復合材料層合度分析 (2)

1、匯報人：陶開榮匯報時間：2013年6月8日復合材料層合板強度分析實例復合材料層合板作為構(gòu)成復合材料單層板按一定方式粘合而成的整體結(jié)構(gòu)單元，其強度主要是通過構(gòu)成復合材料單層板的強度來預測的。即：將構(gòu)成復合材料單層板的強度作為已知，以構(gòu)成復合材料單層板的強度為基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)復合材料層合板的強度分析。復合材料單層板的強度分析與各向同性金屬材料的分析不同，其主要原因是復合材料層合板的非均質(zhì)性和各向異性使得其強度分析十分復雜；某已構(gòu)成復合材料單層板的破壞，雖然使得層合板剛度下降，但并不一定導致層合板整體結(jié)構(gòu)單元的破壞。正是由于復合材料層合板的強度分析的復雜性，工程計算一般只確定其極限載荷。下面將通過一個

2、實例來說明復合材料層合板極限載荷的確定。經(jīng)典層合板基本理論一：問題提出：如下圖6.16所示三層復合材料層合板，其總厚度為h=12t，頂層單層板1和底層單層板3的厚度為t，中間等層板2的厚度為10t，所有層合板材料均為玻璃/環(huán)氧樹脂增強復合材料，其性能為：試求三層正交各向異性層合板圖示載荷二、問題分析由正交各向異性單層板平面問題的廣義胡克定律可得：（2）由n層復合材料單層板構(gòu)成的復合材料層合板自然坐標系內(nèi)力、內(nèi)力矩-應變、曲率關(guān)系（見教材P167）可計算層合板拉伸剛度矩陣A式中，的單位是Mpa； 的單位是各單層板的應力計算：層合板內(nèi)第一次單層板破壞載荷的確定：對層合板內(nèi)單層板采用蔡-希爾理論的強

3、度條件式（5.4.13）P186（1）外層1,3板。代入相關(guān)數(shù)值進行計算，容易求得：（2）內(nèi)層2單層板，仿照上步中的方法，可得：以上計算結(jié)果表明當 時，內(nèi)層2單層板破壞；當 時，外層板1,3破壞，顯然，層合板第一次破壞載荷為36.17MPa。此時對應的個單層板應力，應變的計算如下：結(jié)果表明，當 時，第三步，第一次剛度降低后層合板性能的確定當 時，外層1,3單層板未發(fā)生破壞，其單層板剛度舉證保持不變內(nèi)層板2在該層板層內(nèi)橫向（層內(nèi)x軸方向）破壞，但縱向仍然有剛度：第一次剛度降低后，計算層合板拉伸剛度矩陣A（3）第一次剛度降低后，層合板拉伸剛度逆矩陣 、應變列矩陣 的計算第一次剛度降低后，外層破壞與否檢驗。當 時，當層板2的剛度降低，單層板1,2,3的應力將增加為：對單層板1,3采用蔡-希爾強度理論條件式5.4.13P146可計算得對單層板2采用蔡-希爾強度理論條件式5.4.13P146可計算得顯然在第一次剛度降低之后，并沒有發(fā)生連鎖破壞，層合板仍然具有承受載荷的能力。（5）在 作用下層合板應變增量 、應力增量 的計算。由第一次剛度降低后（3）、（4）中結(jié)果可得在 作用下層合板1,3板應力 計算，由第二步（3）中 及上式第四步