CN113085222B - 一种复合材料增强件及成型工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复合材料增强件成型工艺方法，所述复合材料为碳纤维/环氧树脂型，包括以下步骤:S1.按增强件的3D图作2D展开图；S2.对碳纤维复合材料柔性接头增强件进行铺层设计，大口、中段和小口的比例为1:2:1，各部分重叠搭接，无明显界限；S3.对碳纤维复合材料柔性接头增强件按其与轴线成+45°、0°、90°、‑45°四个铺层角度方向进行铺层角度和顺序设计；S4.采用热压固化工艺，制作成待固化增强件；S5.将待固化增强件进行真空袋组合，并放入热压罐，升温固化；S6.对固化增强件进行外形加工，得到所需的产品。本发明的工艺方法根据柔性接头的特殊受力情况进行针对性设计，充分利用碳纤维复合材料的各向异性的优势，进一步提高性能降低重量。

Description

一种复合材料增强件及成型工艺方法
技术领域
本发明属于固体火箭发动机领域，尤其涉及一种复合材料增强件及成型工艺方法。
背景技术
固体火箭发动机具有使用安全性好，可靠性高，储存性能好，密度比冲高及勤务处理方便等优点，使其在导弹领域内成为主要的动力装置，在航天领域也有广泛应用。
柔性喷管是固体火箭发动机的关键部件之一，是发动机能量转换和实现推力失量控制的装置，它通常由活动体、固定体，柔性接头及作动器组成的。柔性接头作为柔性喷管的核心部件，通过柔性接头的变形，达到喷管摆动的目的。
柔性接头结构是由前法兰、后法兰、增强件和弹性件四部分组成的推力矢量控制执行部件。所述前法兰与固定体连接，所述后法兰与活动体连接，所述前法兰、后法兰之间通过增强件和弹性件相连，增强件和弹性件一般为多层交替粘接而成的球环状弹性件组和增强件组同心球。其中增强件为柔性接头提供了抵抗发动机压强的刚度，在工作过程中主要承受由燃烧室压强、摆动角度引起的内侧环向压缩应力和拉伸应力。弹性件为柔性接头提供了摆动所需的自由度，其利用橡胶材料剪切模量远小于压缩模量极易发生剪切变形的特性，使得柔性接头在收到侧向力时发生扭转，带动喷管型面按要求摆动。
发动机在工作过程中，柔性喷管有一理论摆心，所述理论摆心在发动机(喷管)的轴线上，理论上是固定不动的，是球环状弹性件组和增强件组同心球球心，弹性件组是一种粘弹性材料，在受压情况下，会发生较大的应变，增强件组也会产生变形，导致柔性喷管在摆动过程中摆心的变化，影响发动机的推力轴线摆动方向的变化即影响发动机的工作性能稳定性。通常，由于弹性件是超弹性材料，因超弹性材料的特性(不可压缩性、内部存在前兆体)，所以在工作时容易产生疲劳破坏(弹性件易发生裂纹扩展性破坏，增强件易产生高频圆周波屈曲及体积压缩破坏)。由弹性件和增强件粘合起来的柔性接头其工作环境恶劣，在工作过程承受发动机内部高压、高温载荷，因此，柔性接头必须具备较高的结构强度、优异的抗高温烧蚀性能以及良好的环境适应性。尤其目前还没有适应宽温(-60℃-+60℃)环境使用的柔性接头，主要是亟待研发出宽温使用的增强件和弹性件。
尤其要说明的是，目前传统的金属材料增强件均不能满足宽温环境使用要求，亟待研发满足宽温环境使用要求的复合材料增强件。复合材料增强件与传统复合平板材料件应用工况不同，传统复合平板材料受到的应力方向主要是沿着平面方向的拉伸、压缩和垂直于平面方向的弯曲，传递的主要是拉伸应力，而球形增强件主要受到球面内剪切应力和弯矩，传递的主要是沿球面切线方向的剪切应力，因此，按照传统复合平板材料设计方式无法满足柔性接头的结构刚度和传力功能。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中还没有适应宽温(-60℃-+60℃)使用的柔性接头的问题，目的是提供一种复合材料增强件及成型工艺方法，满足宽温环境使用要求。
