CN110290919A - 复合材料及复合材料的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的复合材料(10)具有：第1层(20)，层叠有多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第1片材(22)；第2层(30)，设置于第1层(20)的表面的一部分区域(20A1)上，且层叠有多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料且厚度小于第1片材(22)的第2片材(32)；及第3层(40)，覆盖第2层(30)的表面及第1层(20)的表面且具备作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第3片材(42)，第2层(30)的第2片材(32)与层叠于第3层(40)侧的第2片材(32)相比，占据第1层(20)的表面(20A)的区域(20A1)上的宽区域。

Description

复合材料及复合材料的制造方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料及复合材料的制造方法。
背景技术
碳纤维增强塑料(CFRP Carbon Fiber Reinforced Plastics)等复合材料的重量比金属材料轻，而且比强度及比刚性高，因此用于航空器的结构等中。通过层叠使热固性树脂浸渗于增强纤维中的片材(半固化片)，并进行加热及加压来使其固化，由此成型该复合材料。专利文献1中，记载有层叠不同厚度的2种片材来成型复合材料的内容。这种复合材料具有如下特征，即，轻量且为高刚性，但相对于层叠方向的力，刚性低。因此，使用这种复合材料时，例如，与其他部位相比，加大开口部的周围等应力集中的部位的厚度，由此提高刚性。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5788556号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
但是，仅加大应力集中的部位的厚度时，加大了厚度的部位与其周围的部位之间的表面的倾斜变得急剧，倾斜的部位的强度有可能下降。另一方面，通过使该倾斜平缓，强度下降得到抑制，但相应地导致加大厚度的区域增加，导致重量增加。因此，复合材料中，要求抑制强度下降且抑制重量增加。
本发明解决上述课题，其目的在于提供一种抑制强度下降且抑制重量增加的复合材料及复合材料的制造方法。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题并实现目的，本公开所涉及的复合材料具有：第1层，层叠有多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第1片材；第2层，设置于所述第1层的表面的一部分区域上，且层叠有多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料且厚度小于所述第1片材的第2片材；及第3层，覆盖所述第2层的表面及所述第1层的表面且具备作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第3片材，所述第2层的所述第2片材与层叠于所述第3层侧的所述第2片材相比，占据所述第1层的表面的区域上的宽区域。
该复合材料中，通过层叠有厚度小的第2片材的第2层形成倾斜部位。因此，该复合材料能够提高倾斜部位的强度，能够抑制强度下降且抑制重量增加。
所述复合材料中，所述第2层的厚度优选为所述第1层的厚度的10％以上且200％以下。该复合材料通过将第2层设为这种厚度，能够更适当地抑制强度下降且抑制重量增加。
所述复合材料中，所述第2片材的厚度优选为所述第1片材的厚度的2％以上且50％以下。该复合材料通过将第2片材设为这种厚度，能够更适当地抑制强度下降且抑制重量增加。
所述复合材料中，优选如下，即，关于所述第2层，将位于最靠所述第1层侧的位置的所述第2片材设为底侧第2片材，且将位于最靠所述第3层侧的位置的所述第2片材设为表面侧第2片材时，沿着所述层叠方向的长度相对于从与所述底侧第2片材的表面平行的方向上的端部至与所述表面侧第2片材的表面平行的方向上的端部为止的沿着与表面平行的方向的长度，为5％以上且20％以下。该复合材料通过如此设定锥度比例，能够更适当地抑制强度下降且抑制重量增加。
