纖維增強復(fù)合材料強度理論的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢破壞分析奧運會

1、軒蟆增強復(fù)合材再售度理論的研究現(xiàn)狀與發(fā)發(fā)后第“釀壞分析奧運會譚估綜述.I»fllti«A«Svt<«<.tarts«WMtf14“一£K0taM.99rMlQimUKM虹MJall。，(»，!11aKR«aim«aBwu««f.倒電二<"£AM.XX&M”£MflVNMMOI*“dM!T-tB£.fIII,*【>>»!0O»Utt4l9««|l«t.UmiMb

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16、此不產(chǎn)生相互影響的最大應(yīng)力破壞判據(jù)對單向復(fù)合材料的強度譜可以、要出現(xiàn)在有較大非線性變形的情況，預(yù)報的最大應(yīng)變遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實測值并且預(yù)報的最終破壞強度譜也與給出基本合理的描述，雖然與考慮相互影響的破壞實驗有距離當(dāng)然實際設(shè)計中這種有很大非線性變形的結(jié)構(gòu)一般并不多總體上,判據(jù)相比在一些載荷點給出的預(yù)報值比實測的單向復(fù)合材料強度要高相對其它參加評估的強度理論而理論的精度比，較高是目前最好的理論之一但該理論使用麻煩之處理論言該理論給出的多層板的初始破壞預(yù)報與實驗符合，強烈依賴于復(fù)合材料的實驗數(shù)據(jù)也是其明顯的不足的較好通過仔細(xì)考慮單層板等效特性參數(shù)衰減初、始破壞后的卸載以及加載過程中對纖維的重新定向等措施，該

17、理論對考題中幾乎每個層合板最終破壞析、該理論的許多重要特色都源自于考慮了一、理論分強度譜的預(yù)報與實驗相比都在能夠合理解釋的范圍之內(nèi)另外盡管采用了線彈性材料性能除了個別，種破壞機理一，對單向復(fù)合材料的一個軸向橫向橫向剪切以及軸向剪切破壞強度譜的預(yù)報與的是，問題外該理論給出的應(yīng)力應(yīng)變曲線與實驗相比也，一的預(yù)報很相似與理論不同在基本合理的范圍內(nèi)理論是目前精度最理論假設(shè)不同破壞機理之間彼此可能一高的理論之一？會相互關(guān)聯(lián)該理論試圖綜合考慮多重非線性即剪切與壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線,理論該理論應(yīng)用最大應(yīng)變破壞判據(jù)并考慮了層合板，但有時會遇到計算不收斂，的困難尤其對大變形或禍合非線性的情況往往不收斂另外也試圖考慮三

18、維外加載荷引起的破壞但并沒有相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)證實盡管該理論整體上的表現(xiàn)的剪切非線性與漸進(jìn)破壞特性是一個三維理論對單向復(fù)合材料受剪切與法向載荷作用下的強度譜影響的破壞判據(jù)給出的預(yù)報值類似，該理論給出的預(yù)報值與其他一些不考慮應(yīng)力間相互而對于受軸向還不錯但進(jìn)一步改進(jìn)理論模擬與數(shù)值計算則是今后，需要做的工作？與橫向作用的情況，該理論并不能得到與所提供的在應(yīng)力平面內(nèi)的雙,理論可能在復(fù)合材料力學(xué)界最為有名的強度理論之一實驗結(jié)果一致的橫向壓縮強度軸拉伸與雙軸壓縮象限該理論給出的強度預(yù)報值這種明顯一就是,理論考慮了應(yīng)力之間的相互影響一比其他幾個推薦理論的預(yù)報值要高的多對單向復(fù)合材料理論的預(yù)報精度的確是最高，的非

