复合材料铺层设计
复合材料铺层设计方法
复合材料铺层设计方法
复合材料铺层设计是复合材料结构设计的重要组成部分，其主要目标是优化材料的力学性能、物理性能和化学性能。
以下是复合材料铺层设计的主要步骤：1. 确定设计目标：首先需要明确复合材料需要满足的性能要求，如强度、刚度、耐久性等。
2. 选择合适的材料：根据设计目标和实际应用需求，选择合适的基体材料和增强材料。
3. 确定铺层方案：根据不同的设计需求和材料的特性，确定合适的铺层方案。
铺层方案应考虑层数、角度、顺序等因素，以优化材料性能。
4. 建立模型并分析：使用数值分析方法，如有限元分析，建立复合材料模型，并分析其在各种载荷下的响应。
这一步可以辅助设计优化和验证设计方案。
5. 优化设计：根据分析结果，优化铺层设计。
这可能包括改变铺层角度、增加或减少铺层数量等。
6. 实验验证：在生产前，需要对设计的复合材料进行实验验证，以确保其性能满足设计要求。
7. 生产与制造：根据最终确定的铺层设计方案进行复合材料的生产和制造。
8. 测试与评估：在生产完成后，对复合材料进行测试和评估，以确保其性能满
足设计要求。
9. 反馈与改进：根据测试和评估结果，对设计进行反馈和改进，以持续提升材料性能。
总的来说，复合材料铺层设计是一个迭代的过程，需要结合理论分析和实验验证进行持续的优化和改进。
复合材料铺层
复合材料铺层复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有优异的综合性能。
而复合材料铺层则是指将不同种类的材料按照一定的顺序和规则进行堆叠组合，以满足特定的工程需求。
在实际工程应用中，复合材料铺层技术被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑领域等，其优异的性能使其成为众多领域的热门选择。
首先，复合材料铺层的设计需要考虑到材料的性能和应用环境。
不同的工程应用对复合材料的性能要求各不相同，因此在进行铺层设计时需要充分考虑到材料的强度、刚度、耐热性、耐腐蚀性等特性。
同时，应用环境的温度、湿度、压力等因素也需要被纳入考虑范围，以确保复合材料在实际工程中能够稳定可靠地发挥作用。
其次，复合材料铺层的工艺技术也是至关重要的。
在进行铺层过程中，需要严格控制材料的堆叠顺序、层数、厚度等参数，以确保复合材料的性能和稳定性。
同时，还需要注意铺层过程中的气泡、裂纹、层间粘接等质量问题，通过合理的工艺技术和设备手段来保证铺层质量。
此外，复合材料铺层的质量检测也是不可或缺的环节。
通过对铺层后的复合材料进行非破坏性检测、力学性能测试、热性能测试等手段，可以全面了解复合材料的质量状况，及时发现并解决潜在的质量问题，以确保复合材料在工程应用中能够发挥预期的效果。
总的来说，复合材料铺层是一项复杂而又重要的工程技术，其设计、工艺和质量检测都需要高度重视。
只有通过科学合理的设计、精湛的工艺技术和严格的质量管理，才能够制备出性能优异、稳定可靠的复合材料铺层制品，为各个领域的工程应用提供有力支撑。
在实际工程中，我们需要充分认识到复合材料铺层的重要性，加强对其设计、工艺和质量检测等方面的研究和探索，不断提高复合材料铺层技术水平，为我国工程技术的发展做出更大的贡献。
同时，也需要加强对复合材料铺层技术人才的培养和引进，为我国复合材料行业的发展注入新的活力和动力。
