复合材料结构设计基础复习.doc

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1、第一章复合材料力学性能的特点主要体现在：各向异性、非均质和层间强度低。在钢筋混泥土中，混泥土主要起抗压作用，钢筋主要起抗拉作用。第二章单层板的正轴刚度为单层材料主方向的刚度，主要有3种形式：工程弹性常数、模量分量和柔量分量，且这三种形式之间可以互换。单层板在偏轴向时呈现各向异性性能，除了泊松耦合外，还存在拉剪耦合获剪拉耦合。正轴模量与正轴柔量、偏轴模量与偏轴柔量均存在互逆关系，但是与偏轴工程弹性系数有直接关系的是偏轴柔量，而不是偏轴模量，而且偏轴工程弹性常数与正轴工程弹性常数之间没有直接的转换关系。处于平面应力状态下的单层有4个独立的正轴工程弹性常数和5个基本强度。线弹性：指

2、材料在外力作用下，其变形与外力呈线性变化，且当外力除去后材料恢复到原来状态。小变形：指材料构件在外力作用下的变形与其原始尺寸相比十分微小。证明在单层板的正轴刚度中，模量分量构成的矩阵与柔量分量构成的矩阵互为逆矩阵。第三章强度比：单层在施加应力作用下，极限应力的某一分量与其对应的施加应力分量之比为强度/应力比，简称强度比。细观力学分析法：在复合材料力学分析中，考虑两相材料各自性能及其相互作用，研究其如何反映在平均的表观性能上。纤维微屈曲和剪切破坏是复合材料纵向压缩破坏的两个主要原因。颗粒增强复合材料中主要承受载荷的是基体。单层板的细观力学分析中，需满足的前提假设条件：1）复合材

3、料单层是宏观非均匀、线弹性的，且没有初应力。2）纤维是均质、线弹性的，各向异性或宏观各向同性的，形状和分布是规则的。3）基体是均质、线弹性、各向同性的。4）各相间粘结完好，界面无空隙。单向连续纤维增强复合材料在纵向拉伸应力作用下的破坏过程可分为三个阶段：第一阶段是低应力下少数纤维的早期断裂阶段；第二阶段是损伤的扩展；第三阶段是最终破坏，导致三种典型的破坏形式：纤维束性的破坏、断裂破坏和积累损伤破坏。第四章按照层合板中各单层相对于中面的排列位置，层合板可分为对层合板、非对称层合板和夹芯层合板三大类。普通的对称层合板中实际独立的正则化面内刚度系数总共有4个，而对于准各向同性层合板

4、，其独立的正则化面内刚度系数只有2个。一般层合板呈现各向异性，具有18个独立的工程弹性系数，不仅有拉剪耦合、变扭耦合，还存在拉弯耦合。层合板的强度指标主要有两个：最先一层失效强度和极限强度。对称层合板：层合板内中面两侧对应处的各单层板材料相同、铺设角相等的层合板。正交对称层合板：只有相互垂直的两种铺层方向的对称层合板。夹芯层合板：由两层薄的高强度高弹性模量材料的面板和中间夹着一层厚而密度低的芯子所组成的层合板。第五章复合材料结构连接主要有三种类型：机械连接、胶接连接和混合连接。其中机械连接适用于可靠性要求较高和传递较大载荷的情况，而胶接连接适用于受力不大的薄壁复合材料结构。第

5、六章复合材料结构设计的合理性最终体现在可靠性和经济性两方面。材料设计包括原材料选择、单层性能的确定和复合材料层合板设计。在复合材料典型结构件中，承压杆件主要受轴向压缩载荷作用，板状构件主要受面内力作用，而壳状结构件通常受内外压力。从复合材料的结构形式上，主要可分为骨架式结构、硬壳式结构和薄膜结构。等代设计法：指在载荷和使用环境基本上不变的情况下，稍微考虑一些复合材料的特点，采用相同形状的复合材料构件代替其他材料，并用原来材料的设计方法进行设计。准网络设计法：指不考虑基本的刚度和强度，仅考虑纤维方向刚度和强度的情况下，按应力方向和应力大小确定各定向层比例和总层数的层合板设计方法

6、。材料设计：由几种原材料组合制成具有所要求性能的材料的过程。层合板的极限强度：导致层合板的所有单层全部失效时的层合板正则化内力。复合材料制品设计主要包含哪三种设计：它们应分别注意哪些条件：1）性能设计，必须充分考虑制品最终的使用目的和使用条件；2）结构设计，根据所承受载荷及使用环境，设计出合理的结构尺寸，确保安全可靠；3）工艺设计，应尽可能使成型方便、成本低廉。在复合材料结构设计中，使用载荷和设计载荷有何区别？使用载荷是正常使用中可能出现的最大载荷，在该载荷作用下结构不会产生残余变形。设计载荷是设计中用来进行强度计算的载荷，在该载荷下结构刚开始或接近破坏。复合材料结构一般采用

7、按使用载荷设计，按设计载荷校核的方法。