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文档简介

在工程上 一般层合板的厚度小于结构的其他尺寸 因此 在复合材料分析与设计中通常是将单层板假设为平面应力状态 即只考虑面内应力分量 2 1单层板的正轴刚度 12 1 1 1 2 图2 1单层板的正轴坐标和相应的应力分量 正应力符号 拉正 压负 剪应力符号 正面正向或负面负向为正 否则为负 应变符号 正应变规定伸长为正 缩短为负 剪应变规定与坐标方向一致的直角减小为正 增大为负 单层板是正交各向异性材料 在其主方向 正轴向 上某一点处的正应变只与该店处的正应力有关 而与剪应力无关 同时 该点处剪应变也仅与剪应力有关而与正应力无关 1 纵向单轴实验单向复合材料的纤维方向称为纵向 在线弹性情况下试验的应力 应变曲线如图2 2 b 所示 如此可建立如下的应力 应变关系 2 1 式中 利用单轴实验的结果建立正轴的应力 应变关系 2 T 1 L a 图2 2纵向单轴试验 b E1 1 2 1 1 1 O 1 2 横向单轴实验垂直于纤维的方向称为横向 图2 3 a 表示在垂直于纤维方向即材料的另一主方向2承受单轴应力 2 则由此也将引起双轴应变 其应力 应变曲线如图2 3 b 所示 由此即可建立如下的应力 应变关系 2 2 式中 2 T 1 L 图2 3横向单轴试验 a E2 1 2 2 1 2 O 2 b 3 面内剪切实验图2 4 a 表示单向板在材料的两个主方向上 即两个正轴向 处于纯剪应力状态 这纯剪应力状态可利用薄壁圆管的扭转试验等方法来实现 在纯剪应力状态下的应力 应变曲线如图2 4 b 所示 由 12引起的剪应变为 2 3 式中由试验测得的面内剪切弹性模量 反映了单层板在其面内的抗剪刚度特性 在相同的 12作用下 G12越大 12越小 12 2 T 1 L G12 1 12 12 O a b 图2 4面内剪切试验 4 单层板的正轴应力 应变关系在线弹性范围内 图2 1所示单层板主方向的复杂应力状态 可以化为由图2 2 a 图2 3 b 和图2 4 a 所示单层板弹性主方向单向应力状态相叠加 其相应的应变状态也可以叠加 当 1 2和 12共同作用时 2 4 式 2 4 是单层板在正轴向的应变 应力关系 也称广义胡克定律 这里有5个工程弹性常数 E1 E2 1 2和G12 单层板的工程弹性常数很容易从材料的简单试验中测定 单层板正轴向的应力 应变关系式 2 4 中的各个系数可以简单地表示成 这些量称为柔量分量 或柔度分量 由式 2 4 解出 1 2和 12 可得到以应变为已知量 应力为未知量的应力 应变关系式 2 9 式中 式 2 9 中应变项的各系数也可简单地表示成 这些量称为模量分量 或刚度分量 单层板的正轴刚度为单层材料主方向的刚度 它有3种形式 工程弹性常数 模量分量和柔量分量 这3中形式之间是可以互换的 而这3种形式的刚度又是各有用处的 工程弹性常数用于明确描述刚度性能的物理意义 柔量分量为应力 应变关系式的系数 用于从应力

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