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复合材料结构设计 复合材料1011 第一章　绪论 一、研究对象 二、具备知识 三、研究内容 四、研究任务 五、研究意义 §1.1复合材料的命名及分类 一、命名 二、分类 §1.1 复合材料的命名及分类 1、按用途分 功能型复合材料：电、磁、声、光、热；举例：纳米抗菌、远红外、抗紫外线多功能复合材料 结构型复合材料：主要用于结构承力或维持结构外形；举例：补强、加固 §1.1 复合材料的命名及分类 2、按基体材料的性质分 §1.1 复合材料的命名及分类 3、按增强材料的形状分 §1.2复合材料的构造及特点 一、构造 §1.2复合材料的构造及特点 二、特点 (1)复合材料具有可设计性 (2)材料与结构具有同一性 (3)复合材料结构设计包含材料设计 (4)材料性能对复合工艺的依赖性 (5)复合材料具有各向异性和非均质性的力学性能特点 §1.3　复合材料的优点和缺点 一、优点 (1)比强度高、比模量大 (2)抗疲劳性能好 (3)减振性能好 (4)破损安全性好 (5)耐化学腐蚀性好 (6)电性能好 (7)热性能良好 §1.3　复合材料的优点和缺点 二、缺点 (1)玻璃纤维复合材料的弹性模量低 (2)层间强度低 (3)属脆性材料 (4)树脂基复合材料的耐热性较低 (5)材料性能的分散性大 §1.4　复合材料的应用和发展 1、发展简史 2、现状 链接：/b/1897411-1275526951.html 第2章　单层板的刚度和强度 §2.1　单层板的正轴刚度 一、基本假设 （1）正交各向异性 （2）均匀、连续的单层 （3）在线弹性、小变形情况下 §2.1　单层板的正轴刚度 二、基本知识 1、1-2坐标系 1向为纵向，即刚度较大的材料主方向； 2向为横向，即刚度较小的材料主方向。 §2.1　单层板的正轴刚度 二、基本知识 2、应力符号 正应力的符号：拉为正，压为负（与材料力学一致） 剪应力的符号：正面正向或负面负向为正，否则为负（材料力学中的剪应力企图使单元体顺时针向转时为正，逆时针向转时为负不同） 正面：指该面外法线方向与坐标轴方向一致的面，否则称为负面； 正向：指应力方向与坐标方向一致的方向，相反时为负向。 §2.1　单层板的正轴刚度 二、基本知识 3、应变符号 应变的符号： 正应变规定伸长为正，缩短为负。 剪应变规定与坐标方向一致的直角减小为正，增大为负。 即应变的符号规则与应力相对应，正值的应力对应于正值的应变。 §2.1　单层板的正轴刚度 三、广义虎克定律 1、纵向单轴试验(当1向正应力单独作用） §2.1　单层板的正轴刚度 三、广义虎克定律 2、横向单轴试验(当2向正应力单独作用） §2.1　单层板的正轴刚度 三、广义虎克定律 3、面内剪切试验(两个正轴向处于纯剪应力状态） §2.1　单层板的正轴刚度 3、广义虎克定律（单层板的应变－应力关系） 一、应力符号确定 二、应变的符号确定 三、广义虎克定律 ①意义（定义） 应变－应力关系式（用柔量分量表示） ②柔量分量与工程弹性常数的关系 ③查表（注意单位） ④举例：材质为E-玻璃/环氧复合材料的工程弹性常数，受到应力分量为σ1=400Mpaσ2=30Mpa τ12=15Mpa 的共同作用，求应变分量。 解题步骤：　查表求各参数P25 　　　　　　　　求柔量分量（对称性） 　　求应变分量 解：由表2-1查得：E1=38.6GPa E2=8.27GPa ν1=0.26 G12=4.14GPa 求柔量分量 求应变分量： ①意义（定义） 应力－应变关系式（用模量分量表示） ②模量分量与工程弹性常数的关系 ③查表（注意单位） ④举例：材质为E-玻璃/环氧复合材料的工程弹性常数，已知应变分量为ε1=0.01 ε2=0.001 γ12=0.003，求应力分量。 解题步骤：　查表求各参数P25 　　　　　　　　求ν2，M 　 　　　　　　　　求模量分量（对称性） 　　求应力分量 解：由表2-1查得：E1=38.6GPa E2=8.27GPa ν1=0.26 G12=4.14GPa 求模量分量 因： 等式两端乘以[Q]-1,得 式中[I]是单位矩阵。故 与应变－应力关系相比较 同理：　 （1）P68：2－3,2－4 （2）补充： 材质为T300/5222的复合材料单层板，受到应力分量为σ1=400Mpa，σ2= 30Mpa ， τ12=15Mpa 的共同作用，求应变分量。 根据能量守恒原理可知，正的正应力或剪应力乘上对应的正应变或剪应变一定是作正功。 举例：在只有σ1作用应力的条件下，其功 1/2 σ1ε1=1/2S11