四合板晋级
复合材料力学层合板若干问题解决
复合材料力学课程设计 一、 层合板失效载荷计算 1、 问题描述： 已知：九层层合板，正交铺设，铺设比为0.2m =。受载荷x N N =，其余载荷均为零。每个单层厚度为0.2t mm =。玻璃/环氧单层板性能：41 5.4010E Mpa =?， 42 1.8010E Mpa =?，120.25ν=，3128.8010G Mpa =?，31.0510t c X X Mpa ==?， 2.810t Y Mpa =?，14.010c Y Mpa =?， 4.210S Mpa =?。 求解：1、计算各铺层应力？ 2、最先一层失效的载荷？ 2、 使用mat lab 编程求解： 将输入文件“input.txt ”经由程序“strain.m ”运行，得到输出文件“output.txt ”。求解程序见附录一。 3、计算结果：（其中R 是强度比） 求单层刚度 Q1: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q2: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q3: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000
0.00000 0.00000 8800.00000 Q4: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q5: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q6: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q7: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q8: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q9: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 求中面应变 Ez: 0.0306235*R -0.00290497*R
复合材料层合板
复合材料层合板 MA 02139，剑桥 麻省理工学院 材料科学与工程系 David Roylance 2000年2月10日 引言 本模块旨在概略介绍纤维增强复合材料层合板的力学知识；并推导一种计算方法，以建 立层合板的平面内应变和曲率与横截面上内力和内力偶之间的关系。虽然这只是纤维增强复 合材料整个领域、甚至层合板理论的很小一部分，但却是所有的复合材料工程师都应掌握的 重要技术。 在下文中，我们将回顾各向同性材料矩阵形式的本构关系，然后直截了当地推广到横观 各向同性复合材料层合板。因为层合板中每一层的取向是任意的，我们随后将说明，如何将 每个单层的弹性性能都变换到一个共用的方向上。最后，令单层的应力与其横截面上的内力 和内力偶相对应，从而导出控制整块层合板内力和变形关系的矩阵。 层合板的力学计算最好由计算机来完成。本文简略介绍了几种算法，这些算法分别适用 于弹性层合板、呈现热膨胀效应的层合板和呈现粘弹性响应的层合板。 各向同性线弹性材料 如初等材料力学教材（参见罗兰奈斯（Roylance ）所著、1996年出版的教材1）中所述， 在直角坐标系中，由平面应力状态（0===yz xz z ττσ）导致的应变为 由于泊松效应，在平面应力状态中还有沿轴方向的应变：z )(y x z σσνε+?=，此应 变分量在下文中将忽略不计。在上述关系式中，有三个弹性常量：杨氏模量E 、泊松比ν和 切变模量。但对各向同性材料，只有两个独立的弹性常量，例如，G 可从G E 和ν得到 上述应力应变关系可用矩阵记号写成 1 参见本模块末尾所列的参考资料。