为实现上述目的，本发明采用一种复合材料增强件成型工艺方法，所述复合材料为碳纤维/环氧树脂型，其特征在于包括以下步骤:
S1.按增强件的3D图作2D展开图，并标出剪开部位，将碳纤维预浸料按工艺设计尺寸进行裁切(在裁切机上裁剪或手工裁剪)并逐件标号；所述碳纤维体积含量为65％；所述增强件的内、外表面部分采用碳纤维平纹、斜纹或缎纹织物中的一种或者两种的组合或者三种的组合，所述碳纤维平纹、斜纹或缎纹织物的规格为3k、6k或12k中的一种或者两种的组合或者三种的组合，内部采用1k、3k或6k单向预浸料，所述预浸料为环氧树脂型；
S2.对碳纤维复合材料柔性接头增强件进行铺层设计，大口、中段和小口的比例为1:2:1，各部分重叠搭接，无明显界限；在柔性接头增强件的大口、中段和小口的重叠系数不同，采用差异性叠层设计，设计厚度为：2.0～5.0mm，铺层数为：24～60层。其中，大口为长、短布带交替铺放，中段用环向布带补强，小口用长布带堆叠；所述叠系数不同就是铺的层数不相同，不同位置铺层厚度也不相同；所述长、短布带是碳纤维布，是浸胶的；
S3.对碳纤维复合材料柔性接头增强件按其与轴线成+45°、0°、90°、-45°四个铺层角度方向进行铺层角度和顺序设计；
S4.采用热压固化工艺，对铺放模具进行预热，预热温度为45～75℃，按照工艺规程进行铺放，制作成待固化增强件；
S5.将待固化增强件进行真空袋组合，并放入热压罐，升温固化；
S6.对固化增强件进行外形加工，得到所需的产品。
进一步地，所述步骤S1中所述内、外表面部和内部的厚度比例为(1-2)：(1-2)：(8-6)。
进一步地，所述步骤S1中所述内、外表面部和内部的厚度比例为内表面部：外表面部：内部的厚度比例＝1：1：8。
进一步地，所述步骤S1中所述增强件的内、外表面部分采用碳纤维缎纹织物，所述碳纤维缎纹织物的规格为12k，内部采用1k单向预浸料。
进一步地，所述步骤S2中所述大口为长、短布带交替铺放，中段用环向布带补强，小口用长布带堆叠，具体方法是根据产品厚度分度、产品各部位受力情况，来具体设计，其设计原则是：根据各个位置的设计厚度和受力应用工况设计铺层厚度，整体设计原则是各个位置各个方向的强度余量比例基本相同，剪应力强度余量a％，那么轴向和径向的拉伸强度余量也大致在a％，小口位置的余量也在a％，那么大口的余量整体也大致在a％。a为10-30之间。这个余量a％用ansys软件进行仿真得到。
进一步地，所述步骤S3中所述柔性接头增强件大口长布带按照铺层角度依次为+45°、0°、90°、-45°；+45°、90°、0°、-45°；+45°、-45°、0°、90°或+45°、-45°、90°、0°进行铺层，短布带按照+45°、0°、90°、-45°；+45°、90°、0°、-45°；+45°、-45°、0°、90°或+45°、-45°、90°、0°的次序进行铺层，共计24～60层。
进一步地，所述步骤S3中所述柔性接头增强件小口按照铺层角度依次为+45°、0°、90°、-45°；+45°、90°、0°、-45°；+45°、-45°、0°、90°或+45°、-45°、90°、0°进行铺层，共计24～60层。