复合材料铺层设计准则的一些理解
复合材料铺层设计准则的一些理解摘要：该文介绍了复合材料飞机结构铺层设计的一些常用设计准则，特别针对最重要的对称性和均衡性设计准则，基于经典层合板理论进行了分析，同时对其它一些准则也作了一定的解释。
关键词：复合材料飞机结构铺层设计准则层合板理论自20世纪70年代以来,现代复合材料凭借着优良的比刚度和比强度及其它的特性，如良好的疲劳性能等,在航空结构上得到了越来越多的应用,例如最新的波音B787以及空客A350XWB,在机翼和机身等主结构中大量地使用了复合材料。
复合材料有多种结构形式，其中以层合板（主结构的蒙皮，大梁，肋板，以及加强筋等）和蜂窝结构（一些次结构件的蒙皮结构等）最为常见。
针对层合板的结构形式，参考[1]中给出了一些设计准则。
本文引用了一些常用的铺层设计准则并结合自身设计经验以及一些参考文献进行了理解说明，尤其是对于最常用的对称性和均衡性准则，基于经典层合板理论进行了较详细的解释，对复合材料结构的铺层设计具有一定的参考意义。
本文介绍的复合材料铺层采用的是常用的（0°/45°/-45°/90°）四个方向的铺层。
1 层合板铺层设计准则复合材料飞机结构铺层设计的一些常用设计准则有如下几点。
（1）层合板整体铺层须对称于中性面同时须遵循均衡性原则，即每一个+45°铺层对应一个-45°铺层。
这是为了避免出现拉弯扭耦合，防止加工过程中出现翘曲变形。
下一章将对这一准则从理论上进行较详细的解释。
（2）四个方向铺层，保证任一方向至少有10％的铺层比例（有些文献上要求至少8％）。
这个准则有多方面考虑：首先是考虑垂直于主受力方向的泊松效应以及其它载荷直接作用在基体上，其次是损伤容限的考虑，另外还要考虑到将来有可能需对螺栓连接进行修补。
（3）在螺栓连接区域，±45°铺层应至少占40％，这样做主要是为了最大化挤压强度（考虑打孔时对铺层的破坏）。
复合材料铺层
复合材料铺层复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经过一定的工艺方法组合在一起形成的材料。
铺层则是复合材料中的一种常见工艺方法，即将两种不同材料按照一定的规律堆叠在一起形成一层。
铺层的目的是通过材料的不同组合来获得更优越的性能。
铺层有多种不同的方式和形式，下面介绍几种常见的铺层方法。
1. 随机铺层：随机铺层是指将不同材料的纤维或片材随机分层堆叠在一起。
这种铺层方法简单易行，对于一些要求不高的应用具有一定的适用性。
然而，由于铺层是随机的，因此复合材料的性能也相对不稳定。
2. 同方向铺层：同方向铺层是指将不同材料的纤维或片材按照相同的方向堆叠在一起。
这种铺层方法可以获得较高的强度和刚度。
但是，由于纤维或片材仅在一个方向上排列，因此在其他方向上的性能较差。
3. 双向铺层：双向铺层是指将不同材料的纤维或片材按照两个方向（通常为纵向和横向）交替堆叠在一起。
这种铺层方法可以使复合材料在各个方向上具有相对均衡的性能。
4. 多向铺层：多向铺层是指将不同材料的纤维或片材按照多个方向堆叠在一起。
这种铺层方法可以得到更加复杂的复合材料结构，具有更多的性能优点。
然而，多向铺层的工艺要求较高，成本也较高。
铺层工艺的选择通常取决于具体的应用需求。
不同的铺层方法可以用来强化不同的方面，例如强度、刚度、韧性等。
此外，在铺层的过程中，还可以加入一些其他的元素，如填充剂、增强纤维等，以进一步改善复合材料的性能。