方括号内的量称为材料的柔度矩阵，记作S 或。 弄清楚矩阵中各项的物理意义十分重要。从矩阵乘法的规则可知，中第i 行第列的元素表示第个应力对第i 个应变的影响。例 如，在位置1,2上的元素表示方向的应力对j i S j i S j j y x 方向应变的影响：将E 1乘以y σ即得由y σ引起的方向的应变，再将此值乘以y ν?，得到y σ在x 方向引起的泊松应变。而矩阵中的 零元素则表示法向分量和切向分量之间无耦合，即互不影响。 如果我们想用应变来表示应力，则式（1）可改写为： 式中，已用G )1(2ν+E 代替。该式可进一步简写为： 式中，是刚度矩阵。注意：柔度矩阵S 中1,1元素的倒数即为杨氏模量，但是 刚度矩阵中的1,11 S D ?=D 元素还包括泊松效应、因此并不等于E 。 各向异性材料 如木材、或者如图1所示的单向纤维增强复合材料，其典型特征是：沿 纤维方向的弹性模量有纹理的材料，1E 将大于沿横向的弹性模量和。当2E 3E 321E E E ≠≠时，该材料称 为其力学性能是各向同性的，即为正交各向异性材料。不过常见的情况是：在垂直于纤维方向的平面内，可以足够精确地认 32E E =，这样的材料称为横观各向同性材料。这类各向异 同性材料的推广： 性材料的弹性本构关系必须加以修正， 下式就是各向同性弹性体通常的本构方程对横观各向 式中，参数12ν是主泊松比，如图1所示，沿方向1的应变将引起沿方向2的应变，后者与 前者之比的绝对值就是12ν。此参数值不象在各向同性材料中那样，限制其必须小于0.5。反 过来，沿方向2的应变将引起沿方向1的应变，后者与前者之比的绝对值就是21ν。因为方
多向复合材料层压板的失效分析
多向复合材料层压板的失效分析 玻璃纤维层压板 纤维增强复合材料层压板的失效是由损伤的积累而导致的。与材料、层合板叠合顺序以及环境相关，失效是一个复杂和相互作用的分离的损伤模式的集合。主要的损伤模式有横向、纵向裂纹的形成，还有倾向于在试样自由边缘起始的分层。但是，最终的复合材料层压板失效在本质上与纤维断裂有关。因此，多向层合板的最终失效可以归结为单层的失效和/或层与层之间的分离或分层。 一、单层拉伸失效 层压板中包括不同纤维方向的铺层。在单一荷载拉伸下，损伤积累的一般顺序是90度层的横向（层内）裂纹的形成。在横向开裂的开始阶段，可以观察到非线性变形，这在应力-应变曲线中已知为“弯折”。弯折的形成是由于开裂层在裂纹附近经历了应力松弛，而在那个区域受限制的铺层承担增加的应力。使用韧性树脂系时，横向裂纹的发展将会延迟。不仅基体的延性，而且基体与纤维的结合质量也会影响横向裂纹的形成。横向裂纹的形成具有以下特点：当承受的载荷增大时，横向裂纹在与之垂直方向上的密度逐渐增加，并最终达到饱和裂纹密度状态。 二、层的压缩失效 复合材料层压板在压缩载荷下的失效模式有一些不同于拉伸载荷下的失效模式。压缩下的主要损伤模式首先是0度层纤维的屈曲，然后是分层和子层的依次屈曲。试验研究结果表明，剪切挠曲是一种可能的失效模式。剪切挠曲是层合板中主要承力纤维的弯折失效。它可由一带屈曲的断裂纤维来表征。这些纤维同时经历了剪切和压缩变形。 一般认为，在纯单向压缩失效观察到的“弯折带”失效机制仍然可用。纯单向试验中包括较少的约束，而在一个多向层合板中由于其他层的支撑，压缩失效程度将有所限制。 三、层的剪切失效 这种失效模式可以在±45度层合板的纯纵向拉伸中很好地观察到。作用于每层的载荷几乎为纯剪切，等于施加应力的一半。检查表明，平行于和相交于纤维的剪切失效均存在。失效试样表现出一定程度的分层。 四、分层 分层会引起层压板强度和刚度的变化，通常这种变化呈下降趋势，当分层达到一定程度时，将导致实际使用性能的丧失。作为分析，需要了解在什么载荷水平下会发生分层。 层间的裂纹扩展（分层）是复合材料损伤中最常见的。层间富含树脂，因而其开裂的断裂能比穿过纤维的层外开裂的断裂能要低几个数量级。