所述复合材料中，优选所述第3片材的厚度与所述第1片材相同。该复合材料通过将覆盖第2片材的第3片材设为这种厚度，能够在短时间内制造除了增厚部以外的一般部。
所述复合材料中，优选在所述复合材料形成有开口，所述第2层设置于所述开口的周围。该复合材料通过在应力易集中的开口的周围设置第2层来加大厚度，能够适当地抑制强度下降。
为了解决上述课题并实现目的，本公开所涉及的复合材料的制造方法具有：第1层形成步骤，层叠多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第1片材来形成第1层；第2层形成步骤，层叠多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料且厚度小于所述第1片材的第2片材，从而在所述第1层的表面的一部分区域上形成第2层；及第3层形成步骤，以覆盖所述第2层的表面及所述第1层的表面的方式设置作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第3片材来形成第3层，所述第2层形成步骤中，以使所述第2片材与层叠于所述第3层侧的所述第2片材相比，占据所述第1层的表面的区域上的宽区域的方式层叠所述第2片材。根据该制造方法，能够制造抑制强度下降且抑制重量增加的复合材料。
所述复合材料的制造方法中，优选所述第2层形成步骤具有：第2片材层叠体形成步骤，层叠所述第2片材来形成第2片材层叠体；及第2片材层叠体配置步骤，通过将所述第2片材层叠体配置于所述第1层的表面的一部分区域上来形成所述第2层。根据该制造方法，将已层叠第2片材的状态的第2片材层叠体配置于第1层，因此能够更轻松地制造复合材料。
发明效果
根据本发明，能够抑制强度下降且抑制重量增加。
附图说明
图1是本实施方式所涉及的复合材料的示意图。
图2是本实施方式所涉及的复合材料的示意图。
图3是本实施方式所涉及的复合材料的示意性剖视图。
图4是说明本实施方式所涉及的复合材料的制造方法的图。
图5是实施例所涉及的复合材料的模型的示意图。
图6是比较例所涉及的复合材料的示意图。
图7是比较例及实施例的分析结果的表。
具体实施方式
以下，参考附图，对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，本发明并不受该实施方式的限定，并且，存在多个实施方式时，还包含组合各实施方式而构成的方式。
(复合材料的结构)
图1及图2是本实施方式所涉及的复合材料的示意图。本实施方式所涉及的复合材料10为例如用于航空器等产品的部件。图1是复合材料10的剖视图，图2是复合材料10的顶视图。如图1及图2所示，复合材料10具有第1层20、第2层30及第3层40，而且形成有开口部50。复合材料10在图2的例子中为圆形，但形状并不限于此，而是任意的。
如图1所示，第1层20为多个第1片材22沿着Z方向层叠(重叠)的层叠体。第1片材22为包含增强纤维及树脂的复合材料，更具体而言，是使树脂浸渗于增强纤维中的复合材料。第1片材22呈板状，即呈片材状的形状。第1片材22在图1的例子中为平板状，但也可以是例如弯曲等任意的形状。本实施方式中，第1片材22为将碳纤维用作增强纤维的碳纤维增强塑料(CFR P：Carbon Fiber Reinforced Plastic)。但是，增强纤维并不限定于碳纤维，也可以是除此以外的塑料纤维、玻璃纤维或金属纤维。并且，树脂例如为热固性树脂或热塑性树脂。作为热固性树脂，例如为环氧树脂。作为热塑性树脂，例如为聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)及聚苯硫醚(PPS)等。另外，树脂并不限定于这些，可以使用除此以外的树脂。
第1层20在图1的例子中层叠有2个第1片材22，该数量为一例，所层叠的第1片材22的数量根据产品任意地设定。第1层20通过层叠第1片材22来形成表面20A。表面20A为第1层20的Z方向的上侧，即，是层叠于最上段的第1片材22的表面。另外，Z方向为层叠第1片材22的方向，即，为层叠方向。并且，X方向为与Z方向正交的方向，为与表面20A平行的方向。更具体而言，X方向为相对于开口部50的中心轴Ax的放射方向，Z方向为沿着中心轴Ax的轴方向。