进一步地，所述步骤S3中所述柔性接头增强件中段按照铺层角度依次为+45°、0°、90°、-45°；+45°、90°、0°、-45°；+45°、-45°、0°、90°或+45°、-45°、90°、0°进行铺层，环向铺2～5层。所述柔性接头增强件上、下表面铺层角度为+45°或-45°。
具体地，所述步骤S5所述将待固化增强件进行真空袋组合的具体方法是：
中心位置放置待固化增强件，其外层直接包覆隔离膜，隔离膜外层包覆透气毡，最外层为真空袋，真空袋使用密封胶密封，在真空袋组合的非工作面设置真空气嘴，检查真空袋组合的气密性；气密性合格后放入热压罐，升温固化，升温速度为0.5～3℃/min，采用阶段升温保温设计，固化最高温度为120～180℃，总保温时间为5～10小时，压强1.5～3MPa。
本发明还提供一种复合材料增强件，所述复合材料增强件是由前述的一种成型工艺方法制成，所述复合材料增强件制成型后，表面打磨粗糙，涂刷一层环氧丙基三烷氧基硅烷，在后续成型过程中与橡胶材料的弹性件共硫化。
本发明还提供一种柔性接头，包括前法兰、后法兰、增强件和弹性件，其中所述增强件为前述的复合材料增强件。
本发明的一种复合材料增强件及成型工艺方法，与现有技术相比，具有以下优点和突出的技术效果：
使用轻质高强的碳纤维复合材料替代金属作为增强件，保证强度的同时降低重量；
因为与传统复合材料平板件应用工况不同，传统复合材料受到的应力方向主要是沿着平面方向的拉伸、压缩和垂直于平面方向的弯曲，传递的主要是拉伸应力，而球形增强件主要受到面内剪切应力和弯矩，传递的主要是沿球面切线方向的剪切应力，按照传统复合材料设计方式无法满足柔性接头的结构刚度和传力功能，本发明的工艺方法利用各向异性的复合材料，保证球形增强件剪切应力带来的弯矩的结构刚度和稳度，同时保证在面内剪切纤维的束缚，因此，本发明的工艺方法在传递剪切应力面采用碳纤维平纹编织布，保证剪切应力下碳纤维应力的均匀性，而在主体结构采用碳纤维单向预浸料以提高整体强度和刚度，从而在保证结构完整性的同时提高整体刚度，在发挥增强件作用的同时降低其重量，可以将增强件的整体重量降低50％左右；
根据柔性接头的特殊受力情况进行针对性设计，充分利用碳纤维复合材料的各向异性的优势，进一步提高性能降低重量，具体地，通过对碳纤维单向预浸带铺层角度、层数、厚度以及铺层顺序的优化设计得到最优柔性接头增强件，提高了固体火箭发动机柔性接头增强件的力学性能；具体采用的复合材料增强件采用碳纤维/环氧树脂复合材料铺层，通过调控铺层方向以适应产品的受力，在保证强度下尽量减少重量、减少振动、克服传统金属增强件会存在的疲劳问题、满足产品制造精度及整体互换性的高性能航空用碳纤维/环氧树脂复合材料整体共固化的柔性接头增强件；
同时，为使增强件表面具有较好的粘接性能，保证柔性接头受到横向剪切应力时不出现界面的脱粘情况，提高柔性接头的工作稳定性和可靠性，本发明增强件的表面通过界面处理，增强件成型后，表面打磨粗糙，涂刷一层环氧丙基三烷氧基硅烷，在后续成型过程中与橡胶共硫化，从而提高增强件与橡胶的界面作用力，从而保证剪切应力及时传递，保证柔性接头应用的可靠性。
本发明的碳纤维/环氧树脂型增强件上述各项良好的性能综合，表现出其制成的柔性接头具有适应宽温(-60℃-+60℃)环境使用的优异性能。
附图说明
图1柔性接头增强件的3D图；
图2增强件的2D展开示意图；
图3增强件的剪开线示意图；
图4增强件的上表面、内部及下表面示意图；
图5增强件的小口、中段及大口示意图；
图6铺放模具3D图。
其中，1-增强件、11-上表面、12-内部、13-下表面、2-八等分剪开线、3-大口、4-中段、5-小口。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。