在工程实践中，铺层是一种常见且有效的方法来设计和制造复合材料。
通过选择合适的铺层方法和优化材料组合，可以获得理想的复合材料性能，满足不同领域的需求。
基于Hypersizer的复合材料结构铺层设计和铺层过渡设计
１ ２ 铺 层 过渡设 计流 程 ． 本 文 采 用 Ｈ ｐｒｉ ｒ 行 铺 层 设 计 和 铺 层 过 ｙ ｅｓ ｅ 进 ｚ
渡设 计 。首 先 ， 据 模 型 不 同 部 位 的受 载 情 况 进 根
行 分 析 ， 算 出不 同 位 置 的 初 步 铺 层 厚 度 和 铺 层 计
比例 ， 按 照 铺 层 设 计 要 求 排 列 出满 足 条 件 的 铺 并
层顺 序 。然 后 ， 据 两 两 相 邻 区域 的铺 层 顺 序 进 根
行铺 层 递 减设 计 工 作 。 整 个模 型 的铺 层 和 铺 层 递
减 可 能 出 现 不 协 调 的 现 象 ， 根 据 铺 层 设 计 原 则 需
中图法分类号
Ｖ １． ； ２ ４ ８
文献标志码
Ａ
为 了提 高航 空 器 、 天 器 的性 能 和竞 争力 ， 航 需 提 高 结 构 的使 用 寿 命 ， 轻 结 构 的 固 有 重 量 。采 减
用 复合 材 料 是 实 现 上 述 目标 的一 个 有 效 途 径 。 目
重效 果 和较高 的 结构 效 率 ， 否则 适得 其 反 。针 对 这
航 空航 天结 构 不 同部 位 的 载 荷 条 件 和 结 构 形 状 并不 相 同 ， 需设 计 的铺 层 厚 度 和铺 层 比例 和铺 层 顺 序也 不一 致 。同 时 ， 需 要 有 良好 的复 合 材 料铺 也 层 过渡 设 计 ， 节 整 个 结 构 的铺 层 厚 度 和 铺 层 顺 调
层设计和铺层过渡设计。首先 ， 将模 型划分成 不同的设计 区域 ， 根据不 同设计 区域的受载 情况 进行分析计 算， 设计铺层 厚度、 铺层 比例和铺层顺序 。然后 ， 铺层过渡 区设 计铺层递减方 式， 在 并按 照铺层设计 原则重新调 整原先 的铺层 。最 终得 出满足符
复合材料铺层设计
复合材料铺属谡计复金材料制件最基本的单元是铺层。
铺层是复合材料制件中的一层单向带戎织杨形成的复合材料单向层。
由两层或多层同种或不同种材抖铺层层合庄制而成的复合材料板材称为层合板。
复合材料层庄结构件的基本单元正是这种按各种不同铺层役计要素纽成的层今核。
本章主要介绍由壽性能连续纤维与树脂基体材料构成的层仝结构和夾层结构设计的基本原理和方比，也介绍复合材抖结构在导弹结构中的应用。
一＞层合核及其表示方法⑴轴层及其方向的表示铺层是层合板的基本结构单元，其厚度很萍，通帝约为0」〜0.3mmo铺层中增强纤维的方向或织杨彳至向纤维方向为材抖的主方向（1向：即纵向丿；垂直于增强纤维方向或织场的纬向纤维方向为材抖的另一个主方向（2向：印橫向丿。
1—2 坐标糸为材料的主坐标糸，又称正轴坐标糸’x・y坐标糸为设计参考坐标糸，如图10.1.1所示。
12图10.1.1 层材料正轴与偏轴坐标系和应力铺层是有方向性的。
铺层的方向用纤维的揣向角(铺屋角丿e表示。
所谓铺向角(铺尾角)就是铺层的纵向与层合板参考坐标X铀之间的爽角，由X铀到纤维纵向送肘针淡转为正。
参考坐标糸X-Y与材抖主方向重合则为正轴坐标糸。
X-Y 方向与材料主方向不重合则称偏轴坐标糸，如图10.1.1 (bj所示。