如图1所示，第2层30设置于第1层20的区域20A1。区域20A1为表面20A的一部分区域。第2层30为在区域20A1上沿着Z方向层叠(重叠)多个第2片材32而成的层叠体。第2片材32与第1片材22相同地为包含增强纤维及树脂的复合材料，换言之，为使树脂浸渗于增强纤维中的复合材料。但是，第2片材32的厚度即沿着Z方向的长度小于第1片材22的厚度(沿着Z方向的长度)。另外，第2片材32的增强纤维和树脂的材料与第1片材22相同，但也可以不同。并且，第2层30在图1的例子中层叠有6个第2片材32，但该数量为一例，所层叠的第2片材32的数量根据产品任意地设定。
如图1及图2所示，第2层30中，最靠第1层20侧的第2片材32占据第1层20的区域20A1的整个区域，比其更靠第3层40侧的第2片材32仅占据区域20A1的一部分。换言之，第2层30中，第2片材32与比其更靠第3层40侧而层叠的第2片材32相比，占据区域20A1上的宽区域。即，关于第2片材32，越靠第1层20侧而层叠，在区域20A1上占据的区域越变大，越靠第3层40侧而层叠，在区域20A1上占据的区域越变小。并且，第2片材32相对于比其更靠第1层20侧而层叠的第2片材32，整面重叠。
在此，第2层30中，在沿着Z方向相互相接的2个第2片材32中，将第1层20侧的第2片材32设为被层叠第2片材32A。并且，在沿着Z方向相互相接的2个第2片材32中，将与第1层20相反的一侧(第3层40侧)的第2片材32设为层叠第2片材32B。换言之，在被层叠第2片材32A的表面层叠有层叠第2片材32B，层叠第2片材32B层叠于被层叠第2片材32A上。此时，如图1及图2所示，从上面观察时，即从第3层40侧沿着Z方向观察时，被层叠第2片材32A的端部32A1侧的一部分表面从层叠第2片材32B露出。端部32A1为被层叠第2片材32A的沿着X方向(与表面平行的方向)的端部。换言之，被层叠第2片材32A的端部32A1与层叠第2片材32B的端部32B1相比，位于更靠X方向侧即放射方向外侧的位置。更具体而言，层叠第2片材32B的端部32B1位于被层叠第2片材32A的表面的区域内，并未露出于被层叠第2片材32A的表面的区域外。另外，端部32B1为层叠第2片材32B沿着X方向(与表面平行的方向)的端部。
并且，被层叠第2片材32A和层叠第2片材32B中，端部32A2和端部32B2沿着X方向位于相同位置。换言之，从上面观察时，被层叠第2片材32A的端部32A2侧的表面并未从层叠第2片材32B露出，而是与层叠第2片材32B重叠。另外，端部32A2为被层叠第2片材32A的开口部50侧的端面即内周面。同样地，端部32B2为层叠第2片材32B的开口部50侧的端面即内周面。
第2层30中，如此层叠有被层叠第2片材32A和层叠第2片材32B，因此可以说第2片材32以阶梯状层叠。即，第2层30中，X方向侧的端部30B通过沿X方向偏移位置的同时层叠有端部32A1及端部32B1而形成。因此，端部30B呈相对于Z方向倾斜的斜面形状。另一方面，第2层30中，开口部50侧即内周面侧的端部30C通过端部32A2及端部32B2沿着X方向保持相同位置而形成。因此，端部30C为沿着Z方向的形状，呈圆周形状。
另外，图1的例子中，最靠第1层20侧的第2片材32成为被层叠第2片材32A，层叠于其的第2片材32成为层叠第2片材32B。但是，此为一例，将多个第2片材32中的任意的第2片材32设为被层叠第2片材32A，将层叠于其的第2片材32设为层叠第2片材32B。并且，关于第2层30，优选在所有第2片材32中，端部32A1与端部32B1之间的沿着X方向的距离均匀。即，第2片材32沿X方向偏移端部的位置的同时层叠，其偏移长度均匀。但是，端部32A1与端部32B1之间的沿着X方向的距离也可以在每个第2片材32中不同，而不是在每个第2片材32中均匀。
如图1所示，第3层40设置成覆盖第1层20及第2层30的表面。具体而言，第3层40从第2层30的表面遍及第1层20的区域20A2而设置，覆盖第2层30的表面及第1层20的表面20A的区域20A2。区域20A2为第1层20的表面20A的一部分区域且区域20A1以外的区域。并且，第2层30的表面是指在第2层30中露出于外部的区域，除了最靠第3层40侧的第2片材32的表面以外，还包含露出于外部的各第2片材32的端部30B侧的区域(即，阶梯的斜面的区域)。在第3层40与第2片材32的端部30B侧的区域之间形成(填充)有富树脂层34。富树脂层34为由第2片材32等中包含的树脂形成的层，并不包含增强纤维。
