双轴向纤维增强复合材料层合板强度准则

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1、第45卷第2期2013年4月南京航空航天大学JournalofNanjingUniversityofAeronautics学报8LAstronautics双轴向纤维增强复合材料层合板强度准则钱元周光明蔡登安刘伟先(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京，2l0016)V01．45No．2ADr．2013摘要：为了更加准确地对双轴向纤维增强复合材料在双向载荷作用下的强度进行预测，本文针对Tsai—Wu强度理论进行了理论分析和实验研究。首先，讨论Tsai—Wu张量准则在双向纤维增强复合材料中的应用问题，并确定用双轴拉伸实验来测定准则其中

2、的一个强度参数F。z。其次，采用数值模拟方法，结合Taguchi实验设计方法对十字形试件进行外形设计扣参数优化，得到了中心应力水平高、过渡区域应力集中系数小的十字形试件。最后，对十字形试件进行不同栽荷比的双轴拉伸实验，通过实验数据计算得到强度参数F。z，并拟合了该材料应力平面第一象限的强度包络线。研究结果表明，经实验数据修正后的Tsai—Wu强度包络线能够准确地反映出材料的强度特性。关键词：强度准则；双向拉伸；十字形试件；强度参数中图分类号：TB332文献标志码：A文章编号：1005—2615(2013)02一0179一07InVestigatio

3、nOfStrengthCriterionforBiaxialFiber—ReinfOrcedCompositeLaminatedPlatesQi口行y“日船，．2强。距G甜n刀97挖i，29，C盘iDP刀g口竹，Li甜W7≥izi口竹(StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Topredictthestrengthofb

4、iaxialfiber—reinforcedcompositesunderbiaxialtensile10adsmoreaccurately，Tsai—Wutensorcriterionisstudiedthroughtheoreticalandexperimentalmethods．Firstly，theapplicabilityofTsai—Wutensorcriterioninthefieldofbiaxialfiber—reinforcedcompositesisdiscussedandoneofstrengthparametersincr

5、iterionF12isdefinedbybiaxialtensileexperiment．Secondly，oVeralldesignandparameteroptimizationofcruciformspecimenareperformedbythemethodsofnumericalsimulationandTaguchiexperiment，soatypeofcruciformspecimenwiththepropertiesofhighstresslevelatcentralweakregionandsmaUstressconcentr

6、ationfactorisdesigned．Finally，thespecimensaretestedbysomebiaxialtensileexperimentsatdifferent10adingratios．StrengthparametersF12atdiffe卜entloadingratiosarecalculatedbyexperimentalstrengthdateandthefailureenvelopeswithdifferentvaluesofF12areconstructedinthefirstquadrantofthestr

7、essplane．ThestudyshowsthatfailureenVe—lopesfittedbyexperimentalstrengthparametersaremuchclosertotheintensitypropertiesofthecom—posites．Keywords：strengthcriterion；biaxialtension；cruciformspecimen；strengthparameter随着各种先进复合材料的开发和应用，纤维增强复合材料在承力结构中的应用比重越来越大，使得复合材料承受的应力状态也越来越复杂。因此，针

8、对复杂应力状态下层合板的破坏特性的研究也越发必要。强度准则是判断材料强度特性的重要依据，复收稿日期：2012一03—13；