复合材料层合板强度计算现状
复合材料层合板强度计算现状 作者：李炳田 1．简介 复合材料是指由两种或者两种以上不同性能的材料在宏观尺度上组成的多相材料。一般复合材料的性能优于其组分材料的性能，它改善了组分材料的刚度、强度、热学等性能。复合材料从应用的性质可分为功能复合材料和结构复合材料两大类。功能复合材料主要具有特殊的功能，例如:导电复合材料，它是用聚合物与各种导电物质通过分散、层压或通过表面导 电膜等方法构成的复合材料；烧灼复合材料，它由各种无机纤维增强树脂或非金属基体构成，可用于高速飞行器头部热防护；摩阻复合材料，它是用石棉等纤维和树脂制成的有较高摩擦系数的复合材料，应用于航空器、汽车等运转部件的制动。功能复合材料由于其涉及的学科比较广泛，已不是单纯的力学问题，需要借助电磁学，化学工艺、功能学等众多学科的研究方法来研究。结构复合材料一般由基体料和增强材料复合而成。基体材料主要是各种树脂或金属材料；增强材料一般采用各种纤维和颗粒等材料。其中增强材料在复合材料中起主要作用，用来提供刚度和强度，而基体材料用来支持和固定纤维材料，传递纤维间的载荷。结构复合材料在工农业及人们的日常生活中得到广泛的应用，也是复合材料力学研究的主要对象，是固体力学学科中一个新的分支。在结构复合材料中按增强材料的几何形状及结构形式又可划分为以下三类： 1．颗粒增强复合材料，它由基体材料和悬浮在基体材料中的一种或多种金属或非金属颗 粒材料组合而成。 2．纤维增强复合材料，它由纤维和基体两种组分材料组成。按照纤维的不同种类和形状 又可划分定义多种复合材料。图1.1为长纤维复合材料的主要形式。 图1.1 3．复合材料层合板，它由以上两种复合材料的形式组成的单层板，以不同的方式叠合在 一起形成层合板。层合板是目前复合材料实际应用的主要形式。本论文的主要研究对象就是长纤维增强复合材料层合板的强度问题。长纤维复合材料层合板主要形式如图1.2所示。 图1.2 一般来说，强度是指材料在承载时抵抗破坏的能力。对于各向同性材料，在各个方向上强度均相等，即强度没有方向性，常用极限应力来表示材料的强度。对于复合材料，其强度的显著的特点是具有方向性。因此复合材料单层板的基本强度指标主要有沿铺层主方向（即纤维方向）的拉伸强度Xt和压缩强度Xc；垂直于铺层主方向的拉伸强度Yt和压缩强度Yc以及平面内剪切强度S等5个强度指标。对于复合材料层合板而言，由于它是由若干个单层
先进复合材料层合板损伤行为的实验研究
第２０卷２００１年增刊 ９月 机械科学与技术 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＩ。ＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＩ。ＯＧＹ ＶｏＬ２０Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２００１ 王世斌文章编号：１００３—８７２８（２００１）ＺＫ一００１２一０３ 先进复合材料层合板损伤行为的实验研究 王世斌，刘伯伟，佟景伟，沈珉，李林安 （天津大学机械工程学院，天津３０００７２） 摘要：采用云纹干涉及显微图像分析方法，研究了热塑性复合材料Ｇｒａｐｈｉｔｅ／ＰＥＥＫ［０／±４５／ ９０］拈层合板的层间变形和损伤。