19、保守預(yù)報峰值難以通過評估組織者提供的有限的然而對于層合板理論的表現(xiàn)并不是很理，實驗數(shù)據(jù)驗證該理論的另外一個特點是可以預(yù)報出因厚度方向破壞所引起的層合板的初始破壞哪怕沿，想該理論對層合板的初始破壞預(yù)報比較差對最終破壞強度譜的預(yù)報與其他幾個理論相比也還有些欠佳由于理論使用了線彈性本構(gòu)關(guān)系，厚度方向并未施加任何外載但目前還缺少直接的實，對層合驗數(shù)據(jù)證實對層板非線性應(yīng)力應(yīng)變曲線的初始部分以及由纖維控制的最終破壞該理論的預(yù)報值與實，一板強非線性應(yīng)變的預(yù)報與實驗結(jié)果相差較遠(yuǎn)但理論與前面的個理論、次與驗值的吻合較為合理采用了一種簡單基本上也還有效的漸進(jìn)破壞分析模式但可能在一些受力情況下，、理論相比要簡單并非

20、很理想理論的總體表現(xiàn)不錯，在較大今后發(fā)展盡管經(jīng)過范圍內(nèi)與實驗結(jié)果吻合或接近？破壞分析奧運會”的嚴(yán)格，、認(rèn)真評理論理論是基于單層板受雙軸應(yīng)力破壞的大量估，有種強度理論的表現(xiàn)較為出色以內(nèi)，但精度最高，的也只有差在如果嚴(yán)格要求預(yù)報值與實驗值的誤實驗研究結(jié)果發(fā)展而成”參加此次破壞分析奧運，則精度更低，因此，總體上復(fù)合會評估的大多數(shù)理論都應(yīng)用了某種方法分析基體斷裂但，材料的強度理論還有待進(jìn)一步發(fā)展對該問題的處理則異常煩瑣通過引影響理論的發(fā)展背景不難理解該,需要指出的是，或許受材料力學(xué)教科書的入若干對照層的斷裂機理并考慮斷裂平面的方位角復(fù)合材料強度理論在很大程度上被簡單的理度來實現(xiàn)鑒于解成了破壞判據(jù)但要分

21、析復(fù)合材料層合板的破壞與強度一般都需要歷經(jīng)個層面即本構(gòu)理論應(yīng)力計算破壞判據(jù)與剛度衰減因此復(fù)合材料強度,、評估表明的橋聯(lián)模型是唯一可以計算“纖維和基體中熱應(yīng)力的理論、理論的發(fā)展也必須在這，個方面加以完善下面著，重針對的細(xì)觀力學(xué)強度理論提出一些有待，一研究解決的問題見文【,第章頁,本構(gòu)理論雖然此次被評估的大部分強度理論中結(jié)合了某詳細(xì)的應(yīng)力計算公式見文獻(xiàn)，一中第在航空航天應(yīng)用中如火箭穿過大氣層復(fù)合材料會因環(huán)境溫度變化產(chǎn)生熱應(yīng)力其力學(xué)性能尤其強度將會受到影響進(jìn)一步修正和改進(jìn)橋聯(lián)矩陣顯然會提高這些應(yīng)，種非線性本構(gòu)方程但除了的理論外其他理，論所采用的本構(gòu)方程一般都只是在線彈性本構(gòu)基礎(chǔ)之上考慮了某些單一方向

22、的復(fù)合材料非線性變形影力的計算精度破壞判據(jù)從前面的介紹可以看出宏觀力學(xué)的破壞判據(jù)尤其是精度排在前一響這些本構(gòu)模型基本上都與或者提出的剪切非線性模型和和在年在，相年提出的多模量非線性模型陽】同或相似、名的那些理論一般都較為成其本質(zhì)是所得到的本構(gòu)方程在形式上與線彈性本構(gòu)方程相同正應(yīng)力不產(chǎn)生剪應(yīng)變剪應(yīng)力不產(chǎn)生正應(yīng)理論表變?nèi)欢?jīng)典的塑性理論如明材料進(jìn)入塑性后且存在應(yīng)力禍合時剪應(yīng)力將導(dǎo)致線應(yīng)變正應(yīng)力也產(chǎn)生剪應(yīng)變十分明顯一個完,、一熟，大致能反映復(fù)合材料的一些破壞規(guī)律比如，相對而言細(xì)觀力學(xué)尤其,的強度理論所采用的最大正應(yīng)力破壞判據(jù)則比較粗糙，根據(jù)該破壞判，據(jù)無論受到何種載荷作用只要基體中的第一主應(yīng)力超過了