第3层40具有第3片材42。第3片材42与第1片材22相同地为包含增强纤维及树脂的复合材料，换言之，是使树脂浸渗于增强纤维中的复合材料。第3片材42的厚度(沿着Z方向的长度)大于第2片材32，优选为与第1片材22相同的厚度。更具体而言，优选第3片材42的材质与第1片材22相同。换言之，可以说第3层40具备第1片材22。并且，本实施方式中，第3层40仅具有1个第3片材42，但也可以沿着Z方向层叠(重叠)多个第3片材42。
如图1所示，开口部50以沿着Z方向贯穿第1层20、第2层30及第3层40的方式形成。即，可以说第2层30设置于开口部50的周围。另外，本实施方式中，开口部50为圆形，但其形状是任意的。开口部50例如为铆钉用孔或为用于设置航空器的窗的开口。本实施方式中，开口部50以将第2层30的中心部作为中心轴Ax的方式开口，但开口位置也不限于此，是任意的。
复合材料10为如上所述的结构，以下对更详细的形状进行说明。
图3是本实施方式所涉及的复合材料的示意性剖视图。图3是复合材料10的局部剖视图。如图3所示，将第1层20的厚度即沿着Z方向的长度设为厚度A1。并且，将第2层30的厚度设为厚度A2。并且，将第3层40的厚度设为厚度A3。此时，厚度A2优选为厚度A1的10％以上且200％以下。并且，厚度A3例如为0.4mm以下，但并不限于此。
如图3所示，将第1层20中的第1片材22的厚度即沿着Z方向的长度设为厚度B1。并且，将第2层30中的第2片材32的厚度设为厚度B2。同样地，将第3层40中的第3片材42的厚度设为厚度B3。厚度B2优选为厚度B1的2％以上且50％以下。同样地，厚度B2优选为厚度B3的2％以上且50％以下。并且，厚度B1及厚度B3优选为0.12mm以上且0.8mm以下。并且，厚度B2优选为0.02mm以上且0.06mm以下。
并且，如图3所示，第2层30的第2片材32中，将位于最靠第1层20侧的位置的第2片材32设为底侧第2片材32S。并且，将底侧第2片材32S的X方向(与表面平行的方向)侧的端部设为端部32S1。并且，在第2层30的第2片材32中，将位于最靠第3层40侧的位置的第2片材32设为表面侧第2片材32T。并且，将表面侧第2片材32T的X方向(与表面平行的方向)侧的端部设为端部32T1。而且，将开口部50的半径设为长度C0。并且，将从第2层30的端部30C至端部32T1为止的沿着X方向的长度设为长度C1。并且，将从端部32T1至端部32S1为止的沿着X方向的长度设为长度C2。并且，将从开口部50的中心轴Ax至端部32T1为止的沿着X方向的长度设为长度C3。能够任意地设定长度C1、C2、C3的长度的比例。
(复合材料的制造方法)
接着，对复合材料10的制造方法进行说明。图4是说明本实施方式所涉及的复合材料的制造方法的图。如图4所示，制造复合材料10时，首先，沿着Z方向层叠多个第1片材22来形成第1层20(步骤S10；第1层形成步骤)。该第1层形成步骤中，第1片材22是树脂未固化的状态，即，是半固化片。
在形成了第1层20之后，沿着Z方向层叠多个第2片材32来形成第2片材层叠体31(步骤S12；第2片材层叠体形成步骤)。该第2片材层叠体形成步骤中，第2片材32并不是直接层叠于第1层20上，而是层叠于与第1层20上不同的位置。即，第2片材层叠体31层叠于与第1层20上不同的位置。该第2片材层叠体31可以称为配置于第1层20上之前的第2层30。因此，第2片材层叠体形成步骤中，以第2片材32与层叠于第3层40侧的第2片材32相比，占据第1层20的表面20A的区域20A1上的宽区域的方式层叠第2片材32。换言之，第2片材层叠体形成步骤中，以如下方式形成第2片材层叠体31：从上面观察时，即，从第3层40侧沿着Z方向观察时，被层叠第2片材32A的端部32A1侧的一部分表面从层叠第2片材32B露出。并且，第2片材层叠体形成步骤中，第2片材32也是树脂未固化的状态，即，是半固化片。另外，步骤S10与步骤S12的工序的顺序并不限于此，是任意的。
在形成了第2片材层叠体31之后，将第2片材层叠体31配置于第1层20的区域20A1上，从而在第1层20上形成第2层30(步骤S14；第2片材层叠体配置步骤)。可以说该步骤S12及步骤S14为层叠多个第2片材32，从而在第1层20的区域20A1上形成第2层30的第2层形成步骤。另外，本实施方式中，如此在其他位置形成第2片材层叠体31之后，在第1层20上配置第2片材层叠体31。但是，第2层30的形成方法(第2层形成步骤)并不限于此，也可以在第1层20上依次层叠第2片材32来形成第2层30。即，第2层形成步骤只要是层叠多个第2片材32，从而在第1层20的区域20A1上形成第2层30的步骤即可。并且，第2层形成步骤只要以如下方式形成第2层30的步骤即可，即，从上面观察时，被层叠第2片材32A的端部32A1侧的一部分表面从层叠第2片材32B露出。