用长距离。显 微镜图像技术测量了该层合板在不同拉伸载 荷下试件侧边的细观位移场，同时用偏光显微 镜ＣＣＤ图像采集系统实现了层合板从小变形 到大变形过程中，裂纹萌生、裂纹扩展至饱和 状态、损伤演化全过程的跟踪测量与分析。 关键词：复合材料层合板；损伤；数字图像处理；云纹干涉法；长距离显微镜 中图分类号：Ｖ２５７文献标识码：Ａ 热塑性复合材料Ｇｒ／ＰＥＥＫ（Ｇｒａｐｈｉｔｅ／ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）由于其低比重、较高的工作温度和比Ｇｒａｐｈｉｔｅ／ｅｐｏｘｙ更优越的断裂韧性，使它在航空、航天领域里的应用得到了广泛的重视。但由于层与层之间弹性常数的不匹配，在层合板自由边缘附近层间应力急剧上升。使层合板在外载荷作用下出现基体开裂、脱层、纤维断裂等损伤行为。为了研究和解决这一问题，国内外学者先后提出了有限差分法、应力势能法、有限元法［１￣３３以及各种实验方法ｏ”６Ｉ。在有限元法计算中，针对复合材料层合板自由边沿效应提出了许多模型和计算技术。用拟三维有限元法对层间应力奇异性和自由边沿效应进行了分析。实验研究方面，用Ｘ射线方法对４种Ｇｒ／ＰＥＥＫ厚复合材料层合板的失效进行了研究，通过对不同失效阶段的照片（Ｘ射线照片）的对比来发现叠层顺序对层合板破坏形式的影响。这一方法虽然能得到试件失效的全场效果，但不能更深刻地认识多层板应力、应变分布规律。采用光力学手段对复合材料层合板进行全场应力、应变和失效分析是研究复合材料层合板的有效方法。用光弹性涂层法和绝收稿日期：２００１一０５—２３ 作者简介：王世斌热热辐射测量技术可以对厚复合材料层合板Ｇｒａｐｈｉｔｅ／ｅｐｏｘｙ的全场应变、破坏状态及材料的残余刚度、强度和寿命进行研究。由于光弹性涂层法要求试件表面具有良好的反射性，但是光弹性涂层厚度（一般为１ｍｍ左右）和复合材料层合板由于层间反射的不均匀性等因数，给测量其层间变形带来了较大误差和困难。文献［５］利用云纹干涉法研究了对称铺设层合板在小载荷轴向拉力作用下的自由边缘处层问应变。本文借助于先进的光一力学一计算机实验手段对Ｇｒ／ＰＥＥＫ［Ｏ／４５／一４５／９０］。ｓ材料在拉伸载荷下的层间变形和损伤行为进行了分析与研究。用云纹干涉法及长距离显微镜图像技术对复合材料层合板在单向拉伸作用下的变形和损伤进行了全场分析，测量了层合板在不同拉伸载荷下其侧面细观变形场和层问剪应变，并且实现了从小变形到大变形全过程连续跟踪测量。同时用偏光显微镜ＣＣＤ图像采集系统（放大倍数４００倍）观察记录了层合板损伤演化破坏的全过程。 １实验原理 １．１云纹干涉法原理 如图１所示，首先在 试件侧面自由表面上制 作正交光栅，其频率为 ∥２＝１２００ｌｉｎｅｓ／ｍｍ。准 直激光光波Ａ和Ｂ对称 图１云纹干涉法 人射试件栅，且光波Ａ和Ｂ干涉形成的虚栅频率为厂。这样，Ａ光束的＋１级衍射光和Ｂ光束的一１级衍射光在试件法线方向上形成干涉图像，即云纹干涉条纹。干涉条纹反映的是试件上与光栅栅线垂直方向上的位移信息。位移表达式为 ｒ１ ｕ（ｚ，ｙ）＝÷Ⅳ，（ｚ，ｙ） Ｊ ＜（１） １ ｙ（丁，ｙ）＝专Ⅳ，（ｚ，ｙ） 万方数据
复合材料层合板渐进损伤分析与试验验证
