復(fù)合材料層合度分析 (2)

1、匯報(bào)人：陶開(kāi)榮匯報(bào)時(shí)間：2013年6月8日復(fù)合材料層合板強(qiáng)度分析實(shí)例復(fù)合材料層合板作為構(gòu)成復(fù)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(qiáng)度主要是通過(guò)構(gòu)成復(fù)合材料單層板的強(qiáng)度來(lái)預(yù)測(cè)的。即：將構(gòu)成復(fù)合材料單層板的強(qiáng)度作為已知，以構(gòu)成復(fù)合材料單層板的強(qiáng)度為基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料層合板的強(qiáng)度分析。復(fù)合材料單層板的強(qiáng)度分析與各向同性金屬材料的分析不同，其主要原因是復(fù)合材料層合板的非均質(zhì)性和各向異性使得其強(qiáng)度分析十分復(fù)雜；某已構(gòu)成復(fù)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(dǎo)致層合板整體結(jié)構(gòu)單元的破壞。正是由于復(fù)合材料層合板的強(qiáng)度分析的復(fù)雜性，工程計(jì)算一般只確定其極限載荷。下面將通過(guò)一個(gè)

2、實(shí)例來(lái)說(shuō)明復(fù)合材料層合板極限載荷的確定。經(jīng)典層合板基本理論一：?jiǎn)栴}提出：如下圖6.16所示三層復(fù)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(shù)脂增強(qiáng)復(fù)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(wèn)題分析由正交各向異性單層板平面問(wèn)題的廣義胡克定律可得：（2）由n層復(fù)合材料單層板構(gòu)成的復(fù)合材料層合板自然坐標(biāo)系內(nèi)力、內(nèi)力矩-應(yīng)變、曲率關(guān)系（見(jiàn)教材P167）可計(jì)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(yīng)力計(jì)算：層合板內(nèi)第一次單層板破壞載荷的確定：對(duì)層合板內(nèi)單層板采用蔡-希爾理論的強(qiáng)

3、度條件式（5.4.13）P186（1）外層1,3板。代入相關(guān)數(shù)值進(jìn)行計(jì)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(jì)算結(jié)果表明當(dāng) 時(shí)，內(nèi)層2單層板破壞；當(dāng) 時(shí)，外層板1,3破壞，顯然，層合板第一次破壞載荷為36.17MPa。此時(shí)對(duì)應(yīng)的個(gè)單層板應(yīng)力，應(yīng)變的計(jì)算如下：結(jié)果表明，當(dāng) 時(shí)，第三步，第一次剛度降低后層合板性能的確定當(dāng) 時(shí)，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(jì)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(yīng)變列矩陣 的計(jì)算第一次剛度降低后，外層破壞與否檢驗(yàn)。當(dāng) 時(shí)，當(dāng)層板2的剛度降低，單層板1,2,3的應(yīng)力將增加為：對(duì)單層板1,3采用蔡-希爾強(qiáng)度理論條件式5.4.13P146可計(jì)算得對(duì)單層板2采用蔡-希爾強(qiáng)度理論條件式5.4.13P146可計(jì)算得顯然在第一次剛度降低之后，并沒(méi)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(yīng)變?cè)隽?、應(yīng)力增量 的計(jì)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(yīng)力 計(jì)算，由第二步（3）中 及上式第四步