复合材料结构设计基础共35页文档35页PPT
第04章-复合材料结构设计基础
工艺选择 铺层设计 结构设计
材料选择-纤维
增强纤维是复合材料的承载主体，增强纤维品种 及其体积含量一旦选定，由纤维控制的复合材料 的力学性能就基本确定。
已在飞行器结构中应用的纤维有碳纤维、凯芙拉 （Kevlar）、玻璃纤维（S玻璃、E玻璃）和硼纤 维等。
对纤维类别的选择，应按比强度、比刚度、延伸 率、热稳定性、性能价格比等指标，结合结构的 使用要求综合考虑。
常用树脂性能比较
材料选择-选材原则
按机体结构分类（主承力结构还是次承力结 构）、受载情况和工作环境条件，选择具有 良好耐使用环境性（耐湿热、耐冲击、耐介 质等）的复合材料品种类型。所选复合材料 的性能应与结构设计性能要求相匹配。
B-2选材分析
材料选择-选材原则
按机体结构成形工艺选择与工艺相对应的树脂 体系。即所选复合材料的成型工艺与结构成形 工艺方法相匹配。 所选材料应满足结构特殊性能要求。如民机内 装饰材料应满足阻燃、烟雾、毒性等要求。个 别结构部位应满足电磁屏蔽、搭接电阻、防静 电等电磁性能要求。
材料选择-选材原则
应具有与不同材料良好的匹配性。所选各材 料体系及其固化工艺之间应匹配协调。应避 免或减少碳纤维复合材料与铝合金之间出现 电偶腐蚀。增加钛合金用量减少铝合金用量 说明了这一点。
材料选择-选材原则
应选择经适航认证的，有使用经验的成熟的 材料，尽量压缩材料品种，保证供货渠道稳 定可靠。
铺层顺序
层合板设计的一般原则
均衡对称原则 结构一般均设计成均衡对称层合板形式，以避免 拉-剪、拉-弯耦合而引起固化后的翘曲变形。 如果设计需要采用非对称或非均衡铺层，应尽可 能将非对称和非均衡铺层靠近中面，可减小层合 板工艺变形。
层合板设计的一般原则
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材料科学与工程学院
复合材料结构设计基础
李顺林 王兴业 主编 刘锡礼 刘德安 主审
武汉理工大学出版社
主讲教师：葛曷一，任保胜
从材料力学基础出发，介绍复合材料 力学、复合材料结构力学和复合材料构件 设计的基本知识。具体：复合材料经典层 合板理论、刚度和强度的计算方法、复合 材料结构元件的分析和典型产品结构设计 的基本步骤和方法等内容。
在《复合材料结构设计基础》讲授中，我们同样指 出学习必须遵循的三原则：第一，你一定有前提条件， 学生在听讲课时，必须需要具备其他知识；第二，你一 定给学生出难题，动脑筋的事儿特别多；第三你应该像 迎接丘比特一样喜爱阐述、假设、讨论、推理、计算或 其他方法。
1、绪论
1.1 复合材料(Composite Materials)定义、分类与命名
(1) 由两种或两种以上具有不同的化学或物理性 质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的 新材料，且各组分材料之间具有明显的界面。
(2) 两种或两种以上不同化学性质或不 同组织相的物体，以微观形式或宏观 形式组合而成的材料。
（3）有连续相的基体(如聚合物－树脂、金属、 陶瓷等)与分散相的增强体材料(如各种纤维、织 物及粉末填料等)组成的多相体系。
课程先修 力学基础
材料力学和弹性力学
在《娱乐至死》节目中，美国学者尼尔·波兹曼提到 了娱乐遵循的三原则：第一，你不能有前提条件，观众 在观看你的节目时，不需要具备其他知识；第二，你不 能给观众出难题，动脑筋的事儿别涉及；第三你应该像 躲避瘟神一样避开阐述、争论、假设、讨论、说理、辩 驳或其他传统演说方法。
颗粒强化 复合材料
弥散强化 连续纤维 复合材料由纤维复在合三材维料多
方向编织而成
复合材料结构设计
2、层合板极限强度
导致层合板中各铺层全部失效时的层合板正则化内力（层合板逐层失效）
层间应力
强度：复合材料层合板抵抗层间应力的能力与基体强度
为同一量级
产生原因：
1、横向载荷 2、自由边界效应
自由边、孔周边等处存在层间应力集中
后果：易导致分层破坏
飞机结构设计的基本要求