在形成了第2层30之后，以覆盖于第2层30的表面30A及第1层20的表面的方式设置第3片材42来形成第3层40(步骤S16；第3层形成步骤)。第3层形成步骤中，以1个第3片材42形成了第3层40，但也可以以覆盖于第2层30的表面30A及第1层20的表面的方式层叠多个第3片材42来形成第3层40。并且，第3层形成步骤中，第3片材42也是树脂未固化的状态，即，是半固化片。
在形成了第3层40之后，对该第1层20、第2层30及第3层40的层叠体进行加压且加热来形成复合材料10(步骤S18)。通过对该层叠体进行加热，半固化片状态的第1片材22、第2片材32、第3片材42的树脂固化而形成规定形状的复合材料10。另外，此时，位于第3层40与第2片材32的端部30B侧的区域之间的树脂固化，从而还形成富树脂层34。
在形成了复合材料10之后，形成开口部50(步骤S20)。具体而言，对进行加压及加热来形成的复合材料10，以贯穿第1层20、第2层30及第3层40的方式形成开口部50。由此，复合材料10的制造工序结束。如此，本实施方式中，层叠不具有开口的各片材来层叠第1层20、第2层30及第3层40，在层叠之后形成开口部50。但是，开口部50也可以预先形成于各片材，层叠形成有开口部50的片材来制造复合材料10。
如以上说明，本实施方式所涉及的复合材料10具有第1层20、第2层30及第3层40。第1层20为层叠有多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第1片材22的层叠体。第2层30为设置于第1层20的区域20A1上的层叠体。第2层30层叠有多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料且厚度小于第1片材22的第2片材32。区域20A1为第1层20的表面20A的一部分区域。并且，第3层40覆盖第2层30的表面及第1层20的表面，且具备作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第3片材42。并且，第2层30中，第2片材32与层叠于第3层40侧的第2片材32相比，占据第1层20的表面20A的区域20A1上的宽区域。
由包含增强纤维及树脂的复合材料形成的复合材料为了在应力集中的部位等中提高强度，有时加大厚度。由此，复合材料设置有作为加大厚度的部位的增厚部位及作为未加大厚度的部位的通常厚度部位。而且，在从增厚部位至通常厚度部位之间，设置有为了使厚度从增厚部位变化至通常厚度部位而倾斜的倾斜部位。这种复合材料中，将该倾斜部位的倾斜设为急剧时，易产生应力集中，强度有可能下降。尤其，仅由树脂形成的区域(图1的富树脂层34)中，不包含增强纤维，与此相应地强度下降，应力集中引起的破损的可能性变高。另一方面，若将倾斜部位的倾斜设为平缓，则厚度增加的区域变大，厚度变大，与此相应地重量增加。因此，这种复合材料要求抑制强度下降且尽可能将倾斜部位的倾斜设为急剧来抑制重量增加。
针对这种课题，本实施方式所涉及的复合材料10通过第2层30形成了倾斜部位。该第2层30通过层叠厚度小于第1片材22的第2片材32来构成。并且，该第2层30中，第2片材32在区域20A1上占据的区域大于比其更靠第3层40侧而层叠的第2片材32在区域20A1上占据的区域。因此，复合材料10中，例如能够通过与层叠第1片材22来形成倾斜部位时相比，减小填充强度低的富树脂层34的空间来增加具有第2片材32即增强纤维的空间。因此，本实施方式所涉及的复合材料10能够提高倾斜部位的强度。并且，本实施方式所涉及的复合材料10中，提高了倾斜部位的强度，与此相应地，即使将倾斜部位的倾斜设为急剧，也能够相对于应力集中保持强度，能够将倾斜设为急剧来抑制重量增加。如此，本实施方式所涉及的复合材料10能够抑制强度下降且抑制重量增加。
并且，第2层30的厚度A2优选为第1层20的厚度A1的10％以上且200％以下。本实施方式所涉及的复合材料10通过将第2层30设为这种厚度，能够更适当地抑制强度下降且抑制重量增加。
并且，第2片材32的厚度B2优选为第1片材22的厚度B1的2％以上且50％以下。本实施方式所涉及的复合材料10通过将第2片材32设为这种厚度，能够更适当地抑制强度下降且抑制重量增加。
