資源描述：
《復(fù)合材料參數(shù)原來有這么多秘密》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、復(fù)合材料參數(shù)原來有這么多秘密1仿真需要的參數(shù)網(wǎng)上流傳著一份下載量很高的材料性能參數(shù)表格，里面金屬披的泊松比是0.7o各向同性材料泊松比不能大于0.5（泊松比0.5代表材料不可壓縮），0.7肯定是一個錯誤的數(shù)據(jù)。不加辨別地直接拿來使用很可能就會犯一個低級錯誤。金屬材料如此，復(fù)合材料亦如此。要辨別復(fù)合材料參數(shù)首先要了解復(fù)合材料有哪些參數(shù)，以及在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真中要使用哪些參數(shù)，有什么物理意義？以鋪層復(fù)合材料為例，我們來看一下從材料到結(jié)構(gòu)的成型過程。理論上來說，鋪層復(fù)合材料涉及到的參數(shù)包括基體材料參數(shù)、增強材料參數(shù)和單層材料參數(shù)。而這
2、個單層材料參數(shù)是通過層合板樣件的宏觀剛度和強度計算得出。所以我們接觸到的參數(shù)還應(yīng)包括層合板樣件的宏觀剛度和強度。在眾多種類的復(fù)合材料參數(shù)中，結(jié)構(gòu)仿真需要的是單層材料的參數(shù)。仿真工程師除了要明確仿真中使用的是哪類參數(shù)，還要對拿到的參數(shù)做基本辨別。在沒有要求的情況下，測試工程師會直接將層合板宏觀剛度和強度參數(shù)交給仿真工程師。如果仿真工程師不去辨別，就直接把層合板樣件的宏觀剛度和強度當(dāng)成單層材料參數(shù)來使用，結(jié)果不難預(yù)見。想要進一步了解怎樣通過樣件宏觀剛度和強度計算出單層材料參數(shù)，可參考沈觀林老師編著的《復(fù)合材料力學(xué)》第四章的內(nèi)容。2參
3、數(shù)有哪些規(guī)律一般情況下單層材料包括單向帶和織物兩種類型。我們以最常用的單向帶材料為例，解釋主要參數(shù)的物理意義并預(yù)測其大致取值。首先我們仔細對照下表中各組分材料的力學(xué)性能參數(shù)，從數(shù)字角度我們不難找岀參數(shù)的規(guī)律?；w材料（各向同性）參數(shù)增強材料（橫觀各向同性）參數(shù)單層材料（正交各向異性）參數(shù)彈性模量4667.7軸向彈性模量217800.01方向彈性模量131620.0泊松比0.35面內(nèi)剪切模量15236.02方向彈性模量9239.0橫向剪切模量15818.0主泊松比0.30面內(nèi)泊松比0.22面內(nèi)剪切模量G124826.3橫向泊松比0
4、.27層間剪切模量G234213.6層間剪切模量G314826.3拉伸強度56.1拉伸強度3413.11方向拉伸強度2063.0壓縮強度231.7壓縮強度2366.21方向壓縮強度1484.42方向拉伸強度63.92方向壓縮強度267.9面內(nèi)剪切強度S12291.4層間剪切強度S23267.0層間剪切強度S31291.4說明：表中彈性模量和強度的單位都為MPa。從參數(shù)表中可以看出如下規(guī)律：1）增強材料彈性模量和拉伸強度遠大于基體材料；2）單層材料彈性模量和拉伸強度明顯低于增強材料；3）單層材料1方向彈性模量和拉伸強度遠大于2方向
5、;4）G12與G31相等,$2與S34相等。所謂的1方向就是纖維方向，1）3）兩條不需要過多解釋。我們接下來分別通過圖文和公式來解釋2)4)兩條。2.1混合后材料性能為什么下降了我們都知道復(fù)合材料以比強度和比剛度高而著稱，而纖維和基體混合后剛度和強度反而下降了，我們理應(yīng)去質(zhì)疑一下。下圖是單向帶單層材料示意圖，纖維在基體中有序排列，纖維體積占比為60%0單層材料示意圖我們不考慮纖維和基體本身性能的分散，不考慮排列的分散，那么從單層材料中截出的每個條形塊的性能都相同。因為纖維和基體縱向長度相等，所以截面比等于體積比，如下圖所示。單層
6、材料截面示意圖拉伸過程中纖維與基體整體變形同步，纖維和基體的應(yīng)變相等，所以如下公式關(guān)系成立。9999■■■■=99979797????■■■■1。羽？77W?77?2?777?29777■■■■■■■■■???F=E?A?e=????■■■■E=997?■■■■1???1?P??2?????2?????7■■■■???9■■■■上表中纖維與基體按6:4的體積比組合后，拉仲模量的計算值為132547.08MPa,約等于增強材料彈性模量與體積分?jǐn)?shù)的乘積。混合前后F維的斷裂伸長率不變，即，因此混合后拉伸強度計算7?1??????999
7、7????公式為S=??1?尹？？？？o上例中拉伸強度計算值應(yīng)為2077.1MPa,約等于增強材料拉7?1??99??7???■???????1?7伸強度與體積分藪的乘積。單層材料的彈性模量與拉伸強度代表著混合后材料的等效性能，雖然數(shù)值上有所下降，但承力能力并沒有變?nèi)酢?.1剪切模量的關(guān)系從單層材料中截取下圖所示單元體，并畫出應(yīng)力狀態(tài)，具體如下圖所示。單元體應(yīng)力狀態(tài)首先，我們能夠確定????,而且？?？筠？?？？？?？烏？?？？？?？烏？??？都是一????3??巾？勿？？？？？??????？［2????????23一對應(yīng)的物理
8、量。對單元體來說，？?？？？??和？?？都是外力。其中？??和？??？將分別使單元體內(nèi)的纖維彎曲，而對應(yīng)的少"和""分別發(fā)揮抵抗彎曲的作用，纖維面內(nèi)1231抗彎能力相同，固？??薊？??栩等。？??使纖維扭轉(zhuǎn)，????起到抵抗扭轉(zhuǎn)的作用，與1231???????
