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为了让业内读者对复合材料的设计有更加深入了解，本公众号特别推出了复合材料设计师专题系列文章，该系列文章主要参考国外复合材料工程师和设计师提供的专业性素材。
在该系列文章中将会力求精简地概括介绍复合材料设计规范、材料与工艺的选择、初始设计、详细设计、设计审查、设计优化等。本文首先介绍了复合材料设计概述，以及主要的设计规范。
在对复合材料进行设计时，我们首先需要了解的是其大致流程，总体而言复合材料设计可以包括以下几个步骤：
- 复合材料设计规范（Design Specification）
- 材料与工艺的选择（Materials & Manufacturing Selection）
- 初始尺寸设计草图（Initial Sizing Design Charts）
- 详细尺寸（Detail Sizing）
- 设计审查（Design Review）
- 初始成本估算（Initial Costing）
- 设计细节（Design Detail）
- 设计审查（Design Review）
- 方案优化（Optimization）
- 详细设计（Detailed Design）
其中在设计规范中需要考虑的因素主要包括：
- 外部荷载
- 几何约束
- 环境因素
- 稳定性/刚度
在材料与工艺的选择时需要考虑的因素包括：
- 制造工艺
- 材料类型
- 材料形式
在设计细节方面需要考虑的因素主要包括：
- 接头
- 夹层结构
- 切口
- 损伤分析
- 修复设计
- 层间应力
在后续专题文章中将会按照设计流程进行详细介绍，首先来了解一下复合材料的设计规范。
01、设计规范
在购买任何材料之前，又或者说在对任何数字进行计算之前，必须制定相应的设计规范。设计规范会告诉所有参与产品的人在设计时的主要和次要目标是什么，并且清楚地说明了设计的要求。
通常而言，设计要求涵盖的领域非常广泛，因此也就会涉及很多的问题要考虑，在对复合材料进行设计时 ，需要考虑的大多数问题包括如下：
基本功能的执行；目标用户；市场限制
职业健康和安全；人为因素/人机工程学
环境影响；制造因素；生命周期因素
失效模式和影响；成本；配送和包装
美学；可用资源；可靠性；测试
专利；竞争；标准和规范；客户满意度
数量；重量和尺寸；材料……
设计规范可以使用多种技术进行开发。一种非常成功的技术是质量功能配置 (Quality Functional Deployment，QFD) 方法。QFD 方法遵循如下所述的 8 步过程：
- 第 1 步：识别客户
- 第 2 步：确定客户要求
- 第 3 步：确定要求的相对重要性
- 第 4 步：竞争基准
- 第 5 步：生成可衡量的工程规范
- 第 6 步：将客户要求与工程规范相联系
- 第 7 步：确定工程规范之间的关系
- 第 8 步：为设计设定工程目标
通过涵盖所有设计因素，制定清晰可行的设计规范并与产品客户联系，这是设计和生产有效并设置了高效的复合材料结构的第一部分。