铺层的正抽应力与偏軸应力也在图10.1.1中标朗。
(2) $合核的表示方法为了满足役计.制凌和力学性能分析的需要，必须简朗地表示出层合板中各铺层的方向和层合顺序，故对层合板规定了朗确的表示方法，如表10」」所示。
二.单层复合材料的力学性能单层的力学性能是复合材抖的基本力学性能，即材抖工程常数。
由于单层很薄，一般仅考虑单层的面力学性能，故假设为平面应力状态。
单层点材料主軸坐标糸常是正交各向异性材料，A其主方向上芷一点处的正应支$只与该点处的正应力6i, 62有关，而与剪应力“2无关；同肘，该点处剪应支丫口也仗与零应力T a有关，而与正应力无关。
材抖工程常数共9个：纵向和橫向暉性模<•入和入2、主湎松比们2、纵横审切弹性棋受02,共四个弹性帚数；还有纵向拉伸和压缩務度X】、X2 ,横向拉伸与公编僅盛£、丫2,以横育切径废S共五个强度参数。
复合材料铺层厚度和角度设计
复合材料铺层厚度和角度设计
复合材料铺层厚度和角度的设计需要考虑以下几个方面：
1.总层数：产品总厚度h=n1h1+n2h2+n3h3，其中n1，
n2，n3为对应材料的层数，h1，h2，h3为材料固化后的单层厚度。
2.铺层角度：常用的标准铺层角度为0°、45°、-45°
和90°，合理的铺层角度可优化局部件的力学性能以及其它性能。
除纵横剪切强度试样外，只在有特殊需求时采用任意铺层角度铺层，且所用铺层角种类应尽可能少。
3.堆叠顺序：为了减少固化过程中的变形，整体铺层
顺序应该在层压板结构铺层中心线两侧对称，中心线一般位于层压板的中部区域。
并且为确保均匀的铺层顺序，不同的铺层角度应该在铺层顺序中均匀分布。
复合材料铺层一般原则
复合材料铺层一般原则一．层合板设计的一般原则（1）均衡对称铺设原则除了特殊需要外，结构一般均设计成均衡对称层合板形式，以避免拉-剪、拉-弯耦合而引起固化后的翘曲变形。
如果设计需要采用非对称或非均衡铺层，应考虑工艺变形限制。
将非对称和非均衡铺层靠近中面，可减小层合板工艺变形。
（2）铺层定向原则在满足受力的情况下，铺层方向数应尽量少，以简化设计和施工的工作量。
一般多选择0°、90°和±45°等4种铺层方向。
如果需要设计成准各向同性层合板，可采用或层合板。
对于采用缠绕成形工艺制造的结构，铺层角（缠绕角）不受上述角度的限制，但一般采用缠绕角。
（3）铺层取向按承载选取原则铺层的纤维轴向应与内力的拉压方向一致，以最大限度利用纤维轴向的高性能。
具体地说，如果承受单轴向拉伸或压缩载荷，纤维铺设方向一致；如果承受双轴向拉伸或压缩载荷，纤维方向按受载方向0°、90°正交铺设；如果承受剪切载荷，纤维方向按+45°、-45°成对铺设；如果承受拉伸（或压缩）和剪切的复合载荷情况，则纤维方向应按0°、90°、+45°、-45°多向铺设。
90°方向纤维用以改善横向强度，并调节层合板的泊松比。
（4）铺设顺序原则主要从三方面考虑：应使各定向单层尽量沿层合板厚度均匀分布，避免将同一铺层角的铺层集中放置。
如果不得不使用时，一般不超过4层，以减少两种定向层的开裂和边缘分层。
如果层合板中含有±45°层、0°层和90°层，应尽量在+45°层和-45°层之间用0°层或90°层隔开，在0°层和90°层之间用+45°层或-45°层隔开，并应避免将90°层成组铺放，以降低层间应力。
对于暴露在外的层合板，在表面铺设织物或±45°层，将具有较好的使用维护性，也可以改善层合板和压缩和抗冲击性能。