复合材料层合板渐进损伤分析与试验验证 摘要：文章基于能量耗散的渐进损伤分析方法，建立了复合材料层合板的三维有限元模型。采用了带剪切非线性的修正三维Hashin准则作为单元失效判据，使用Linde模型对失效单元进行材料性能退化。通过编写用户自定义材料子程序（UMAT），实现了失效准则与材料退化准则在Abaqus 中的应用。并通过试验对有限元模型进行了验证，仿真误差为7.8%。仿真分析得到的失效位置与失效模式和试验一致，表明文章模型能合理有效地进行层合板的强度预测和失效 分析。 关键词：复合材料层合板；渐进损伤分析；UMAT；试验 近年来，复合材料以其较高的比强度、比模量，较强的抗疲劳能力、抗振能力和可设计性等特点，在新一代飞机机体结构中得到越来越重要而广泛的应用[1]。据统计，在飞机结构中，复合材料从空客A380上25%[2]的用量，到波音787的50%，再到A350的52%，其应用增长已经达到年均9%的水平[3]。另一方面，尽管复合材料正朝着整体化设计加工方向发展，某些部位如维护口盖、机械连接等位置，不得不在复合材料结构上开孔。相对于金属材料，复合材料层合板
开孔部位应力分布更为复杂、应力集中更为严重。又由于在失效破坏模式方面复合材料结构更为多样复杂，其极限强度分析也十分困难。因此，研究复合材料结构开孔处性能具有重要的工程意义。 对于开孔层合板的分析研究，主要有孔边应力法、两参数法、临界单元法和渐进损伤分析方法，在开孔层合板压缩强度的分析计算上前三种方法都能够适用，然而由于没有考虑其多种失效模式，在计算精度方面需要得到提高[4]。渐进损伤分析方法可用于含孔层合板在拉伸载荷作用下内裂纹 扩展情况的分析，能够更为有效地对复合材料进行损伤模拟和强度预测。另外，该方法还能够准确研究复合材料失效模式和失效位置。 1 渐进损伤分析 作为渐进损伤分析方法，其基本假设为结构中的材料产生损伤后材料的力学性能将发生一定程度退化，但同时能够继续承载，在此基础上对结构的失效进行分析计算。 1.1 渐进损伤分析方法 渐进损伤分析方法主要由三部分组成：应力求解、材料失效分析和材料性能退化。应力分析由有限元软件完成，从二维平面有限元模型发展到本文的三维有限元分析。材料失效准则也发展出了众多种类，主要包括最大应力/应变准则、Hashin准则、LaRC04准则以及Chang准则等。损伤材料性
经典层合板理论(The classical Laminated Plate Theory)
经典层合板理论（CLPT） 杜宜坤 莫斯科国立大学力学数学系 仅以此文来复习整理一下复合材料理论的学习，水平有限，如有错误请指正。 1.前提假设 经典层合板理论是建立在基尔霍夫假设之上。基尔霍夫假设就三点。 1．变形前垂直于中面的直线在变形后仍保持直线。 2．这条垂直于中面的直线在变形过程中的长度不变。 3．这条垂直于中面的直线在变形后仍垂直于中面。 这三点说的是啥意思呢？我们可以想象一下，一块矩形板放在三维直角坐标系里，中面于XOY面重合，两条邻边分别和x轴，y轴重合。前两条的意思就是说板在z方向的法向应变为0，即εzz=0。第三条的假设导致板的横向剪切应变为0，即εxz=εyz=0 其实这个理论如果放在梁理论里面就是欧拉-伯努利梁。不考虑横向的剪切应变。若考虑横向剪切应变的梁则为铁木辛柯梁理论，若应用在板则是一阶剪切变形层合板理论(The First-Order Shear Deformation Laminated Plate Theory)。这个以后我会整理。 2.点的位移 废话不说，直接上图(3.32)。 基于上述假设。我们可以得出板上任意一点（x,y,z）的位移。 u=u0?z ?ω0?x v=v0?z ?ω0?y w=ω0
注意：在经典层合板理论中，挠度ω是关于坐标z的函数。而在一阶剪切变形理论中，变形后的横向法线不再垂直于板的中面。因此挠度ω不再是关于z 的函数。 3.应变 位移方程写完了再来看应变。这里分两种情况， 情况1. 板的变形为小挠度，小变形。属于线弹性范围内。 直接用弹性力学中的公式给出（很轻松随意） εx=?u0 ?x ?z ?ω02 ?x2 εy=?v0 ?z ?ω02 2 γxy=?u0 ?x + ?v0 ?y ?2z ?ω02 ?x?y γxz=γyz=εz=0