实施例1：
本实施例采用一种复合材料增强件成型工艺方法，所述复合材料为碳纤维/环氧树脂型，包括以下步骤:
S1.按增强件的3D图作2D展开图，如图1-2所示，并标出剪开部位，如图3所示，将碳纤维预浸料按工艺设计尺寸进行手工裁切并逐件标号；所述增强件碳纤维体积含量为65％；如图4所示，所述增强件的内、外表面部分采用3k碳纤维缎纹织物，内部采用3k单向预浸料，所述预浸料为环氧树脂型；
S2.对碳纤维复合材料柔性接头增强件进行铺层设计，大口、中段和小口的比例为1:2:1，各部分重叠搭接，无明显界限；在柔性接头增强件的大口、中段和小口的重叠系数不同，采用差异性叠层设计，设计厚度为：2.0mm，铺层数为：24层。其中，大口为长、短布带交替铺放，中段用环向布带补强，小口用长布带堆叠；其中短布带和长布带均为浸胶的预浸料；所述差异性叠层设计的总体原则就是根据受力工况和其他部位对增强件厚度的要求进行系统计算使得各个位置各个方向的强度余量比例基本相同；
所述步骤S2中所述大口为长、短布带交替铺放，中段用环向布带补强，小口用长布带堆叠，具体方法是根据产品厚度分度、产品各部位受力情况，来具体设计，其设计原则是：根据各个位置的设计厚度和受力应用工况设计铺层厚度，整体设计原则是各个位置各个方向的强度余量比例基本相同，剪应力强度余量a％，那么轴向和径向的拉伸强度余量也大致在a％，小口位置的余量也在a％，那么大口的余量整体也大致在a％。a为10-30之间。这个余量a％用ansys软件进行仿真得到；本实施例中a为20；
S3.对碳纤维复合材料柔性接头增强件按其与轴线成+45°、0°、90°、-45°四个铺层角度方向进行铺层角度和顺序设计；具体地，增强件大口长布带按照铺层角度依次为+45°、0°、90°、-45°，短布带按照+45°、90°、0°、-45°的次序进行铺层，共计24层；小口按照铺层角度依次为+45°、0°、90°、-45°进行铺层，共计24层；中段按照+45°、-45°、0°、90°的次序进行铺层，环向铺2层；上、下表面铺层角度为+45°；因上下表面承受的剪切应力最大，±45°铺层有利于剪切应力的传递；
S4.采用热压固化工艺，对铺放模具进行预热，预热温度为60～70℃，按照步骤S2和步骤S3的铺层层数设计，和铺层角度和顺序设计进行铺放，制作成待固化增强件；
S5.将待固化增强件进行真空袋组合，并放入热压罐，升温固化；具体方法是：中心位置放置待固化增强件，其外层直接包覆隔离膜，隔离膜外层包覆透气毡，透气毡的作用为保护真空袋不被增强件或隔离膜上可能存在的坚硬的边角位置刺破，最外层为真空袋，真空袋使用密封胶密封，在工装非工作面，也就是不会直接接触到增强件的部位放置一个真空气嘴用来抽气；周圈采用密封胶带进行密封，检查气密性，气密性合格后放入热压罐，升温固化，升温速度为0.5℃/min，阶段升温程序为80℃保温2小时，130℃保温2小时，180℃保温6小时，全程压强1.5Mpa。固化完成后，自然冷却、脱模、取件。
按照GB/T 3354-2014规定的方法测定碳纤维复合材料的环向、径向及轴向拉伸强度，按照GB/T 3856-2005规定的方法测定碳纤维复合材料径向及轴向压缩强度，测试结果如表1所示。按照GB/T14501-2005规定的方法测定碳纤维复合材料的层间剪切强度。测试结果如表1所示。
实施例2：
本实施例采用一种复合材料增强件成型工艺方法，所述复合材料为碳纤维/环氧树脂型，包括以下步骤:
