(完整版)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)考點(diǎn)

1、第一章緒論1. 復(fù)合材料的定義：兩種或兩種以上具有不同的化學(xué)或物理性質(zhì)的組分材料組成的一種與組分材料性質(zhì)不同的新材料。2. 比強(qiáng)度：強(qiáng)度與密度之比比模量：模量與密度比3. 層間強(qiáng)度低：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度和層間拉伸強(qiáng)度分別低于基體的剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，這是由于界面的作用所致。因此在層間應(yīng)力作用下很容易引起層合板分層破壞，從而導(dǎo)致復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的破壞，這是影響復(fù)合材料在某些結(jié)構(gòu)物使用的重要因素。4. 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是由兩種基本原材料基體和纖維組成的，構(gòu)成復(fù)合材料的基體單元是單層板。第二章單層的剛度與強(qiáng)度5. 對(duì)于各向同性材料，表達(dá)其剛度性能的參數(shù)是工程彈性常數(shù)E、G、v,他們?nèi)咧g的

2、關(guān)系G=E/(2(1+v)所以獨(dú)立的彈性常數(shù)只有2個(gè)。而對(duì)于呈正交各向異性的單層，常數(shù)將增加到5個(gè)，獨(dú)立的有4個(gè)。6. 單層正軸的應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系式c、8-1/E-v/E0-(1a1LTT1<8>=-v/E1/E0Va2LLT28001/Ga31LT3也可用柔量分量表示應(yīng)變應(yīng)力的關(guān)系式ac、8-SS11112V8>=SS22122800300S661>但必須寫出S.2 ijT127.例題：已知鋁的工程彈性常數(shù)E=69Gpa,G=26.54Gpa,v=0.3，試求鋁的柔量分量和模量分量。由于鋁是各項(xiàng)同性材料，所以EL=ET=69GpaGlt=G=26.54GPavL=vT=

3、v=0.3.(1)柔量分量S11=S22=1/E=14.49/(TPa)S12=-v/E=-4.348/(TPa)S66=1/G=37.68/TPa(2)模量分量m=(l-vLvT)-1=(l-v2)-1Q11=Q22=mE=75.82GPaQl2=mvE=22.75Q66=G=26.54GPa8單軸的偏軸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系公式。偏軸的應(yīng)變應(yīng)力關(guān)系公式。：課本pl62-272-309.單層的失效準(zhǔn)則：?jiǎn)螌拥氖?zhǔn)則的以判別單層在偏軸向應(yīng)力作用或平面應(yīng)力狀態(tài)下是否失效的準(zhǔn)則。a=Xl0.最大應(yīng)力失效準(zhǔn)則：表明單層正軸向的任何一個(gè)應(yīng)力分量到達(dá)極限應(yīng)力lta=Y2tT1J=S時(shí)，單層就失效。8=81Xt1

4、1. 最大應(yīng)變失效準(zhǔn)則：8=8表明，當(dāng)單層在平面應(yīng)力的任何應(yīng)力狀態(tài)下，單層2Yt"J=Y8的正軸向的任何一個(gè)應(yīng)變分量達(dá)到極限應(yīng)變時(shí)，單層就失效。12. 強(qiáng)度比的定義：?jiǎn)螌釉谧饔脩?yīng)力下，極限應(yīng)力的某一分量與其對(duì)應(yīng)的作用應(yīng)力分量之比值成為強(qiáng)度/應(yīng)力比，簡(jiǎn)稱強(qiáng)度比。13. 單層的正軸三維應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系式。('aCCC000-ra11112131aCCC000a22122232aCCC000a3=313233V3T000C00T234423T0000C0T315531T00000CT121661214. 例題。P41-Vr.第三章15. 經(jīng)典層合理論：假設(shè)層合板為連續(xù)的、均勻、正交各向

5、異性的單層構(gòu)成的一種連續(xù)性材料，并假設(shè)各單層之間是完全緊密粘接的，即忽略層間的影響，且限于線彈性、小形變情況下研究層合板的剛度與強(qiáng)度，這種層合理論成為經(jīng)典層合理論。16對(duì)稱層合板：所謂對(duì)稱層合板，是從中間向上或向下觀察各單層方向，鋪設(shè)順序是相同的，同時(shí)各單層的材料及其厚度也是相同的。17. 層合板的表示方法。P4318. 層合板的面內(nèi)應(yīng)力與面內(nèi)應(yīng)變關(guān)系式：、NxVN=yNxyA11A21A61A12A22A62A13A26A66、80z<80y80xy要一起寫出）A=1h/2Q(k)dz(i,j=1,2,6)ij-h/2ij正則化：N*A*A*x1112N*=A*A*y2122N*A*A

6、*6162<xyA*16A*26A*6680x<80>y80xyA*=A/hijijN*=N/h19. 斜交鋪設(shè)對(duì)稱層合板;凡是各個(gè)單層只按土9兩種方向鋪設(shè)的對(duì)稱層合板稱為斜交鋪設(shè)對(duì)稱層合板。20. 復(fù)合材料一般n/4層合板A的變化圖線：課本p5121. 對(duì)稱層合板的彎曲力矩與曲率的關(guān)系式：'、M-DDD_kx111216x<M>=DDDVk>y212226yMDDDkxy616266xy式中：D=fh/2Qz2dz(ij=1,2,6)稱為層合板的彎曲剛度系數(shù)，而且ij-h/2ijD=Dijji【要一塊寫出】22正交鋪設(shè)對(duì)稱層合板：0。與90。層的層