并且，将位于最靠第1层20侧的位置的第2片材32设为底侧第2片材32S，将位于最靠第3层40侧的位置的第2片材32设为表面侧第2片材32T。此时，第2层30中，作为沿着Z方向的长度的厚度A2相对于长度C2，优选为5％以上且20％以下。长度C2为从底侧第2片材32S的与表面平行的方向上的端部32S1至表面侧第2片材32T的与表面平行的方向上的端部32T1为止的沿着与表面平行的方向的长度。本实施方式所涉及的复合材料10通过如此设定相对于长度C2的厚度A2的长度的比例即锥度比例，能够更适当地抑制强度下降且抑制重量增加。
并且，优选第3片材42的厚度与第1片材22相同。本实施方式所涉及的复合材料10通过将覆盖第2片材32的第3片材42设为这种厚度，能够在短时间内制造除了增厚部(层叠有第2片材32的部位)以外的一般部(未层叠有第2片材32的部位)。
并且，在复合材料10形成有作为开口的开口部50，第2层30设置于开口部50的周围。应力易集中在开口的周围。复合材料10通过在应力易集中的开口部50的周围设置第2层30来加大厚度，由此能够适当地抑制强度下降。但是，复合材料10可以不必具有开口部50，第2层30也并不限于设置于开口部50的周围。第2层30优选除了在开口部50的周围以外，还设置于应力集中的部位。
并且，本实施方式所涉及的复合材料10的制造方法具有第1层形成步骤、第2层形成步骤及第3层形成步骤。第1层形成步骤中，层叠多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第1片材22来形成第1层20。第2层形成步骤中，层叠多个厚度小于第1片材22的第2片材32，从而在第1层20的区域20A1上形成第2层30。第3层形成步骤中，以覆盖第2层30的表面及第1层20的表面的方式设置第3片材42来形成第3层40。第2层形成步骤中，以第2片材32与层叠于第3层40侧的第2片材32相比，占据第1层20的表面20A的区域20A1上的宽区域的方式层叠第2片材32。根据该制造方法，能够制造抑制强度下降且抑制重量增加的复合材料10。
并且，第2层形成步骤具有：第2片材层叠体形成步骤，层叠第2片材32来形成第2片材层叠体31；及第2片材层叠体配置步骤，通过将第2片材层叠体31配置于第1层20的区域20A1上来形成第2层30。根据该制造方法，将已层叠不同厚度的第2片材32的状态的第2片材层叠体31配置于第1层20，因此能够更轻松地制造复合材料10。
(实施例)
接着，对本发明的实施例进行说明。本实施例中，对比较例所涉及的复合材料10X和本实施方式所涉及的复合材料10的模型进行了FEM(有限元法，Finite Element Method)分析。
图5是实施例所涉及的复合材料的模型的示意图。图6是比较例所涉及的复合材料的示意图。如图5所示，实施例所涉及的复合材料的模型10A与上述实施方式相同地具有第1层20、第2层30及第3层40。模型10A的第3层40中，作为第3片材42具有厚度与第1层20相同的片材即第1片材22。在此，将从端部32S1至端部10A1为止的沿着X方向的长度设为长度C4。另外，端部10A1为模型10A的X方向侧的端部。实施例的分析进行了改变模型10A的尺寸的实施例1和实施例2。实施例1中，长度C1为40mm，长度C2为32mm，长度C4为20mm，厚度A2为1.6mm。并且，实施例2中，长度C2为8mm，除此以外，尺寸与实施例1相同。即，实施例1中，厚度A2与长度C2的比例为1:20，实施例2中，其比例为1:5。
并且，如图6所示，比较例所涉及的复合材料的模型10X具有第1层20、第2层30X及第3层40。模型10X的第2层30X中层叠有第1片材22。即，模型10X中，第2层的各片材的厚度大于模型10A。比较例的分析也进行了改变模型10X的尺寸的比较例1和比较例2。比较例1中，长度C1为40mm，长度C2为32mm，长度C4为20mm，厚度A2为1.6mm。并且，比较例2中，长度C2为8mm，除此以外，尺寸与比较例1相同。即，比较例1、2中，除了第2层30X的片材的厚度以外，尺寸分别与实施例1、2相同。
针对这种模型，进行了在规定的位置施加约束且对端部30C施加与X方向相反的一侧的方向的力(100N)的FEM分析。图7是比较例及实施例的分析结果的表。如图7所示，比较例1(锥度比为1:20)中，所产生的最大应力(范式等效应力(vonMises)应力)为28.6MPa。并且，比较例2(锥度比为1:5)中，最大应力为44.5MPa。并且，实施例1(锥度比为1:20)中，为最大应力17.5MPa。并且，实施例2(锥度比为1:5)中，为最大应力25.5MPa。
