第五章 设计选材与设计许用值确定
第一节 设计选材
复合材料结构设计选材应按具体使用部位，综合考虑强度、韧性、最高工作温度、耐湿 "热性能、工艺性、成本、使用经验、材料来源等因素综合权衡折衷、择优选用。复合材料结构设计选材原则与金属材料是相同的，但必须突出考虑复合材料特有的性能。
一、设计选材原则
（）与金属材料一样，设计选材应以满足结构完整性要求，低成本（经济性好）为基点。（）所选材料应满足结构使用环境要求，具有良好的耐环境性（韧性好、耐湿热）。
复合材料使用温度应大于结构最高工作温度，在温度与吸湿叠加严重情况的恶劣（湿 "热）环境条件下，复合材料性能不能有显著下降；长期工作温度下，复合材料性能稳定；
"具有良好的韧性，对外来物冲击损伤、分层、孔等缺陷 "损伤不敏感；
耐燃油、耐介质、耐自然老化、砂蚀、雨蚀等方面性能良好。
（%）所选材料应满足结构特殊性能要求。
电磁屏蔽和搭接电阻等电磁性能要求；
"阻燃、燃烧时烟雾毒性等内部结构装饰材料特性要求。
（&）所选材料应具有良好的工艺性即预浸料粘性适中、铺敷性好、加压带宽、固化
温度要低和室温使用寿命与贮存期长，以及机械加工性、可修理性良好等。（’）具有与不同材料很好的匹配性。（(）环境保护要求的投资费用少。（)）优先选用已有使用经验的“老”材料，材料品种不宜多，供货渠道可靠、稳定，
尽可能立足国内。
•&%•
二、设计选材主要考虑的性能
（）根据结构最高工作温度及其采用的工艺方法选择树脂基体体系。复合材料
各类树脂基体的工作温度范围。
根据性能要求和成本指标选择纤维，对结构件一般选择高强碳纤维复合材料，重
要结构件选择中模高强碳纤维复合材料。
（"）重点考虑反映缺陷 损伤和环境因素影响的性能
冲击后压缩强度（%&），室温、干态下开孔拉伸强度，湿 热条件下压缩强度均表
征外来物冲击、缺陷、孔和湿 热条件对材料性能的影响。图 "—’表示材料性能的综
合水平。目前第四代战斗机，如欧洲战斗机 ()"***所用的 +,- -./-、“阵风”号（0121&3）所用的 +,- ’"4’和 )—""所用的 +,/ ’"’*—4，其 %+值均在 "** 5 "’*,61，而且具有很好的耐湿 热性能。 7*8拉伸断裂伸长特性是由树脂基体控制的性能，近几年才受到重视，并作为鉴定层间性能的方法。实践经验表明，芳纶虽具有较好性能，但易吸收水分，即耐湿 热性能差，因此不能单独用于主结构件。（.）重点考虑与固化成形工艺有关参数
设计选材时需按工艺要求选择适用的或专用的树脂体系。以热压灌固化工艺为
例，应考虑固化温度、固化时间、后处理温度和时间，加压带宽以及对辅助材料要求等固
化工艺参数。最好选择适合共固化成形的材料，以降低成本，还应考虑预浸料贮存期。
上述几条设计选材主要考虑，重点在于选择适用的树脂基体。先确定最高使用
温度，则可缩小基体的选择范围，进而再细考虑所需复合材料力学性能、工艺性、经济
性等特性的细节。复合材料大多以预浸料形式供货，因此，一些生产商提供了预浸料
基体选用指南，供使用者参阅。
结构选材中，使用经验有显著影响，类似的结构设计原则，不同的设计师会有不
同的材料选择。尽管目前机翼蒙皮多采用热固性树脂体系（双马来酰亚胺树脂体系）
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