S1.按增强件的3D图作2D展开图，如图1-2所示，并标出剪开部位，如图3所示，将碳纤维预浸料按工艺设计尺寸进行手工裁切并逐件标号；所述增强件碳纤维体积含量为65％；如图4所示，所述增强件的内、外表面部分采用12k碳纤维平纹织物，内部采用1k单向预浸料，所述预浸料为环氧树脂型；
S2.对碳纤维复合材料柔性接头增强件进行铺层设计，大口、中段和小口的比例为1:2:1，各部分重叠搭接，无明显界限；在柔性接头增强件的大口、中段和小口的重叠系数不同，采用差异性叠层设计，设计厚度为：5.0mm，铺层数为：60层。其中，大口为长、短布带交替铺放，中段用环向布带补强，小口用长布带堆叠；其中短布带和长布带均为浸胶的预浸料；
S3.对碳纤维复合材料柔性接头增强件按其与轴线成+45°、0°、90°、-45°四个铺层角度方向进行铺层角度和顺序设计；具体地，增强件大口长布带按照铺层角度依次为+45°、-45°、90°、0°，短布带按照+45°、-45°、0°、90°的次序进行铺层，共计60层；小口按照铺层角度依次为+45°、-45°、90°、0°进行铺层，共计60层；中段按照+45°、-45°、0°、90°的次序进行铺层，环向铺5层；上、下表面铺层角度为+45°。环向5层，环向铺铺层方向主要用来提供沿球面水平方向的拉伸应力；
S4.采用热压固化工艺，对铺放模具进行预热，预热温度为65～70℃，按照步骤S2和步骤S3的铺层层数设计，和铺层角度和顺序设计进行铺放，制作成待固化增强件；
S5.将待固化增强件进行真空袋组合，并放入热压罐，升温固化；具体方法是：中心位置放置待固化增强件，其外层直接包覆隔离膜，隔离膜外层包覆透气毡，透气毡的作用为保护真空袋不被增强件或隔离膜上可能存在的坚硬的边角位置刺破，最外层为真空袋，真空袋使用密封胶密封，在工装非工作面，也就是不会直接接触到增强件的部位放置一个真空气嘴用来抽气；周圈采用密封胶带进行密封，检查气密性，气密性合格后放入热压罐，升温固化，升温速度为3.0℃/min，阶段升温程序为80℃保温1小时，130℃保温1小时，180℃保温3小时，全程压强3.0Mpa。固化完成后，自然冷却、脱模、取件。
按照GB/T 3354-2014规定的方法测定碳纤维复合材料的环向、径向及轴向拉伸强度，按照GB/T 3856-2005规定的方法测定碳纤维复合材料径向及轴向压缩强度，测试结果如表1所示。按照GB/T14501-2005规定的方法测定碳纤维复合材料的层间剪切强度。测试结果如表1所示。
实施例3：
本实施例采用一种复合材料增强件成型工艺方法，所述复合材料为碳纤维/环氧树脂型，包括以下步骤:
S1.按增强件的3D图作2D展开图，如图1-2所示，并标出剪开部位，如图3所示，将碳纤维预浸料按工艺设计尺寸进行手工裁切并逐件标号；所述增强件碳纤维体积含量为65％；如图4所示，所述增强件的内、外表面部分采用6k碳纤维斜纹织物，内部采用3k单向预浸料，所述预浸料为环氧树脂型；
S2.对碳纤维复合材料柔性接头增强件进行铺层设计，大口、中段和小口的比例为1:2:1，各部分重叠搭接，无明显界限；在柔性接头增强件的大口、中段和小口的重叠系数不同，采用差异性叠层设计，设计厚度为：3.5mm，铺层数为：42层。其中，大口为长、短布带交替铺放，中段用环向布带补强，小口用长布带堆叠；其中短布带和长布带均为浸胶的预浸料；