7、數(shù)比一定情況下，總層數(shù)為16,可得到如下正交鋪設(shè)層合板：b/90/90、/90】它們的單層組數(shù)分別為m=2、m=4、m=8.正44s222s4s3則化幾何因子：V*=V*=1V*=V*=01D2m2D3D4D則，規(guī)則正交鋪設(shè)層合板的正則化彎曲剛度系數(shù)為：D*11U(Q)3/2m1-1、D*1U(Q)-3/2m1221D*U(Q)0-1U(Q)V12>=4V2>D*U(Q)0-1665D*00016D*000U(Q)JQ丿26323.斜交鋪設(shè)對(duì)稱層合板：p/一甲、p/-甲、p/-甲。他們的單層組數(shù)分別為m=2、m=4、m=8。正則化44s222s4s幾何因子如下：V *二cos2p1

8、D3V *二sin2p3D2mV *二cos4p2D3V *二sin4p4D2m24. 準(zhǔn)各向同性層合板：正則化幾何因子如下：V*1D1m2V*=2D1m2V*3D13.88mV*4D13.88m25. 規(guī)則反對(duì)稱層合板：所謂規(guī)則反正對(duì)稱層合板是指包含兩種鋪設(shè)方向，且相對(duì)于中面其鋪設(shè)角額大小相同，符號(hào)相反。26. 最先一層失效強(qiáng)度：最先一個(gè)單層失效時(shí)的層合板正則化內(nèi)力(注意，其量綱應(yīng)為應(yīng)力量綱)為層合板的最先一層失效強(qiáng)度。27. 極限強(qiáng)度：層合板在外力作用下一般是逐層失效的，導(dǎo)致層合板各層全部失效時(shí)的層合板正則化內(nèi)力為層合板的極限強(qiáng)度。第四章復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析28. 彈性體受力變形的位移與應(yīng)變關(guān)

9、系設(shè)u、v、w£、匕、匕、丫、丫、丫為應(yīng)變分量,xyzyzzxxyQuQvQw£-£-£xQxyQyzQzQwQvQwQuY+Y+-yzQyQzzxQxQz29.平衡方程：圖見p98.QcxQxQt對(duì)于單元體dxdydz有：xyQx則在小變形條件下，它們之間的關(guān)系為：QuQvY=+-xyQyQxQtQtQt+匹+嚴(yán)=0QyQzd<5Qt+a+=0QyQzQtQc+匹+z0QyQz30.復(fù)合材料受拉直桿分析圖見p101求解單向桿受拉的變形問(wèn)題：QuQvScScQx130Qy230QvQw-QuQw+Sc+QzQy340QzQxQw-ScQz330Qu

10、QvSc+Sc350QyQx360第五章復(fù)合材料連接31. 膠接與機(jī)械連接的比較;膠接具有以下優(yōu)點(diǎn)： 不削弱構(gòu)件截面以及由此引起的應(yīng)力集中等； 連接部位的質(zhì)量較輕； 成本低 耐腐蝕性好 永久變形小缺點(diǎn)： 膠接面必須仔細(xì)清理 強(qiáng)度分散大,且膠接強(qiáng)度受溫濕環(huán)境的影響也較大 膠接質(zhì)量的檢驗(yàn)較困難 在多數(shù)情況下膠接具有不可拆卸性機(jī)械連接具有與膠接相反的特點(diǎn)。32. 由于復(fù)合材料易產(chǎn)生分層,故連接時(shí)應(yīng)盡量避免過(guò)盈配合。33. 膠接連接的形式有單面搭接、雙面搭接、斜面搭接以及階梯型搭接等34. 搭接長(zhǎng)度一定的條件下,為了提高搭接接頭抗剪切破壞的強(qiáng)度,應(yīng)使粘結(jié)劑的剪切彈性模量G低些，膠層厚度耳大些。35.

11、膠接連接設(shè)計(jì)的一般原則：在任何載荷作用下,對(duì)于各種形式的破壞,都不應(yīng)該使膠接面成為最薄弱的環(huán)節(jié)，且使膠接接頭強(qiáng)度要高于膠接構(gòu)件的強(qiáng)度，至少為同量級(jí)。36. 從強(qiáng)度來(lái)看，當(dāng)膠接構(gòu)件較薄弱時(shí)，宜采用簡(jiǎn)單的單面搭接或雙面搭接形式。當(dāng)膠接構(gòu)件較厚時(shí)，由于偏心載荷產(chǎn)生的偏心力矩較大，宜采用階梯搭接或斜面搭接形式。37.機(jī)械連接的形式主要有搭接和對(duì)接兩種38.機(jī)械連接接頭的破壞包括緊固件破壞和連接板破壞。39.連接板的破壞分析：主要有三種破壞形式，拉伸破壞、剪切破壞和擠壓破壞。40.機(jī)械連接的設(shè)計(jì)原則：在任何載荷作用下，對(duì)于各種形式的破壞，都不應(yīng)該使連接板發(fā)生拉伸或剪切破壞，而使接頭產(chǎn)生擠壓破壞，且使機(jī)械連接接頭強(qiáng)度要高于連接構(gòu)件的強(qiáng)度，至少為同量級(jí)。第六章復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41.復(fù)合材料的設(shè)計(jì)過(guò)程，大致可分為三個(gè)步驟； 明確設(shè)計(jì)條件。 材料設(shè)計(jì)。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。41.確定單層的彈性工程常數(shù)E和E。LT、E的確定：L利用靜力、幾何和物理三個(gè)方面關(guān)系的材料力學(xué)來(lái)解決。靜力關(guān)系cA=cA+cA1ffmmA單元的橫截面面積A纖維的橫截面面積A基體的橫截面面積m上式也可寫成：c=cV+cA1ffmmAAVf.VmfAmA幾何關(guān)系按照材料力學(xué)平截面假設(shè)，纖維和基體具有相同的線應(yīng)變，且等于單元的縱線向應(yīng)變，即s=s=s1fm物理關(guān)系根據(jù)基本假設(shè)，單層、纖