复合层压板材料铺层设计的一般原则

复合材料凭借其优异的性能，在飞机结构设计时已经成为首选。特别是近年来无人机和eVTOL等航空器，复合材料结构占比已经超过50%。复合材料结构在设计时，铺层定义是十分重要的，否则将引起严重的后果。

      普通层压板结构的铺层设计一般原则为：

      (1) 除特殊需要外，结构应采用均衡对称铺层，以避免固化后由于耦合引起制件翘曲。在气动弹性剪裁设计时，常要使用到复合材料铺层设计的耦合特性(如翼面承受弯曲载荷时要求有扭转变形)，此时可采用对称非均衡铺层。

       (2) 应按照受力情况和刚度要求来设计铺层。铺层的纤维轴线应与内力的拉、压方向一致，剪切(扭转)强度和刚度主要由±45°铺层提供。

       (3) 由 0°、90°、±45°铺层组成的结构，上述任一铺层角的铺层，其最小铺层百分比应大于或等于6％～10％。

      (4) 对于以局部屈曲为临界设计情况的构件，应该把±45°层尽量铺到远离结构中性层的位置上，即两侧表面上。

       (5) 连接区的铺层设计应使与钉载方向成±45°的铺层百分比大于或等于40％，与钉载方向一致的铺层百分比大于 25％。其目的是保证连接处有足够的抗剪强度和抗挤压强度，同时也有利于载荷扩散和改善应力集中。 

      (6) 对于使用中容易受到外来物撞击的结构部位，其表面几层应均布于各个方向，且相邻层的夹角应尽可能小。当仍不满足抗撞击要求时，可在表面覆盖1～2层芳纶或玻璃布。 

      (7) 在集中力扩散部位应进行局部加强，除在主应力方向配置足够铺层外，应配置一定数量与主应力方向成±45°的铺层，以便内力扩散。 

      (8) 在梁、墙、框、肋及加筋的凸缘部位，应布置较多的0°层(连续铺设的0°层不能多 于4层)以提高轴向强度和刚度。同时铺设一定数量的±45°层，以提高凸缘的局部屈曲强度。 

      (9) 在开口区应进行局部加强，并使相邻层的夹角尽可能小，局部加强的边沿采用阶梯形递减(一次不多于两层)。 

      (10) 在结构变厚度区域，铺层数递减处形成台阶，要求每个台阶宽度相等且等于或大于 2.5mm，并在表面铺设连续覆盖层以防剥离。