➢ 气动性能要求：保证飞机具有合理的气动外形和好的表面质量（否则飞 行性能和品质变差） ➢ 最小重量要求：保证在足够的强度、刚度、疲劳安全寿命、损伤容限等 条件下，结构重量最轻 结构重量系数：飞机结构重量/飞机正常起飞重量 的百分比
2、夹层结构
上下面板（薄层合板）
—— 承受面内载荷（轴向拉压和面 内剪切）
中间芯层 （蜂窝、泡沫、波纹板
和木材等） —— 承受垂直于面板的剪切和压缩 应力，支持面板防止失稳。
优点：
➢ 更符合最小重量原则 比重小、刚度大（芯层支持抗弯好）、强度高（承受多轴向压力载荷）、 抗失稳、耐久性/损伤容限能力强（裂纹扩展和断裂韧性、抗声疲劳） ➢ 无铆缝（故机翼表面外形质量和气动性能较好） ➢ 简化结构（减少零件数目和减少装配工作量）
层合板/层压板的表示法：
图示法（直观）和公式法（简便）
（a）正轴坐标系和应力
（b）偏轴坐标系和应力
单向层合板的基本强度
铺层的基本强度，复合材料在面内正轴向的单轴正应力或纯剪力作用下
的极限应力（5项：单向板纵向和横向拉、压强度；面内剪切强度）。
层合板的强度
1、最先一层失效强度
各单一铺层应力分析→计算各铺层强度比→比较（强度比最小的铺层最 先失效，其对应的正则化内力）（强度比：材料强度极限同结构所受对应应
3 复合材料结构设计基础
J 0 i Fi Z
' 2 i
2
组合梁各层正应力为
Wi J 0 / Z i'
M M
i Z i' Ei i E J Wi 式中 M---该截面处的弯矩。 0 0 梁内剪应力可采用同样的方法处理。在 R 处的剪应力 r
Pcr 2 EJ F l 2 F
若 J i 2 F 其中 i ----压杆截面的最小惯性半径。则： 2E 2E cr 2 2 l i 式中 ----柔度或长细比
cr 将大于 B 当 小到一定值时， （ B 为材料的强度极限），这时 2 杆件的计算就应由材料的强度控制。即 cr ≤ B 故 E
* K1 N * / N y1 x1
K1
（5） 确定各定向层层数 各层的总厚度：
100% 10%,
* * K 2 N xy / N 1 x1
K2
100% 10%
hx : hy : hxy 1 : K1 : 2K 2 h hx hy hxy n nx n y nxy
（2）细长承压杆件 按稳定性条件设计，其稳定性条件为 P P 式中 P ---使用载荷 P ----许用载荷
2 EJ Pcr l 2
式中
E ----杆轴方向的弹性模量；
若引入临界应力 cr 的概念，则 cr
----长度系数；
J ----横截面的最小惯性矩； l ----压杆长度；
N x : N y : N xy 1 : K1 : K 2
* * * K1 N * y / N x , K 2 N xy / N x
复合材料结构设计基础考点(可编辑修改word版)
第一章 绪论1. 复合材料的定义：两种或两种以上具有不同的化学或物理性质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的新材料。
2. 比强度：强度与密度之比 比模量：模量与密度比3. 层间强度低：纤维增强复合材料的层间剪切强度和层间拉伸强度分别低于基体的剪切强度和拉伸强度，这是由于界面的作用所致。
因此在层间应力作用下很容易引起层合板分层破坏，从而导致复合材料结构的破坏，这是影响复合材料在某些结构物使用的重要因素。
4. 纤维增强复合材料是由两种基本原材料 基体和纤维组成的，构成复合材料的基体单元是单层板。
第二章 单层的刚度与强度5. 对于各向同性材料，表达其刚度性能的参数是工程弹性常数 E 、G 、v ，他们三者之间的关系 G=E/(2(1+v)) 所以独立的弹性常数只有 2 个。
而对于呈正交各向异性的单层， 常数将增加到 5 个，独立的有 4 个。
