(完整版)復合材料結構設計基礎考點

1、第一章緒論1. 復合材料的定義：兩種或兩種以上具有不同的化學或物理性質的組分材料組成的一種與組分材料性質不同的新材料。2. 比強度：強度與密度之比比模量：模量與密度比3. 層間強度低：纖維增強復合材料的層間剪切強度和層間拉伸強度分別低于基體的剪切強度和拉伸強度，這是由于界面的作用所致。因此在層間應力作用下很容易引起層合板分層破壞，從而導致復合材料結構的破壞，這是影響復合材料在某些結構物使用的重要因素。4. 纖維增強復合材料是由兩種基本原材料基體和纖維組成的，構成復合材料的基體單元是單層板。第二章單層的剛度與強度5. 對于各向同性材料，表達其剛度性能的參數(shù)是工程彈性常數(shù)E、G、v,他們三者之間的

2、關系G=E/(2(1+v)所以獨立的彈性常數(shù)只有2個。而對于呈正交各向異性的單層，常數(shù)將增加到5個，獨立的有4個。6. 單層正軸的應變-應力關系式c、8-1/E-v/E0-(1a1LTT1<8>=-v/E1/E0Va2LLT28001/Ga31LT3也可用柔量分量表示應變應力的關系式ac、8-SS11112V8>=SS22122800300S661>但必須寫出S.2 ijT127.例題：已知鋁的工程彈性常數(shù)E=69Gpa,G=26.54Gpa,v=0.3，試求鋁的柔量分量和模量分量。由于鋁是各項同性材料，所以EL=ET=69GpaGlt=G=26.54GPavL=vT=

3、v=0.3.(1)柔量分量S11=S22=1/E=14.49/(TPa)S12=-v/E=-4.348/(TPa)S66=1/G=37.68/TPa(2)模量分量m=(l-vLvT)-1=(l-v2)-1Q11=Q22=mE=75.82GPaQl2=mvE=22.75Q66=G=26.54GPa8單軸的偏軸應力應變關系公式。偏軸的應變應力關系公式。：課本pl62-272-309.單層的失效準則：單層的失效準則的以判別單層在偏軸向應力作用或平面應力狀態(tài)下是否失效的準則。a=Xl0.最大應力失效準則：表明單層正軸向的任何一個應力分量到達極限應力lta=Y2tT1J=S時，單層就失效。8=81Xt1

4、1. 最大應變失效準則：8=8表明，當單層在平面應力的任何應力狀態(tài)下，單層2Yt"J=Y8的正軸向的任何一個應變分量達到極限應變時，單層就失效。12. 強度比的定義：單層在作用應力下，極限應力的某一分量與其對應的作用應力分量之比值成為強度/應力比，簡稱強度比。13. 單層的正軸三維應力應變關系式。('aCCC000-ra11112131aCCC000a22122232aCCC000a3=313233V3T000C00T234423T0000C0T315531T00000CT121661214. 例題。P41-Vr.第三章15. 經典層合理論：假設層合板為連續(xù)的、均勻、正交各向

5、異性的單層構成的一種連續(xù)性材料，并假設各單層之間是完全緊密粘接的，即忽略層間的影響，且限于線彈性、小形變情況下研究層合板的剛度與強度，這種層合理論成為經典層合理論。16對稱層合板：所謂對稱層合板，是從中間向上或向下觀察各單層方向，鋪設順序是相同的，同時各單層的材料及其厚度也是相同的。17. 層合板的表示方法。P4318. 層合板的面內應力與面內應變關系式：、NxVN=yNxyA11A21A61A12A22A62A13A26A66、80z<80y80xy要一起寫出）A=1h/2Q(k)dz(i,j=1,2,6)ij-h/2ij正則化：N*A*A*x1112N*=A*A*y2122N*A*A

6、*6162<xyA*16A*26A*6680x<80>y80xyA*=A/hijijN*=N/h19. 斜交鋪設對稱層合板;凡是各個單層只按土9兩種方向鋪設的對稱層合板稱為斜交鋪設對稱層合板。20. 復合材料一般n/4層合板A的變化圖線：課本p5121. 對稱層合板的彎曲力矩與曲率的關系式：'、M-DDD_kx111216x<M>=DDDVk>y212226yMDDDkxy616266xy式中：D=fh/2Qz2dz(ij=1,2,6)稱為層合板的彎曲剛度系數(shù)，而且ij-h/2ijD=Dijji【要一塊寫出】22正交鋪設對稱層合板：0。與90。層的層