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复合材料铺层设计复合材料制件最基本的单元是铺层。
铺层是复合材料制件中的一层单向带或织物形成的复合材料单向层。
由两层或多层同种或不同种材料铺层层合压制而成的复合材料板材称为层合板。
复合材料层压结构件的基本单元正是这种按各种不同铺层设计要素组成的层合板。
本章主要介绍由高性能连续纤维与树脂基体材料构成的层合结构和夹层结构设计的基本原理和方法，也介绍复合材料结构在导弹结构中的应用。
一、层合板及其表示方法(1) 铺层及其方向的表示铺层是层合板的基本结构单元，其厚度很薄，通常约为0.1～0.3mm。
铺层中增强纤维的方向或织物径向纤维方向为材料的主方向（1向：即纵向）；垂直于增强纤维方向或织物的纬向纤维方向为材料的另一个主方向（2向：即横向）。
1—2坐标系为材料的主坐标系，又称正轴坐标系，x-y坐标系为设计参考坐标系，如图铺层是有方向性的。
铺层的方向用纤维的铺向角（铺层角）θ表示。
所谓铺向角（铺层角）就是铺层的纵向与层合板参考坐标X轴之间的夹角，由X轴到纤维纵向逆时针旋转为正。
参考坐标系X-Y与材料主方向重合则为正轴坐标系。
X-Y方向与材料主方向不重合则称偏轴坐标系，如图（2）层合板的表示方法为了满足设计、制造和力学性能分析的需要，必须简明地表示出层合板中各铺层的方向和层合顺序，故对层合板规定了明确的表示方法，如表二、单层复合材料的力学性能单层的力学性能是复合材料的基本力学性能，即材料工程常数。
由于单层很薄，一般仅考虑单层的面内力学性能，故假设为平面应力状态。
单层在材料主轴坐标系中通常是正交各向异性材料，在其主方向上某一点处的正应变ε1、ε2只与该点处的正应力σ1、σ2有关，而与剪应力τ12无关；同时，该点处剪应变γ12也仅与剪应力τ12有关，而与正应力无关。
材料工程常数共9个：纵向和横向弹性模量Ε1和Ε2、主泊松比ν12、纵横剪切弹性模量G12，共四个弹性常数；还有纵向拉伸和压缩强度X1、X2，横向拉伸与压缩强度Y1、Y2，纵横剪切强度S共五个强度参数。
这9个工程常数是通过单向层合板的单轴试验确定的。
通常情况下，单层力学性能有明显的方向性，与增强纤维的方向密切相关，即Ε1>>Ε2，X>>Y；而且拉伸与压缩强度不相等，即X1≠X2，Y1≠Y2；纵横剪切性能与拉伸、压缩性能无关，即S 与X 、Y 无关。
由于单层复合材料是复合材料的基础，故往往用它的性能来说明复合材料的性能。
但应当指出：单层的性能不能替代实际使用的层合复合材料的性能。
一般说，实际使用的层合复合材料性能要低于单向复合材料的纵向性能。
复合材料的性能与材料中含有的纤维数量有很大的关系，所以在规定性能数据时，一般还应给定材料所含的纤维量，通常用纤维所占的体积百分比V来表示。
V称为纤维体积分数或纤维体积含量，其值通常控制在60%左右。
三、复合材料结构的制造与成形工艺（1）制造与成形工艺的分类、特点与适用范围树脂基复合材料结构成形工艺方法多种多样，各有所长。
工艺方法的分类见图10.1.2,各种工艺方法的特点与适用范围见表图，属于改进的RTM 方法有：真空铺助RTM(VRTM)、差压RTM（DP–RTM）、热膨胀RTM（TERTM）、自动化RTM（ARTM）、连续化RTM（CRTM）等。
