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(6)一般層合板剛度特性
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非對稱非均衡層合板即為一般層合板,其剛度矩陣包括了全部耦合效應項矩陣形式如
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四、單層強度準則
建立強度準則(失效判據)的目的在于提供一個基于簡單受載強度指標的組合點應力狀態下的材料破壞包線。強度準則提供了組合應力下強度的解析關系(數學模型),并不是用來闡明材料失效機理,破壞形式及其相互作用(影響)。
(")最大(正軸)應力準則和最大(正軸)應變準則 最大(正軸)應力準則單層的所有正軸應力必須小于(至少是等于)對應的材料強度,否則單層發生破壞。最大應力準則判據表達式
" " ’( ( ( ( ) " " ) ’*
" +( ( ( ( ) " ) +*
) " ) ,
當其中一個不等式得不到滿足時,單層便發生相應的破壞。 最大(正軸)應變準則單層的所有正軸應變必須小于(至少是等于)對應的材料極限應變,否則單層發生破壞。最大應變準則判據表達式
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當其中一個不等式得不到滿足時,單層便發生相應的破壞。
’討論最大(正軸)應力準則和最大(正軸)應變準則每一個分量都有其單獨的判據,每個準則有 0個子判據,因此,準則所給破壞包線有尖點。兩者不同之處,在于應變計及了泊松效應影響。
()1234—5466準則
•987•
"年 %&’()’*+, -./0把 10.’.—2033準則推廣到單向復合材料,建立了 -./0— 2033準則表達式為
55 5
5
5 5
() 6 ( 7 ) 86"( % ) 9
4 45
-./0—2033準則的特點是給出了一個光滑連續的破壞包線,而且理論值與試驗值誤差小。不足之處在于,5相互作用項僅與 4有關,且沒有 ,5的一次方項(即沒有考慮 4%4:,7%7:)。再有,公式推導過程采用了 79;和 %5 9%< 9%簡化條件,因此,這個方程表達式不能用于織物纖維雙向增強單層。更多的討論見 -./0的有關專著。
(<)-./0—+=準則 ">年 %&’()’*+, -./0和 ?@A/B@1, +=提出:在應力空間中,單向復合材料的破壞包面可以用一個二次張量表示
C0D 0 D 6C0 0 9
稱為二次相互作用判據。
對平面應力狀態,表達式簡化為
C 5 6 5C5 5 6 C55 55 6C 5 6C 6C5 5 9式中有 E個二次強度參量和兩個線性(一次)強度參量。 個材料強度參量中,有 個可以通過簡單的單軸拉伸、壓縮和剪切試驗求得
C 9 FFFFC98
44: 44:
C55 9 FFFFC598
77:77:
C 9 %5
最后一項 C5的確定比較復雜,涉及 與 5的相互作用試驗。 -./0推薦采用取
C C55
C5 9 8
5 -./0—+=準則比 -./0—2033準則包括了更多的強度指標內涵,如拉伸與壓縮強度值不等; ,5相互作用項與 4,4:,7,G:E個值有關等。 -./0—+=準則也可以用應變參量表達。詳見 -./0的有關專著。
(E)強度比強度準則給出了材料在工作應力下的破壞與否的判據。為了說明材料在比例加載條件下的安全裕度,引入強度比 H。
定義強度比 H為許用應力 (0/)與工作應力 0之比
•<"•
" ( )
強度比表達式隱含了復合材料直至破壞是線彈性的假設。同時,說明了在比例
加載條件下,材料的安全裕度。
"%時 " (),材料發生破壞
&%時 ’ (),表明工作應力 小于許用應力 ()的倍數,即比例加載
的倍數,為安全裕度。如果 "(,說明工作應力提高 %倍,材料才發生破壞,即按比
例加載,增加 %倍載荷(載荷乘以 (),材料發生破壞。
’%時, & (),材料早已破壞,不可能成立,無意義。
五、強度比只也可用于應變空間
層合板強度估算
(%)層合板強度特點
層合板強度是以構成層合板的每個單層的強度為基礎的。層合板在施加載荷作
用下,破壞將由某一單層最先失效開始,隨后,其他單層相繼發生失效,直至總體破壞
示 )層合板整個破壞過程是一個逐層破壞到總體破壞的過程,存在最先一層失效《 *+*)載荷和最終破壞的極限載荷。層合板強度預估涉及以下幾點:
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