復合材料設計ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-25 23:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 + = 橫向彈性模量 細觀力學模型如圖， 單排單向纖維增強體在拉應力作用下，增強體與基體相當于串聯(lián)狀態(tài)，屬于 等應力 模型。 各組成體的應變?yōu)椋? ff E2?? =mm E 2?? =cc E2?? = n=1 r r m m c 1 1 1 v P v P P + = mmffc EvEvE +=21可求得復合材料橫向彈性模量 ： 由于增強纖維模量遠大于基體模量，因此復合材料縱向模量主要受增強體影響，橫向模量主要受基體的影響。 復合材料的變形量： mfc ?+?=Δ)()( wvwvw mmffc ??? +=? 修正問題之一 考慮 纖維對基體的約束作用 ，復合材料的彈性模量修正為： mmffc vEvEE 39。1 +=其中 為基體的泊松比，當其小于 ，修正量不大。 縱向彈性模量： 式中，基體的彈性模量： m?縱向彈性模量 ： ? ?? ?1)/()/(1 22 +??+=mmffffmmffmmffc EvEvEEEvEvEvE??2 39。 2 1 m m m E E ? ? = 泊松比是材料橫向應變與縱向應變的比值 ? 修正問題之二 考慮 界面結(jié)合并不是完全理想 ，而且在制造過 程中會造成增強材料的損壞，前衛(wèi)損傷、折斷，纖 維折斷后小于臨界長度，增強效果明顯下降，復合 材料的縱向彈性模量修正式為： )1()1( fmffffffcl vEEvKKvEE ?++?= ?剪切模量 細觀力學假設，增強體和基體所承受的剪切應力均勻相等，剪切特性呈線性，如圖所示： ，材料的總剪切變形量 rw=?mf ?+?=?總變形量為：mfc ??? ==Gr ?=)()( wvrwvrrw mmff +=為寬度為剪切應變， wr剪切模量 剪切力 ff Gr?=由于： mm Gr?=cc Gr?=mmffc GvGvG+=1有： ,GG m f遠小于因為 基體對復合材料剪切模量（縱向）的影響大于增強體 。 縱向拉伸強度估算（實例） 假設： 所有纖維平直、均勻，在 同一應力 水平， 同一時間內(nèi) ，而且在 同一平面 內(nèi)斷裂。在拉應力作用下，纖維和基體處于等 應變狀態(tài)。 ☆ 金屬基復合材料 ?*f?*m?39。m?*f? ?0 minfV fcritV fV二次斷裂 一次斷裂 直線 a 直線 b fffmc vv *+?= ??? )1(39。)1( fmmc v?== *???當 ＝ 時： *f??當纖維斷裂后應力由基體承擔： — （直線 a） — （直線 b） 基體及增強體的應力應變?nèi)鐖D所示，εf明顯小于 εm。 纖維首先破斷，載荷將全部加到肌體上。 基體 纖維 對于纖維增強復合材料而言 1. 承擔載荷的主要是纖維 纖維的強度越高越有利 提高纖維的模量相當于減低纖維含量。 2. 基體沒有發(fā)揮最大作用。 若基體的應力－應變曲線左移或者纖維的 應力－應變曲線右移，都能使基體充分發(fā)揮作用。 ☆ 陶瓷基復合材料 *f? ??*f?39。f?*m?直線 c 直線 d 0 二次斷裂 一次斷裂 當陶瓷基體應變達到 時 *m? fffmc VV 39。)1( ??? +?= *— （直線 c） 當基體被拉斷后，只有纖維受力 fffc V*== ???— （直線 d） 基體 纖維 縱向壓縮強度估算： 關于壓縮強度： 纖維在 單純的壓縮應力作用下不會破壞 ，而是由其他因素引起的局部彎折導致纖維斷裂。 狀況
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