（2）常用的成形工艺方法1）热压罐成形预浸料热压罐成形法是目前广泛应用的先进复合材料结构成形工艺方法。
基本工艺过程是，将预浸料（预先浸渍树脂的单层）按设计要求铺叠在模具上形成构件叠层毛胚，并与其他工艺铺料一起构成真空袋组合系统，如图，用罐体内部均匀温度场和空气压力对复合材料预浸料叠层毛坯施加温度与压力，如图，以达到固化的目的。
2）真空袋成形法真空袋成形工作原理如图3）软模成形法软模成形是利用膨胀橡胶在一定温度下可控膨胀量所产生的压力对预浸料叠层毛坯加压固化的工艺方法，图4）缠绕法成形纤维缠绕法如图,方法要点是连续纤维纱束浸渍树脂后,在张力控制下按预定路径精确地缠绕在转动的模芯上,按一定的规范固化,固化后脱模。
5) 树脂转移模塑成形法（RTM）这是一种可不采用预浸料，并在很大程度上不采用热压罐的成形方法。
RTM的成形工艺首先用编织、缝纫或胶粘等方法将增强纤维或织物按结构设计要求制成预成形件，将其置于四周严格密封的模具中，尔后注入树脂。
树脂在模腔内流动并浸渍预成形件，随着树脂固化，制成复合材料结构。
树脂的引入可以通过树脂注射法、树脂反应性注射法、弥撒树脂粉末法等方法实现。
图6）树脂膜熔浸成形（RFI）工艺RFI成形工艺原理示意图如图，受热后粘度迅速降低，在真空压力的作用下，树脂沿厚度方向由下向上浸渍预成形件，待完全充填后，升高温度使树脂固化。
RFI成形工艺方法被认为是目前行之有效的低成本、高质量制造技术。
（3）复合材料结构件的机械加工成形脱模的复合材料结构件,因为工艺与装配的原因需要在零件上开口或进行边缘切割与修磨,因此对其进行切割加工是不可避免的。
成形复合材料结构切割加工时，所有的切割边缘都应完整光滑，以避免边缘分层而引发结构提前破坏。
为防止总体变形，必要时应将零件固定在型架上进行切割。
切割与修磨过程中，应及时清除切屑粉尘，以防止零件划伤，降低污染，所有切割、修磨暴露的表面都必须用相应树脂或漆料、密封剂等封口。
复合材料构件的切割加工有砂轮片切割、超声波切割、高压水切割、激光切割等方法，每种方法均有其优缺点，应根据设计要求、现有条件限制和成本要求，选择合适的加工方法。
四、复合材料结构的质量控制制造过程的质量控制可分为工序的质量管理和成品的质量管理，前者是复合材料结构制造质量高低的关键。
工序的质量管理包括厂房等环境管理、人员及作业管理和成形过程管理等环节。
复合材料厂房分一般工作场地和超净工作间，它们各有相应的环境指标要求。
一般工作场地是辅助工序、固化和机械加工工序的实现场所，超净工作间是预浸料制备、下料、铺层、胶接等操作场所。
一般工作场地与超净工作间相通之处应有过渡间，整个生产过程在同一厂房内连续进行。
人员素质、设备状态与管理水准是高质量生产的三要素。
人员培训、技术档案、检测制度和工艺质量流程卡（工序质量控制）构成了质量科学管理方法的主要内容。
复合材料成形是质量控制过程中的重要环节，是确保制件质量满足设计要求，达到规定目标的关键。
成形工艺过程是由每道工序组成的，因此，工序操作管理是成形工艺质量保证的基础。
对于常规零件和构件其作业流程大致为：除了工序质量管理和成品质量管理外，采用先进的生产工艺，增加生产的自动化程度，是质量控制的又一项重要措施。
例如，采用TRM成形工艺、电子束固化技术、自动下料技术、自动铺丝束带技术等。
五、复合材料结构设计的一般要求与设计步骤（1）复合材料结构设计的一般要求复合材料导弹结构的设计要求与金属结构的基本相同。