层合板的刚度及强度 (1)
第五章层合板的刚度 5.1 引言 层合板(Laminate)是由多层单向板按某种次序叠放并粘结在一起而制成整体的结构板。每一层单向板(Unidirectional lamina)称为层合板的一个铺层。各个铺层的材料不一定相同，也可能材料相同但材料主方向不同，因而层合板在厚度方向上具有非均匀性。 层合板的性能与各铺层的材料性能有关，还与各铺层的材料主方向及铺层的叠放次序有关。因而，可以不改变铺层的材料，通过改变各铺层的材料主方向及叠放顺设计出所需力学性能的层合板。 与单向板相比，层合板有如下特征： (1) 由于各个铺层的材料主方向不尽相同，因而层合板一般没有确定的材料主方向。 (2) 层合板的结构刚度取决于铺层的性能和铺层的叠放次序，对于确定的铺层和叠放次序，可以推算出层合板的结构刚度。 (3) 层合板有耦合效应，即面内拉压、剪切载荷可产生弯曲、扭转变形，反之，在弯、扭载荷下可产生拉压、剪切变形。 (4) 一层或数层铺层破坏后，其余各层尚可继续承载，层合板不一定失效。因而，对层合板的强度分析要复杂很多。(5) 在固化过程中，由于各单层板的热胀冷缩不一致，在层合板中要引起温度应力，这是层合板的初应力。 (6) 层合板由不同的单层粘结在一起，在变形时要满足变形协调条件，故各层之间存在层间应力。
5.2 层合板的标记 层合板标记是表征层合板铺层铺设参数(层数、铺层材料主方向、铺层纤维种类、铺层次序)的符号。 如图所示，层合板总厚度为h ，有N 个铺层。通常将层合板中面(平分板厚的面)设置为xy 坐标面，z 轴垂直板面。沿z 轴正方向将各铺层依次编号为1～N ，第k 层的厚度为t k 铺设角(纤维与x 轴的夹角)为θk ，其上下面坐标为z k 和z k -1。 x z -k z z k z N z -N z z
复合材料层合板强度计算现状
复合材料层合板强度计算现状 1．简介 复合材料是指由两种或者两种以上不同性能的材料在宏观尺度上组成的多相材料。一般复合材料的性能优于其组分材料的性能，它改善了组分材料的刚度、强度、热学等性能。复合材料从应用的性质可分为功能复合材料和结构复合材料两大类。功能复合材料主要具有特殊的功能，例如:导电复合材料，它是用聚合物与各种导电物质通过分散、层压或通过表面导电膜等方法构成的复合材料；烧灼复合材料，它由各种无机纤维增强树脂或非金属基体构成，可用于高速飞行器头部热防护；摩阻复合材料，它是用石棉等纤维和树脂制成的有较高摩擦系数的复合材料，应用于航空器、汽车等运转部件的制动。功能复合材料由于其涉及的学科比较广泛，已不是单纯的力学问题，需要借助电磁学，化学工艺、功能学等众多学科的研究方法来研究。结构复合材料一般由基体料和增强材料复合而成。基体材料主要是各种树脂或金属材料；增强材料一般采用各种纤维和颗粒等材料。其中增强材料在复合材料中起主要作用，用来提供刚度和强度，而基体材料用来支持和固定纤维材料，传递纤维间的载荷。结构复合材料在工农业及人们的日常生活中得到广泛的应用，也是复合材料力学研究的主要对象，是固体力学学科中一个新的分支。在结构复合材料中按增强材料的几何形状及结构形式又可划分为以下三类： 1．颗粒增强复合材料，它由基体材料和悬浮在基体材料中的一种或多种金属或非金属颗粒材料组合而成。 2．纤维增强复合材料，它由纤维和基体两种组分材料组成。按照纤维的不同种类和形状又可划分定义多种复合材料。图1.1为长纤维复合材料的主要形式。 图1.1