6. 单层正轴的应变 应力关系式 ⎧1 ⎫ ⎡ 1/ E L - v T / E T 0 ⎤⎧1 ⎫ ⎪ ⎪ = ⎢- v / E 1/ E 0 ⎥⎪ ⎪ ⎨ 2 ⎬ ⎢ L L T ⎥⎨ 2 ⎬ ⎪ ⎪ ⎢ 0 0 1/ G ⎥⎪ ⎪⎩ 3 ⎭ ⎣ LT ⎦⎩ 3 ⎭也可用柔量分量表示应变 应力的关系式 ⎧1 ⎫ ⎡S 11 S 12 0 ⎤⎧1 ⎫ ⎪ ⎪ = ⎢S S 0 ⎥⎪ ⎪ 但必须写出 S ⎨ 2 ⎬ ⎢ 21 22 ⎥⎨ 2 ⎬ ij ⎪ ⎪ ⎢ 0 0 S ⎥⎪ ⎪⎩ 3 ⎭ ⎣ 66 ⎦⎩ 12 ⎭ 7. 例题：已知铝的工程弹性常数 E=69Gpa ，G=26.54Gpa ，v=0.3，试求铝的柔量分量和模量分量。
由于铝是各项同性材料，所以 EL=ET=69Gpa Glt=G=26.54GPa vL=vT=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=(1-vLvT) -1 =(1-v 2 ) -1Q11=Q22=mE=75.82GPaQ12=mvE=22.75Q66=G=26.54GPa8. 单轴的偏轴应力应变关系公式。
2-复合材料结构设计-设计要求和原则(课堂PPT)
4
耐久性设计要求
一般要求
飞机结构的经济寿命必须大于设计使用寿命 飞机结构的经济寿命必须进行试验验证 在设计使用寿命期内，飞机结构不允许出现开裂、分层、脱胶、变形
为了保证结构安全而需进行修理、更换和检查 干扰飞机的机械操作 影响飞机的气动特性 产生功能性障碍 在稳态飞行或地面运输条件下引起裂纹/分层的持续扩展
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结构分析要求
一般要求
复合材料的结构分析是主要的设计内容之一，包括静动分析，气动 弹性剪裁及耐久性与损伤容限分析 结构分析过程中使用的方法，手段，工具都应经过验证并有足够的 设计和使用经验。
静强度与刚度分析
金属结构静强度与刚度分析的要求原则上适用于复合材料结构 1）复合材料的层压板的应力应变关系在破坏前呈线性，无屈服极限 2）结构所用层压板的弹性常数一般采用经典层压板理论，层压板破 坏分析应采用经验证的失效准则，并辅以适当的刚度削减法则 3）判断复合材料结构失效的设计许用值，一般不直接采用无损试样 得到的极限破坏强度
2
结构设计要求 静强度设计要求
一般要求
在进行部件结构静强度分析与试验验证时，应保证在使用载荷下 结构不产生有害的变形和损伤，在设计载荷下结构不出现总体破坏
应通过设计载荷下的部件试验程序来验证复合材料结构的静强度、 符合设计准则的程度和可能的强度储备。
对安全裕度大的复合材料结构，可通过试样、元件和组合件试验结 果支持的分析来验证
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动力分析
原则上与金属结构的动力学分析要求一致，是动力学设计 的基础，主要包括动特性分析，动载荷与动响应分析，结 构敏感度分析与动力学优化分析，鸟撞损伤和射弹损伤分 析，声响应和声疲劳分析。
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复合材料工艺详解(共35页)
复合材料(fù hé cái liào)工艺详解——热固与热塑树脂(shùzhī)热固性树脂(shùzhī)成型工艺手糊成型(chéngxíng)工艺（手糊类）手糊成型：用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成型，室温（或加热）、无压（或低压）条件下固化，脱模制成品的工艺方法。
1.原料：①树脂：不饱和聚酯树脂，环氧树脂；②纤维增强材料：玻纤制品（无捻粗纱、短切纤维毡、无捻粗纱布、玻纤细布、单向织物），碳纤维，Kevlar纤维；③辅助材料：稀释剂，填料，色料。
2.工艺过程：2.1 原材料准备2.1.1胶液准备胶液的工艺性主要指胶液粘度和凝胶时间。
①手糊成型的胶液粘度控制在0.2Pa·s～0.8Pa·s之间为宜。
环氧树脂可加入5%～15%（质量比）的邻苯二甲酸二丁酯或环氧丙烷丁基醚等稀释剂进行调控。
②凝胶时间：在一定温度条件下，树脂中加入定量的引发剂、促进剂或固化剂，从粘流态到失去流动性，变成软胶状态的凝胶所需的时间。
手糊作业前必须做凝胶试验。
