在對復合材料進行設(shè)計時,我們首先需要了解的是其大致流程,總體而言復合材料設(shè)計可以包括以下幾個步驟:
復合材料設(shè)計規(guī)范(Design Specification)
材料與工藝的選擇(Materials & Manufacturing Selection)
初始尺寸設(shè)計草圖(Initial Sizing Design Charts)
詳細尺寸(Detail Sizing)
設(shè)計審查(Design Review)
初始成本估算(Initial Costing)
設(shè)計細節(jié)(Design Detail)
設(shè)計審查(Design Review)
方案優(yōu)化(Optimization)
詳細設(shè)計(Detailed Design)
其中在設(shè)計規(guī)范中需要考慮的因素主要包括:
外部荷載
幾何約束
環(huán)境因素
穩(wěn)定性/剛度
在材料與工藝的選擇時需要考慮的因素包括:
制造工藝
材料類型
材料形式
在設(shè)計細節(jié)方面需要考慮的因素主要包括:
接頭
夾層結(jié)構(gòu)
切口
損傷分析
修復設(shè)計
層間應力
在后續(xù)專題文章中將會按照設(shè)計流程進行詳細介紹,首先來了解一下復合材料的設(shè)計規(guī)范。
設(shè)計規(guī)范
在購買任何材料之前,又或者說在對任何數(shù)字進行計算之前,必須制定相應的設(shè)計規(guī)范。設(shè)計規(guī)范會告訴所有參與產(chǎn)品的人在設(shè)計時的主要和次要目標是什么,并且清楚地說明了設(shè)計的要求。
通常而言,設(shè)計要求涵蓋的領(lǐng)域非常廣泛,因此也就會涉及很多的問題要考慮,在對復合材料進行設(shè)計時 ,需要考慮的大多數(shù)問題包括如下:
基本功能的執(zhí)行;
目標用戶;
市場限制職業(yè)健康和安全;
人為因素/人機工程學環(huán)境影響;
制造因素;
生命周期因素失效模式和影響;
成本;
配送和包裝美學;
可用資源;
可靠性;
測試專利;
競爭;
標準和規(guī)范;
客戶滿意度數(shù)量;
重量和尺寸;
材料……
設(shè)計規(guī)范可以使用多種技術(shù)進行開發(fā)。一種非常成功的技術(shù)是質(zhì)量功能配置 (Quality Functional Deployment,QFD) 方法。QFD 方法遵循如下所述的 8 步過程:
第 1 步:識別客戶
第 2 步:確定客戶要求
第 3 步:確定要求的相對重要性
第 4 步:競爭基準
第 5 步:生成可衡量的工程規(guī)范
第 6 步:將客戶要求與工程規(guī)范相聯(lián)系
第 7 步:確定工程規(guī)范之間的關(guān)系
第 8 步:為設(shè)計設(shè)定工程目標
通過涵蓋所有設(shè)計因素,制定清晰可行的設(shè)計規(guī)范并與產(chǎn)品客戶聯(lián)系,這是設(shè)計和生產(chǎn)有效并設(shè)置了高效的復合材料結(jié)構(gòu)的第一部分。