3．复合材料层合板，它由以上两种复合材料的形式组成的单层板，以不同的方式叠合在一起形成层合板。层合板是目前复合材料实际应用的主要形式。本论文的主要研究对象就是长纤维增强复合材料层合板的强度问题。长纤维复合材料层合板主要形式如图1.2所示。 图1.2 一般来说，强度是指材料在承载时抵抗破坏的能力。对于各向同性材料，在各个方向上强度均相等，即强度没有方向性，常用极限应力来表示材料的强度。对于复合材料，其强度的显著的特点是具有方向性。因此复合材料单层板的基本强度指标主要有沿铺层主方向（即纤维方向）的拉伸强度Xt和压缩强度Xc；垂直于铺层主方向的拉伸强度Yt和压缩强度Yc以及平面内剪切强度S等5个强度指标。对于复合材料层合板而言，由于它是由若干个单层板粘合在一起而形成的，而单向复合材料又是正交各向异性材料，层合板的各个铺层的纤维排列方式不相同，可能导致因为受力作用所产生各铺层的变形不一致，因此，其如何决定其最终强度就是一个非常复杂的问题。 复合材料层合板的强度是应用复合材料时所必须研究的关键性问题之一，如何确定其强度是进行复合材料结构设计所必需解决的一个基本问题，是安全可靠合理经济地使用复合材料的基础之一，因此对于复合材料强度的研究是复合材料领域内最早受到重视并开展研究较为广泛的一个基础性工作。但是相对于各向同性材料来说，复合材料，特别是层合板的复合材料的强度研究要困难的多。原因在于影响其强度的因素很多，而其破坏形式又很复杂，实验数据较为分散。同传统的单相材料相比，复合材料强度问题的复杂性在于： (1) 细观结构受力的复杂性。从承受和传递应力系统的角度来看，复合材料可以视为一个“结构”，即由两类“元件”纤维与基体所构成的结构。因此，复合材料的破坏与组分材料的破坏特性有关。一般地说，纤维是刚硬的、弹性和脆
abaqus各向异性层合板分析
2009-09-12 10:34 by:有限元来源:广州有道有限元 复合材料是指由两种或者两种以上不同性能的材料在宏观尺度上组成的多相材料。一般复合材料的性能优于其组分材料的性能，它改善了组分材料的刚度、强度、热学等性能。复合材料从应用的性质可分为功能复合材料和结构复合材料两大类。功能复合材料主要具有特殊的功能，例如:导电复合材料，它是用聚合物与各种导电物质通过分散、层压或通过表面导电膜等方法构成的复合材料；烧灼复合材料，它由各种无机纤维增强树脂或非金属基体构成，可用于高速飞行器头部热防护；摩阻复合材料，它是用石棉等纤维和树脂制成的有较高摩擦系数的复合材料，应用于航空器、汽车等运转部件的制动。功能复合材料由于其涉及的学科比较广泛，已不是单纯的力学问题，需要借助电磁学，化学工艺、功能学等众多学科的研究方法来研究。结构复合材料一般由基体料和增强材料复合而成。基体材料主要是各种树脂或金属材料；增强材料一般采用各种纤维和颗粒等材料。其中增强材料在复合材料中起主要作用，用来提供刚度和强度，而基体材料用来支持和固定纤维材料，传递纤维间的载荷。结构复合材料在工农业及人们的日常生活中得到广泛的应用，也是复合材料力学研究的主要对象，是固体力学学科中一个新的分支。在结构复合材料中按增强材料的几何形状及结构形式又可划分为以下三类： 1．颗粒增强复合材料，它由基体材料和悬浮在基体材料中的一种或多种金属或非金属颗粒材料组合而成。 2．纤维增强复合材料，它由纤维和基体两种组分材料组成。按照纤维的不同种类和形状又可划分定义多种复合材料。图1.1为长纤维复合材料的主要形式。 图1.1 3．复合材料层合板，它由以上两种复合材料的形式组成的单层板，以不同的方式叠合在一起形成层合板。层合板是目前复合材料实际应用的主要形式。本论文的主要研究对象就是长纤维增强复合材料层合板的强度问题。长纤维复合材料层合板主要形式如图1.2所示。 图1.2