但是胶液的凝胶时间不等于制品的凝胶时间，制品的凝胶时间不仅与引发剂、促进剂或固化剂有关，还与胶液体积、环境温度与湿度、制品厚度与表面积大小、交联剂蒸发损失、胶液中杂质的混入、填料加入量等有关。
2.1.2增强材料的准备手糊成型所适用增强材料主要是布和毡。
需要注意布的排向，同一铺层的拼接，布的剪裁。
2.1.3胶衣糊准备胶衣树脂的性能指标：外观：颜色均匀，无杂质，粘稠状流体；酸值：10mgKOH/g～15mgKOH/g（树脂）；凝胶时间：10min ～15min；触变指数(zhǐshù)：5.5～6.5；贮存(zhùcún)时间：25℃ 6个月2.1.4手糊制品厚度(hòudù)与层数计算①手糊制品(zhìpǐn)厚度t:制品（铺层）的厚度；m：材料质量，Kg/m2；k：厚度常数，mm/(Kg·m-2)材料厚度常数k表材料性能玻璃纤维E型 S型 C型聚酯树脂环氧树脂填料-碳酸钙密度（Kg/m3）2.56；2.49；2.45 1.1；1.2；1.3；1.4 1.1；1.3 2.3；2.5；2.9k[mm/(Kg·m-2)]0.391；0.402；0.408 0.909；0.837；0.769；0.714 0.909；0.769 0.435；0.400；0.345②铺层层数计算A：手糊制品总厚度，mm；m f：增强纤维单位面积质量，Kg/m2；kf：增强纤维的厚度常数，mm/(Kg·m-2)；kr：树脂基体的厚度常数，mm/(Kg·m-2)；c：树脂与增强材料的质量比；n：增强材料铺层层数。
复合材料结构设计基础
复合材料结构设计基础一、引言复合材料是由两个或两个以上成分组成的材料，其性能优异且广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育器材等领域。
复合材料的结构设计是保证其实际应用中能够充分发挥其性能的重要环节。
本文将从材料选择、结构设计和强度分析等方面介绍复合材料结构设计的基础知识。
二、材料选择1.纤维：纤维是复合材料中的主要增强成分，可以使复合材料的强度和刚度得到改善。
常见的纤维有碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等。
选择纤维时需要考虑其强度、刚度、密度和耐热性能等因素。
2.矩阵：矩阵是复合材料中的主要基体成分，起到纤维之间传递应力的作用。
常用的矩阵有热固性树脂和热塑性树脂。
选择矩阵时需要考虑其耐热性、化学稳定性和湿热性能等因素。
3.界面增强剂：界面增强剂可以提高纤维和矩阵之间的粘结强度。
常用的界面增强剂有表面改性剂和界面剂。
选择界面增强剂需要考虑其与纤维和矩阵的相容性和增强效果。
三、结构设计1.组织构型：复合材料的组织构型包括单向、角度堆积、短纤维增多和编织增强等形式。
选择合适的组织构型可以在不同的应力情况下提供更好的性能。
2.层压结构：复合材料的层压结构是由多个纤维层和矩阵层交替堆积而成。
合理设计层压结构可以在不同方向上提供不同的性能，提高复合材料的强度和刚度。
3.构件形状：四、强度分析1.强度计算：应力分析和强度计算是复合材料结构设计中的重要环节。
可以通过有限元分析、解析方法和试验验证等手段来进行强度分析。
2.破坏机理：复合材料的破坏机理包括纤维断裂、矩阵破裂和界面剥离等。
了解破坏机理可以指导结构设计，预测和控制材料的破坏行为。
3.疲劳寿命：复合材料的疲劳寿命是指材料在交变加载下能够承受的循环次数。
疲劳寿命的预测可以通过试验和寿命预测模型等方法进行。
五、总结复合材料结构设计基础包括材料选择、结构设计和强度分析等方面。
合理选择纤维、矩阵和界面增强剂等材料，设计合适的组织构型和层压结构，进行强度分析和破坏机理研究，可以提高复合材料结构的强度和刚度，应用于不同领域中。
第五章复合材料结构设计基础
• 3)按照内力的方向的铺层取向原则
• • • • • • • •
单向拉压:纤维方向与力方向一致
双向拉压:0度+90度 剪切:±45度 拉压+剪切:±45+0度+90度
4)铺层最小比例原则
目的使复合材料薄弱环节-基体沿各个方 向均不受载荷, • 采用:±45+0度+90度,其中任一方向的最 小铺层百分比大于6%-10%.
