层合板刚度与强度讲诉ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,章,层合板的刚度与强度,第3章层合板的刚度与强度,1,I.,层合板概述,层合板,由两层或两层以上的单层板叠合而成的整体结构单元,.,一,.,层合板的特点,层合板的特点：,厚度方向非均匀，因此会产生耦合效应，使变形情况复杂；,各向异性（某些结构具有一定对称性）；,铺层情况多样，整体未必有确定的弹性主方向；,力学性质不仅取决于铺层的力学性质和厚度，也取决于铺层,的方向、层数和顺序,.,I.层合板概述层合板由两层或两层以上的单层板叠合而成的整体,2,层合板的各单层间粘接牢固，不滑移、不脱离，有共同变形；,(1),=,(2),=,(n),各单层板近似处于平面应力状态；,z,=0,，,yz,=,zx,=0,直线法假设：弯曲前垂直于中面的直线段，弯曲变形后仍为,直线，并垂直于变形后的中面，且长度不变,.,二,.,基本假设,上表面,下表面,中面,zx,=,yz,=0,z,=0,层合板的各单层间粘接牢固，不滑移、不脱离，有共同变形；二.,3,对称层合板,一般层合板,三,.,层合板的表示法,0,-45,90,45,0,0/45/90/-45/0,0,45,90,45,0,0/45/90,S,0,90,90,0,0/90,S,含多个子层合板,90,0,90,0,90,0,0/90,3,有连续,重复,铺层,0,45,45,90,90/45,2,/0,有连续,正负,铺层,0,-45,45,90,90/45/0,有编织物铺层,0,90,45,(45)/(0,90),对称层合板一般层合板三.层合板的表示法0-45904500,4,混杂纤维层合板,90G,45K,0C,0,C,/45,K,/90,G,C,：碳纤维,Carbon,K,：芳纶纤维,Kevlar,G,：玻璃纤维,Glass,B,：硼纤维,Boron,夹层板,0,90,C,5,90,0,0/90/C,5,实例,-h/2,h/2,0,0,0,0,0,0,90,90,90,90,45,45,-45,-45,-45,-45,-45,-45,0,3,/90,2,/45/-45,3,S,混杂纤维层合板90G45K0C0C/45K/90GC：碳,5,四,.,层合板的分类,按照各单层板相对于中面的排列位置，层合板分为：,对称层合板、非对称层合板、夹芯层合板三大类,.,对称层合板,层合板内中面两侧对应处的各单层，材料和厚度相同，铺层,角相等、铺设顺序相同,.,即,(z)=(-z),，,Q,ij,(z)=Q,ij,(-z).,正交对称层合板：只有相互垂直的两种铺层方向，如,0/90/0,S,.,对称均衡层合板：铺层角为,-,的单层数与,角的单层数相同，,且可包含任意数量的,0,层和,90,层,.,对称均衡斜交层合板：仅由数量相等的,-,层和,+,层组成，不,含,0,层和,90,层，如,/-,2S,.,四.层合板的分类 按照各单层板相对于中面的排列位置，层,6,非对称层合板,层合板内各单层中纤维的排列方向与中面不对称,.,反对称层合板：满足,(z)=-(-z),关系式的层合板,.,一般非对称层合板：不满足上式的层合板,.,夹芯层合板,由两层薄的高强度、高弹性模量材料的面板，夹着一层厚且,低密度的芯层所组成的结构,.,夹芯结构可大幅提高层合板的抗弯强度，并增加其受压稳定性,.,非对称层合板反对称层合板：满足(z)=-(-z),7,II.,对称层合板的面内刚度,一,.,面内内力,-,面内应变的关系,N,：面内的内力,（各单层应力的合力）,单位,Pam,或,N/m,当作用面内的内力的作用线位于层合板的几何中面时，只会引起面内变形,.,A,ij,：层合板的面内刚度系数,单位,Pam,或,N/m,A,ij,面内柔度系数,a,ij,II.对称层合板的面内刚度一.面内内力-面内应变的关系N：,8,为便于比较面内刚度系数,A,ij,与各单层的模量,Q,ij,，对,A,ij,进行正则化处理：,面内柔度系数,a,ij,也可正则化处理：,为便于比较面内刚度系数Aij与各单层的模量Qij，,9,A,ij,a,ij,工程弹性常数：,面内拉压弹性模量,面内剪切弹性模量,面内泊松耦合系数,面内拉剪耦合系数,面内剪拉耦合系数,二,.,面内工程弹性常数,Aij aij 工程弹性常数：面内拉压弹性模量面内剪,10,正则化几何因子,三,.,面内刚度系数的计算,V,i,为某一定向层的体积分数,（,V,i,=,n,i,/,n,，,ni,为某一定向层的层数）,l,为定向数,三.面内刚度系数的计算Vi为某一定向层的体积分数,11,四,.,几种典型对称层合板的,面内刚度,1,、正交铺设对称层合板（正交对称层合板）,各单层只按,0,、,90,方向铺设,1,=0,，,2,=90,无拉剪,/,剪拉耦合效应,四.几种典型对称层合板的面内刚度1、正交铺设对称层合板（正交,12,2,、斜交铺设对称层合板,无拉剪,/,剪拉耦合效应,各单层只按,两种方向铺设,1,=,，,2,=-,均衡斜交铺设对称层合板,非均衡斜交铺设对称层合板,层数量,相等,不相等,2、斜交铺设对称层合板无拉剪/剪拉耦合效应各单层只按两种,13,满足 关系式，,即正则化面内刚度系数与几何因子无关,.,3,、准各向同性层合板,可能的铺叠方法：,/3,层合板，如,0/60,S,/4,层合板，如,0/45/90,S,/6,层合板，如,0/30/60/90,S,面内各个方向的刚度相同（无拉剪,/,剪拉耦合效应）,满足,14,4,、一般,/4,层合板,各单层均按,0,、,90,、,45,、,-45,方向的一种或几种铺设,若各单层材料、厚度相同,标准,/4,层合板,若各单层材料、厚度不相同,一般,/4,层合板,各角度单层组的作用：,0,层：承受轴向载荷,45,层：承受剪切载荷,90,层：承受横向载荷和控制泊松耦合效应,4、一般/4层合板各单层均按0、90、45、-45,15,III.,对称层合板的弯曲刚度,一,.,弯曲力矩,-,曲率的关系,III.对称层合板的弯曲刚度一.弯曲力矩-曲率的关系,16,层合板刚度与强度讲诉ppt课件,17,