根据该分析结果，可知在第2层30X的片材的厚度大的比较例中，若减少倾斜部位直至锥度比成为1:5，则最大应力变大至44.5MPa。另一方面，减小了第2层30的片材的厚度的实施例中，即使减少倾斜部位直至锥度比成为1:5，最大应力也仅变大至25.5MPa，低于比较例1。即，根据该实施例，可知如本实施方式那样设置第2层30时，即使减少倾斜部位直至锥度比成为1:5，也能够保持强度。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但实施方式并不受该实施方式的内容的限定。并且，前述的构成要件中，包含本领域技术人员容易设想的构成要件、实质上相同的构成要件、所谓的均等范围的构成要件。而且，能够适当组合前述构成要件。而且，能够在不脱离前述实施方式的宗旨的范围内进行构成要件的各种省略、替换或变更。
符号说明
10-复合材料，20-第1层，22-第1片材，30-第2层，32-第2片材，32A-被层叠第2片材，32B-层叠第2片材，32A1-端部，40-第3层，42-第3片材，50-开口部。

Claims (8)

1.一种复合材料，其具有：
第1层，层叠有多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第1片材；
第2层，设置于所述第1层的表面的一部分区域上，且层叠有多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料且厚度小于所述第1片材的第2片材；及
第3层，覆盖所述第2层的表面及所述第1层的表面且具备作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第3片材，
所述第2层的所述第2片材与层叠于所述第3层侧的所述第2片材相比，占据所述第1层的表面的区域上的宽区域。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其中，
所述第2层的厚度为所述第1层的厚度的10％以上且200％以下。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其中，
所述第2片材的厚度为所述第1片材的厚度的2％以上且50％以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合材料，其中，
关于所述第2层，
将位于最靠所述第1层侧的位置的所述第2片材设为底侧第2片材，且将位于最靠所述第3层侧的位置的所述第2片材设为表面侧第2片材时，
沿着所述层叠方向的长度相对于从与所述底侧第2片材的表面平行的方向上的端部至与所述表面侧第2片材的表面平行的方向上的端部为止的沿着与表面平行的方向的长度，为5％以上且20％以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合材料，其中，
所述第3片材的厚度与所述第1片材相同。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的复合材料，其中，
在所述复合材料形成有开口，所述第2层设置于所述开口的周围。
7.一种复合材料的制造方法，其具有：
第1层形成步骤，层叠多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第1片材来形成第1层；
第2层形成步骤，层叠多个作为包含增强纤维及树脂的复合材料且厚度小于所述第1片材的第2片材，从而在所述第1层的表面的一部分区域上形成第2层；及
第3层形成步骤，以覆盖所述第2层的表面及所述第1层的表面的方式设置作为包含增强纤维及树脂的复合材料的第3片材来形成第3层，
所述第2层形成步骤中，以使所述第2片材与层叠于所述第3层侧的所述第2片材相比，占据所述第1层的表面的区域上的宽区域的方式层叠所述第2片材。
8.根据权利要求7所述的复合材料的制造方法，其中，
所述第2层形成步骤具有：
第2片材层叠体形成步骤，层叠所述第2片材来形成第2片材层叠体；及
第2片材层叠体配置步骤，通过将所述第2片材层叠体配置于所述第1层的表面的一部分区域上来形成所述第2层。
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