鉴于复合材料自身的特点，进行复合材料结构设计时，还应考虑以下几项要求。
①复合材料结构按许用应变设计结构时，采用使用载荷设计、设计载荷校核的原则。
不论采用何种方法设计，要注意复合材料在性能、失效模式、耐久性、制造工艺、质量控制等方面与金属材料有较大差异，应保证结构在使用载荷下有足够的强度和刚度，在设计载荷下，剩余强度系数应大于1。
②在确定复合材料结构设计许用值时，必须考虑环境对材料性能的影响。
环境因素包括温度、湿度、紫外线辐射、冰雹和外来物的冲击、雷电、风沙、腐蚀介质等，其中最主要的因素是温度、湿度以及在生产和使用中可能出现的最大不可见冲击损伤。
③复合材料结构的安全水平，不能低于同类金属结构。
④复合材料结构中，应特别注意防止与金属零件接触时的电偶腐蚀。
⑤由于复合材料的导电性能远不如金属材料高，对复合材料飞行器结构必须进行防雷击、防静电和电磁兼容设计与试验验证。
导弹的头部以及翼面结构的尖端和前缘等部位易受雷击，应进行防雷击设计与验证。
对复合材料弹翼与电子设备舱必须进行防静电起火和防电磁屏蔽的防护设计和验证试验。
⑥应尽量将复合材料结构设计成整体件，并采用共固化或二次固化、二次胶接技术，以利减重和提高产品质量，但应注意共固化引起的结构畸变和胶接质量问题。
除了以上的要求外，复合材料飞行器结构设计在静强度设计、耐久性设计和结构工艺性等方面还有一些不同于金属结构的特殊要求，设计时均应考虑。
（2）复合材料结构设计的步骤综合设计思想在复合材料结构设计中的体现非常突出。
一般情况下，金属结构设计是根据手册提供的性能数据，选择所需材料的牌号和规格，然后进行具体的结构设计。
而复合材料结构设计选材时就必须同时考虑材料的机械性能、使用环境和工艺性（如树脂体系的固化温度、固化时间和工艺方法）等因素。
因为复合材料是结构设计与材料设计同时进行，材料与结构一次成形，所以在设计时既要对组成构件各部分的层合板参数进行设计，还要选择构件的构造形式和几何尺寸。
在初步设计阶段就应对结构的可维护性、可修理性和维修的费用进行考虑与评估。
复合材料结构设计，首先应明确设计条件，之后进行设计选材和层合板设计，然后进行结构设计。
在整个设计过程中，应视不同阶段进行相应试验，包括某些工艺试验。
其中材料试样、元件、组合件和部件四个层次积木式方法的验证试验，在保证复合材料结构满足结构设计要求方面占有重要地位。
设计条件包括对结构的性能要求、载荷情况、环境条件和工艺条件等四个方面。
载荷情况是指所设计结构承受的载荷性质，如静载荷或动载荷。
动载荷分为冲击载荷和交变载荷。
冲击是碰撞引起的载荷，它对复合材料极易造成损伤，尤其是低能量冲击造成的损伤不易觉察，潜在威胁大，因此对这类载荷作用部位的结构，设计时要特别注意。
交变载荷作用下结构应具有需要的疲劳强度和寿命。
环境条件是指结构使用区域的大气、气象及其他物理化学环境。
工艺条件外括了预浸料制作或预制件（二维、三维编织或缝编预制件）制作、固化成形、机械加工和装配，以及修补等几个方面的设备条件和人员素质等。
设计选材和层合板设计包括组分材料的选用、铺层性能的确定以及层合板设计。
结构设计则包含结构形式的确定、结构元件设计、结构细节设计和连接设计等内容。
这两项设计工作要涉及到应力、应变分析和失效判断，以确保结构满足规定的强度与刚度要求。
对飞机设计最后还要进行损伤容限的评定，以保证结构满足完整性要求。