7、數(shù)比一定情況下，總層數(shù)為16,可得到如下正交鋪設層合板：b/90/90、/90】它們的單層組數(shù)分別為m=2、m=4、m=8.正44s222s4s3則化幾何因子：V*=V*=1V*=V*=01D2m2D3D4D則，規(guī)則正交鋪設層合板的正則化彎曲剛度系數(shù)為：D*11U(Q)3/2m1-1、D*1U(Q)-3/2m1221D*U(Q)0-1U(Q)V12>=4V2>D*U(Q)0-1665D*00016D*000U(Q)JQ丿26323.斜交鋪設對稱層合板：p/一甲、p/-甲、p/-甲。他們的單層組數(shù)分別為m=2、m=4、m=8。正則化44s222s4s幾何因子如下：V *二cos2p1

8、D3V *二sin2p3D2mV *二cos4p2D3V *二sin4p4D2m24. 準各向同性層合板：正則化幾何因子如下：V*1D1m2V*=2D1m2V*3D13.88mV*4D13.88m25. 規(guī)則反對稱層合板：所謂規(guī)則反正對稱層合板是指包含兩種鋪設方向，且相對于中面其鋪設角額大小相同，符號相反。26. 最先一層失效強度：最先一個單層失效時的層合板正則化內力(注意，其量綱應為應力量綱)為層合板的最先一層失效強度。27. 極限強度：層合板在外力作用下一般是逐層失效的，導致層合板各層全部失效時的層合板正則化內力為層合板的極限強度。第四章復合材料結構分析28. 彈性體受力變形的位移與應變關

9、系設u、v、w£、匕、匕、丫、丫、丫為應變分量,xyzyzzxxyQuQvQw£-£-£xQxyQyzQzQwQvQwQuY+Y+-yzQyQzzxQxQz29.平衡方程：圖見p98.QcxQxQt對于單元體dxdydz有：xyQx則在小變形條件下，它們之間的關系為：QuQvY=+-xyQyQxQtQtQt+匹+嚴=0QyQzd<5Qt+a+=0QyQzQtQc+匹+z0QyQz30.復合材料受拉直桿分析圖見p101求解單向桿受拉的變形問題：QuQvScScQx130Qy230QvQw-QuQw+Sc+QzQy340QzQxQw-ScQz330Qu

10、QvSc+Sc350QyQx360第五章復合材料連接31. 膠接與機械連接的比較;膠接具有以下優(yōu)點： 不削弱構件截面以及由此引起的應力集中等； 連接部位的質量較輕； 成本低 耐腐蝕性好 永久變形小缺點： 膠接面必須仔細清理 強度分散大,且膠接強度受溫濕環(huán)境的影響也較大 膠接質量的檢驗較困難 在多數(shù)情況下膠接具有不可拆卸性機械連接具有與膠接相反的特點。32. 由于復合材料易產生分層,故連接時應盡量避免過盈配合。33. 膠接連接的形式有單面搭接、雙面搭接、斜面搭接以及階梯型搭接等34. 搭接長度一定的條件下,為了提高搭接接頭抗剪切破壞的強度,應使粘結劑的剪切彈性模量G低些，膠層厚度耳大些。35.

11、膠接連接設計的一般原則：在任何載荷作用下,對于各種形式的破壞,都不應該使膠接面成為最薄弱的環(huán)節(jié)，且使膠接接頭強度要高于膠接構件的強度，至少為同量級。36. 從強度來看，當膠接構件較薄弱時，宜采用簡單的單面搭接或雙面搭接形式。當膠接構件較厚時，由于偏心載荷產生的偏心力矩較大，宜采用階梯搭接或斜面搭接形式。37.機械連接的形式主要有搭接和對接兩種38.機械連接接頭的破壞包括緊固件破壞和連接板破壞。39.連接板的破壞分析：主要有三種破壞形式，拉伸破壞、剪切破壞和擠壓破壞。40.機械連接的設計原則：在任何載荷作用下，對于各種形式的破壞，都不應該使連接板發(fā)生拉伸或剪切破壞，而使接頭產生擠壓破壞，且使機械連接接頭強度要高于連接構件的強度，至少為同量級。第六章復合材料的結構設計41.復合材料的設計過程，大致可分為三個步驟； 明確設計條件。 材料設計。 結構設計。41.確定單層的彈性工程常數(shù)E和E。LT、E的確定：L利用靜力、幾何和物理三個方面關系的材料力學來解決。靜力關系cA=cA+cA1ffmmA單元的橫截面面積A纖維的橫截面面積A基體的橫截面面積m上式也可寫成：c=cV+cA1ffmmAAVf.VmfAmA幾何關系按照材料力學平截面假設，纖維和基體具有相同的線應變，且等于單元的縱線向應變，即s=s=s1fm物理關系根據(jù)基本假設，單層、纖