S3.对碳纤维复合材料柔性接头增强件按其与轴线成+45°、0°、90°、-45°四个铺层角度方向进行铺层角度和顺序设计；具体地，增强件大口长布带按照铺层角度依次为+45°、90°、0°、-45°，短布带按照+45°、90°、0°、-45°的次序进行铺层，共计45层；小口按照铺层角度依次为+45°、90°、0°、-45°进行铺层，共计42层；中段按照+45°、-45°、0°、90°的次序进行铺层，环向铺3层；上、下表面铺层角度为-45°。
S4.采用热压固化工艺，对铺放模具进行预热，预热温度为65～70℃，按照步骤S2和步骤S3的铺层层数设计，和铺层角度和顺序设计进行铺放，制作成待固化增强件；
S5.将待固化增强件进行真空袋组合，并放入热压罐，升温固化；具体方法是：中心位置放置待固化增强件，其外层直接包覆隔离膜，隔离膜外层包覆透气毡，透气毡的作用为保护真空袋不被增强件或隔离膜上可能存在的坚硬的边角位置刺破，最外层为真空袋，真空袋使用密封胶密封，在工装非工作面，也就是不会直接接触到增强件的部位放置一个真空气嘴用来抽气；周圈采用密封胶带进行密封，检查气密性，气密性合格后放入热压罐，升温固化，升温速度为2.0℃/min，阶段升温程序为80℃保温1小时，130℃保温2小时，180℃保温4小时，全程压强2.0Mpa。固化完成后，自然冷却、脱模、取件
按照GB/T 3354-2014规定的方法测定碳纤维复合材料的环向、径向及轴向拉伸强度，按照GB/T 3856-2005规定的方法测定碳纤维复合材料径向及轴向压缩强度，测试结果如表1所示。按照GB/T14501-2005规定的方法测定碳纤维复合材料的层间剪切强度。测试结果如表1所示。
表1碳纤维复合材料板性能测试结果
Figure BDA0003004028020000121
说明：碳纤维复合材料板即是增强件的测试样件，由于球面无法进行标准测试，这个板材是球面的投影件。
从表1可以看出，上述3个实施例制成的碳纤维复合材料板有较好的力学性能，满足固体火箭发动机柔性接头对于增强件的指标要求。
实施例4
本发明还提供一种复合材料增强件，所述复合材料增强件是由实施例1-3中的成型工艺方法制成。
实施例5
本发明还提供一种柔性接头，包括前法兰、后法兰、增强件和弹性件，其中所述增强件为实施例4所述的复合材料增强件。所述复合材料增强件制成型后，表面打磨粗糙，涂刷一层环氧丙基三烷氧基硅烷，在后续成型过程中与橡胶材料的弹性件共硫化在一起并与前法兰、后法兰制作成为柔性接头。
将本发明的柔性接头做成的喷管装配到相匹配的发动机上，按照国军标GJB5021-2001《固体火箭发动机温度试验方法》和GJB2365A-2004《固体火箭发动机静止试验参数测试方法》的要求，一台发动机进行高温+60℃的保温试验，然后点火试车，另一台发动机进行低温-60℃的保温试验，然后点火试车。发动机点火试车结果成功，满足宽温环境使用要求。

Claims (9)

1.一种复合材料增强件成型工艺方法，所述复合材料为碳纤维/环氧树脂型，其特征在于包括以下步骤:
S1.按增强件的3D图作2D展开图，并标出开剪部位，将碳纤维预浸料按工艺设计尺寸进行裁切并逐件标号；所述碳纤维体积含量为65％；所述增强件的内、外表面部分采用碳纤维平纹、斜纹或缎纹织物中的一种或者两种的组合或者三种的组合，所述碳纤维平纹、斜纹或缎纹织物的规格为3k、6k或12k中的一种或者两种的组合或者三种的组合，内部采用1k、3k或6k单向预浸料，所述预浸料为环氧树脂型；
S2.对碳纤维复合材料柔性接头增强件进行铺层设计，大口、中段和小口的比例为1:2:1，各部分重叠搭接，无明显界限；在柔性接头增强件的大口、中段和小口的重叠系数不同，采用差异性叠层设计，设计厚度为：2.0～5.0mm，铺层数为：24～60层；其中，大口为长、短布带交替铺放，中段用环向布带补强，小口用长布带堆叠；
