復(fù)合材料層合板的宏觀力學(xué)分析

在纖維基體復(fù)合材料制造過(guò)程中，通常采用多方向的增強(qiáng)，要使厚
度增加到所需要的數(shù)值，這取決于它的結(jié)構(gòu)要求。增強(qiáng)方式有：

(1)任意方向上的增強(qiáng)，在設(shè)計(jì)中將此按各向同性來(lái)處理；

(2)在兩個(gè)垂直方向上的增強(qiáng)，這可假定為正交各向異性；

(3)單向增強(qiáng)，這也假定為正交各向異性。

人們可以看到，復(fù)合材料層片(一個(gè)層片是復(fù)合材料中的一層，它
是材料中的基本構(gòu)成單元)的性能取決于組分材料的性能、纖維的排列
方向與復(fù)合材料的制造方法。一般假設(shè)纖維直到斷裂是線(xiàn)彈性的；而樹(shù)
脂基體只在低應(yīng)力階段是線(xiàn)彈性的，在破壞區(qū)表現(xiàn)出非線(xiàn)性特性。然而
，脆性纖維的極限應(yīng)變小于“延性”基體的極限應(yīng)變，因此，為了證實(shí)
基體的線(xiàn)彈性假設(shè)，復(fù)合材料破壞時(shí)，基體的應(yīng)力將會(huì)相當(dāng)?shù)?。在?fù)合
材料層合板分析中的另一種假設(shè)是，纖維與基本之間完全粘接在一起。

基體(聚合物)蠕變對(duì)應(yīng)力分布、剛度特性和對(duì)復(fù)合材料的影響，可
采用如下方法減至最小，即將纖維排列在最有效的方向，比如受軸向力
時(shí)，纖維方向應(yīng)沿力作用線(xiàn)的方向排列。此外在復(fù)合材料中增加玻璃纖
維的比例，這意味著大部分載荷由纖維來(lái)承擔(dān)，基體承擔(dān)的載荷較小。
另一方面，如果纖維含量低，在高載荷時(shí)蠕變對(duì)基體的影響就很大。對(duì)
這類(lèi)復(fù)合材料，作用力一般要足夠的小，以確保蠕變很小。

根據(jù)應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)變之間的關(guān)系，對(duì)復(fù)合材料性能作如下假設(shè)：

(1)復(fù)合材料是線(xiàn)彈性的；

(2)拉伸與壓縮特性相同。各向同性層片基體復(fù)合材料的有關(guān)特性
。復(fù)合材料的力學(xué)性能明顯受其成分性能與微結(jié)構(gòu)的控制。因此要能夠
預(yù)計(jì)在各種條件下的成分性能。氈復(fù)合材料層合板，則在宏觀上可以假
設(shè)在層合板平面內(nèi)的材料

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