思義，各項同性的意思就是指物體內部的物理、化學等性質不會因為方向的不同而有所變化，即某一物體在不同的方向所測出的性能數值完全相同。就比如說同一塊鋼板，性能放在哪都是一樣的。那么在設計過程中，金屬材料只需要考慮一個方向就可以。以常用的楊氏模量、泊松比、剪切模量等參數來看，只需要運用一次就可以完成計算。但是碳纖維復合材料就不是這么個情況，碳纖維復合材料的特性是各項異性。
4、碳纖維材料的壽命短
當然碳纖維本身是沒有問題的，問題是出在作為復合材料基體樹脂上。樹脂的耐久性要弱于金屬。光老化、高低溫、酸堿性都會加速其老化過程，繼而產生發黃、龜裂、發脆等問題。這個道理和咱們總會遇到的普通塑料零件的老化是一樣的。
房屋結構梁碳纖維加固設計U型箍寬度應為多少
U形箍的寬度，對端箍不應小于加固纖維復合材寬度的2/3,且不應小于200mm；對中間箍不應小于加固纖維復合材寬度的1/2，且不應小于100mm。
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