S3.对碳纤维复合材料柔性接头增强件按其与轴线成+45°、0°、90°、-45°四个铺层角度方向进行铺层角度和顺序设计；
S4. 采用热压固化工艺，对铺放模具进行预热，预热温度为45～75℃，按照步骤S2和步骤S3的铺层层数设计，和铺层角度和顺序设计进行铺放，制作成待固化增强件；
S5.将待固化增强件进行真空袋组合，并放入热压罐，升温固化；
具体方法是：
中心位置放置待固化增强件，其外层直接包覆隔离膜，隔离膜外层包覆透气毡，最外层为真空袋，真空袋使用密封胶密封，在真空袋组合的非工作面设置真空气嘴，检查真空袋组合的气密性；气密性合格后放入热压罐，升温固化，升温速度为0.5～3℃/min，采用阶段升温保温设计，固化最高温度为120～180℃，总保温时间为5～10小时，压强1.5～3MPa；
S6.对固化增强件进行外形加工，得到所需的产品。
2.根据权利要求1所述的成型工艺方法，其特征在于所述步骤S1中所述内、外表面部和内部的厚度比例为（1～2）：（1～2）：（8～6）。
3.根据权利要求1所述的成型工艺方法，其特征在于所述步骤S2中所述增强件的内、外表面部分采用碳纤维缎纹织物，所述碳纤维缎纹织物的规格为12k，内部采用1k单向预浸料。
4.根据权利要求1所述的成型工艺方法，其特征在于所述步骤S2中所述大口为长、短布带交替铺放，中段用环向布带补强，小口用长布带堆叠，具体方法是根据产品厚度分度、产品各部位受力情况，来具体设计，其设计原则是：根据各个位置的设计厚度和受力应用工况设计铺层厚度，整体设计原则是各个位置各个方向的强度余量比例基本相同，剪应力强度余量a%，那么轴向和径向的拉伸强度余量也大致在a%，小口位置的余量也在a%，那么大口的余量整体也大致在a%。
5.根据权利要求1所述的成型工艺方法，其特征在于所述步骤S3中所述柔性接头增强件大口长布带按照铺层角度依次为+45°、0°、90°、-45°；+45°、90°、0°、-45°；+45°、-45°、0°、90°或+45°、-45°、90°、0°进行铺层，短布带按照+45°、0°、90°、-45°；+45°、90°、0°、-45°；+45°、-45°、0°、90°或+45°、-45°、90°、0°的次序进行铺层，共计24～60层。
6.根据权利要求5所述的成型工艺方法，其特征在于所述步骤S3中所述柔性接头增强件小口按照铺层角度依次为+45°、0°、90°、-45°；+45°、90°、0°、-45°；+45°、-45°、0°、90°或+45°、-45°、90°、0°进行铺层，共计24～60层。
7.根据权利要求6所述的成型工艺方法，其特征在于所述步骤S3中所述柔性接头增强件中段按照铺层角度依次为+45°、0°、90°、-45°；+45°、90°、0°、-45°；+45°、-45°、0°、90°或+45°、-45°、90°、0°进行铺层，环向铺2～5层；所述柔性接头增强件上、下表面铺层角度为+45°或-45°。
8.一种复合材料增强件，其特征在于所述复合材料增强件是由权利要求1-7中任一项所述的成型工艺方法制成，所述复合材料增强件制成型后，表面打磨粗糙，涂刷一层环氧丙基三烷氧基硅烷，在后续成型过程中与橡胶材料的弹性件共硫化。
9.一种柔性接头，包括前法兰、后法兰、增强件和弹性件，其特征在于所述增强件为权利要求8所述的复合材料增强件。
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