復(fù)合材料力學(xué)性能-資料下載頁
2025-08-05 04:44本頁面
【正文】 式： E1≈ Ef Vf E2≈ Em/ Vm 0 Vp E1≈ Ef Vf E2≈ Em/ Vm 單層板的面內(nèi)剪切模量 G12 典型體積元所承受的外加剪切應(yīng)力和所產(chǎn)生的變形如圖所示 假定： τ =τf=τm 且復(fù)合材料的剪切特性是線性的，則總剪切變形 D=γW γ:復(fù)合材料的剪切應(yīng)變； W： 試樣寬度 D=Df+Dm 或 γW= γf(VfW)+ γm(VmW) 又 剪切應(yīng)力相等，所以 γm= τ/Gm γf= τ/Gf γ= τ/G12 把此式再代入上式 γW= γf(VfW)+ γm(VmW) ， 可得到 mmffGVGVG??121注：因為 Gm與 Gf相比非常小，所以在 Vf為 ～ 圍內(nèi)的復(fù)合材料， Gm對 G12是主要的。 材料力學(xué)法分析單向板的 縱向拉伸強度 σ1 ****均勻強度的纖維單向復(fù)合板的縱向拉伸強度 均勻強度的纖維：是指同一根纖維上各處強度相等，而且每一根纖維間的強度也相等。 對于單向板平行于纖維軸向拉伸時，有： ε1=εf=εm ,由 E1 = Ef Vf+ Em (1Vf)得 σ1 = Efε1 Vf+ Emε1(1Vf) ?對玻璃纖維、炭纖維、 Kevlar纖維在拉伸到纖維斷裂強度 σ1 范圍內(nèi)表現(xiàn)為 彈性 ?而聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂等具有非線性的應(yīng)力－應(yīng)變曲線，在斷裂之前可產(chǎn)生相當(dāng)大的 粘彈性變形 ?此時，單層板中平行于纖維的應(yīng)力可表示： σ1 = σfVf+σm(1Vf) 討論：（ 1） εf εm（脆 脆復(fù)合材料） 當(dāng) Vf較低時， 單層板強度 σ1 主要依賴于 σm， 在纖維斷裂前先發(fā)生基體斷裂，所有載荷轉(zhuǎn)移到纖維上而最終使纖維破壞，則 σ1 = σf′Vf+σm(1Vf) σf′、 σm′： 基體破壞時纖維承受的拉伸應(yīng)力和纖維破壞時基體所承受的應(yīng)力。 斷裂前 ε f ε m時，先發(fā)生基體斷裂 當(dāng) Vf較大時 ，因 EfEm， 基體只承受小部分載荷，載荷增加至纖維斷裂， 則： σ1= σf Vf 可求出 Vf′ （ 2）當(dāng) εf εm時，脆 韌復(fù)合材料，纖維將首先破壞。 當(dāng) Vf較小時 ，纖維斷裂而轉(zhuǎn)移載荷很小，復(fù)合材料的強度為： σ1 = σm(1Vf) 當(dāng) Vf較高時 ，纖維斷裂而轉(zhuǎn)移到基體上載荷很大，此時，基體隨之?dāng)嗔?，?fù)合材料的強度為： σ1 = σf Vf+σm ′(1Vf) 可求得交叉點 Vf′： 表示對應(yīng)于 εf εm時兩種破壞形式變化時的纖維體積含量。 Vmin：纖維起增強效果的體積分數(shù) σ1 隨 Vf變化如圖所示 作業(yè)： ? 請推導(dǎo)復(fù)合材料單向板受軸向載荷時，纖維承受的載荷占總載荷的比例公式，并計算Vf=，當(dāng) Ef/Em分別為 、 50時，纖維承擔(dān)的載荷所占的比例分別為多少？
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