23、極限值就認(rèn)為復(fù)合材料破壞了對應(yīng)的外,善的復(fù)合材料非線性本構(gòu)理論必須要滿足所謂的一致性條件當(dāng)纖維消失或變得與基體材料相同時由，該理論描述的復(fù)合材料本構(gòu)方程能夠蛻化成各向同一性基體材料的經(jīng)典彈塑性本構(gòu)方程從前一節(jié)的介紹可知致性條件，載定義為復(fù)合材料的強度但是各向同性材料特別是樹脂基體材料單向拉伸強度與純剪切強度通常并不相等而第一主應(yīng)力計算則類似都分別等于外加，一應(yīng)力于是若基體的拉伸強度為，、剪切強度或所有其他非線性本構(gòu)方程都不滿足該一,為，一那么，無論將其極限值定義為，都將導(dǎo)致對另一種加載強度的預(yù)報失真若與實測的相差粼當(dāng)纖維消失即，當(dāng)纖維變?yōu)榛w材料時式明同樣得出夙，頁,式給出民，二，二李一取前者

24、則預(yù)報的拉伸強度與實驗一致但預(yù)報的剪切強度，有乙珍、，若取后者則預(yù)報信與，珍因此，只有的已經(jīng)證預(yù)報的拉伸強度又與實測的相差，理論滿足上述一致性條件事實上文獻(xiàn)【建立纖維增強復(fù)合材料非線性本構(gòu)關(guān)系可知，的誤差由于纖維分擔(dān)了實驗值之間至少將有基體強度的預(yù)報失真度會在對復(fù)合材料載荷使得對強度的預(yù)報中進(jìn)一步放大因此，的充分必要條件是要確定纖維和基體中的內(nèi)應(yīng)力該破壞判據(jù)甚至、由式和式這一充要條件可以歸結(jié)為對單層板的導(dǎo)致個主軸強度參數(shù)軸向拉壓橫向拉壓的強度理論計算精度沒能進(jìn)入最高行列便不難得出結(jié)橋聯(lián)矩陣心的確定再根據(jù)式維增強復(fù)合材料非線性本構(gòu)理論完全可以通過論纖確定橋聯(lián)矩陣的方法來建立要進(jìn)一步完善纖維增強復(fù)

25、合材料的非線性本構(gòu)理論也完全可以通過修正和，以及面內(nèi)剪切強度都不能全部做到精確預(yù)報這是的一個主要誤差源發(fā)展細(xì)觀力學(xué)的破壞判據(jù)近期研究的一個重點，在現(xiàn)有應(yīng)力計算的改進(jìn)橋聯(lián)矩陣來實現(xiàn)應(yīng)力計算基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高預(yù)報復(fù)合材料強度的精度應(yīng)該是宏觀力學(xué)的強度理論只需要確定每一個單層分擔(dān)的應(yīng)力就可以了，剛度衰減宏觀力學(xué)強度理論中采用的剛度衰減比較成功，但宏觀力學(xué)的分析方法難以確，定熱應(yīng)力或熱殘余應(yīng)力因為熱應(yīng)力的出現(xiàn)是由于，尤其、理論的剛度衰減模型具有獨到之纖維和基體的熱膨脹系數(shù)不等所致，是纖維和基體、處從第、節(jié)的介紹可知，理論在本構(gòu)方,中的內(nèi)應(yīng)力當(dāng)復(fù)合材料本身不受任何外載完全不受約束可以自由伸縮時橫截面上的應(yīng)力為程應(yīng)力計算破壞判據(jù)方面都十分平常但計算精在，度卻達(dá)到了最高據(jù)此可以斷定，的剛度及溫度改變的情況下，盡管復(fù)合材料合應(yīng)力為但纖衰減是行之有效的限于篇幅本文未對，維和基體的內(nèi)應(yīng)力不為這種熱應(yīng)力只能通過細(xì)觀其他宏觀力學(xué)強度理論的剛度衰減原理展開討論如何借鑒這些比較成功的剛度衰減模型發(fā)展適合于細(xì)力學(xué)基于對組份材料分析的方法來確定觀力學(xué)強度理論的有效剛度衰減算式也