由于纖維增強復(fù)合材料中纖維是主要的承載體，基體樹脂僅為應(yīng)力的傳遞者，纖維在復(fù)合材料中的取向、排布的規(guī)律性、纖維含量對復(fù)合材料的強度和剛度的充分發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用。一般而言，纖維含量越高，其增強效果越大；纖維排列次序性越強，增強效果越明顯。

    由于纖維增強復(fù)合材料的強度和剛度與纖維取向密切相關(guān)，在實際應(yīng)用中，只有纖維隨產(chǎn)品受力的主應(yīng)力方向取向時，材料的強度和剛度才能充分發(fā)揮。為了達到這一目的，充分了解產(chǎn)品的應(yīng)力分布，特別是主應(yīng)力的方向和大小，以及如何根據(jù)主應(yīng)力的方向和大小來合理的安排纖維的取向和數(shù)量是不可缺少的兩個因素。

1.制品的應(yīng)力分析

    該階段是首先充分了解制品的結(jié)構(gòu)、實際使用狀態(tài)并進行受力分析，分析制品各個部位的受力狀態(tài)、主應(yīng)力方向、數(shù)量和大小，從而確定制品各個部位需要配置的增強材料的鋪設(shè)方向及理論密度。

2.定向鋪設(shè)工藝過程

    本階段是如何在工藝上達到制品的各個部位配置的增強材料的鋪設(shè)方向和理論密度與應(yīng)力分析所要求的一致。為此，通常采用的辦法是：首先根據(jù)制品的受力狀態(tài)，設(shè)計多種預(yù)浸漬定向鋪設(shè)制品，然后按照一定的程序要求鋪放，最后經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，即成壓制的毛坯。預(yù)浸漬制品的優(yōu)點：

（1）纖維均勻直線排列，能充分發(fā)揮纖維的強度和剛度；

（2）纖維含量、樹脂含量準確的定量及纖維準確的定向排布可以預(yù)測產(chǎn)品的各向性能及在應(yīng)力條件下的可信度，提高產(chǎn)品的性能；

（3）在工藝上可以使預(yù)浸漬材料的制備與鋪設(shè)成型分為兩套系統(tǒng)，便于過程控制。

3.制品的壓制成型

    本階段是將定向鋪設(shè)制品毛坯放入金屬模具中，按照一定的要求在高溫、高壓下成型制品。定向鋪設(shè)模壓成型與一般短纖維模壓成型具有基本相同的工藝。其主要區(qū)別在于：

（1）定向鋪設(shè)模壓制品的壓縮比小，因此模具不需要做很大的裝料腔；

（2）壓制時所加的成型壓力僅用于壓緊制品和驅(qū)除揮發(fā)物及其僅使物料產(chǎn)生局部位移，實現(xiàn)小范圍的尺寸調(diào)節(jié)，而無需克服物料的內(nèi)摩擦，因此成型壓力可以降低；

（3）由于成型壓力低，模具材料的要求可以稍低，模具結(jié)構(gòu)可相應(yīng)簡單一些。

    在定向鋪設(shè)模壓成型工藝中，若按照纖維的取向可以分為短纖維模壓成型、定向鋪設(shè)模壓成型和單向纖維模壓成型。表43.37對此三種工藝制備的復(fù)合材料的力學(xué)性能進行了分析。