压缩强度Yt、Yc，纵横剪切强度S共五个强度参数
。这9个工程常数是通过单向层合板的单轴试验确定 的。 ★ 单层的性能不能替代实际使用的层合复合材料的性
主要内容
• 第一 复合材料结构设计特点
第二 设计条件与原则
第三 结构设计 第四 许用值与安全系数
第五 可靠性设计 第六 典型结构设计
第一 复合材料结构设计特点
复合材料结构设计的特点
• 1)材料设计,结构设计与工艺设计要同时进 行 • 2)结构特性的可设计性 • 3)材质的各向异性—交叉效应 • 4)材料的非均匀性—偶合效应 • 5)低的层间性能 • 6)线弹性性能 • 7)材料特性的分散性
第二 设计条件与原则
• • • • • • • • 1)结构的基本使用性能要求 2)结构承受的载荷情况 3)对结构形状和尺寸的限制条件 4)使用环境条件 5)满足结构的使用寿命要求 6)在结构设计时考虑工艺成型方法 7)经济性估算 8)满足维修性要求
与金属结构,在强度,刚度要求方面的 总原则是相同的.但是有其特殊性:
第五章 复合材料结构设计基础
复合材料结构设计:
既是一门科学,又是一是材料设计者.
复合材料结构设计
• 1 复合材料结构设计的新理念
• 2 功能设计 • 3 材料设计 • 4 层合板设计
《复合材料结构设计》PPT课件
§4.1 概 述
4.1.3 复合材料结构的制造与成形工艺
（2）常用的工艺成形方法 ◆缠绕成形法（工艺示图如下图）
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§4.1 概 述
4.1.3 复合材料结构的制造与成形工艺
（2）常用的工艺成形方法 ◆树脂转移模塑成形法（RTM）（工艺示图如下图）
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§4.1 概 述
4.1.3 复合材料结构的制造与成形工艺
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§4.4 夹层结构设计
4.4.2 夹层结构及其选材
（1）面板
◆铝合金 ◆碳纤维复合材料 ◆凯芙拉（Kevlar）纤维复合材料 ◆玻璃布复合材料，如高弹玻璃布/环氧复合材料等
行结构设计。
★ 设计选材和层合板设计包括组分材料的选用、铺层性能的确
定以及层合板设计；结构设计则包含结构形式的确定、结构
元件设计、结构细节设计和连接设计等内容。
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§4.2 设计选材与设计许用值确定
4.2.1 复合材料结构设计的选材
（1）选材的原则
★ 根据结构最高工作温度及其采用的工艺方法选择树脂基体体 系，根据性能要求和成本指标选择增强纤维。 ★ 重点考虑反映缺陷/损伤和环境因素影响的性能。 ★ 重点考虑与固化成形工艺有关的参数。
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§4.2 设计选材与设计许用值确定
4.2.1 复合材料结构设计的选材
（2）树脂性能及其选择
★ 树脂基体是复合材料的另一组分材料，它对纤维起着支撑、 保护并传递载荷的作用。
★ 树脂的选择应满足结构的使用温度范围和基体的力学性能要 求，树脂的吸湿、耐环境、阻燃性等物理、化学性能符合结 构的使用要求，所选树脂还应满足工艺性能良好，毒性低， 价格合理等原则。
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§4.3 层合板与层合件设计
复合材料结构设计设计要求和原则(课堂PPT)
重复的低能量冲击
冰雹撞击，工具掉落，踩踏引起的损伤是目视不可检，若在某一区 域内的反复冲击可能会影响结构耐久性，根据可能遇到的损伤类型 划分结构区域，并在研制试验程序中评定这些区域耐久性对损伤源 的敏感性
.
6
损伤容限设计要求
缺陷尺寸假设
损伤容限要求含缺陷的结构在规定的使用期内有足够的剩余强度， 缺陷包括初始缺陷和使用损伤
结构设计要求和原则
.
1
结构设计要求
一般要求
复合材料结构一般采用许用应变设计，注意性能、失效模式、耐久性、 损伤容限、制造工艺、质量控制等方面的差异。保证结构在使用载荷 下有足够的强度和刚度，在设计载荷下安全浴度大于零
在确定复合材料结构设计许用值时，须考虑环境对材料性能的影响， 环境因素有温度、湿度、生产使用过程中的最大不可见使用损伤
必须用分析、试验或同时使用这两种方法，来确定承载最严重情况的 载荷时，每个胶接接头允许出现的最大脱胶区域，并通过细节设计来 防止产生大于这一区域的脱胶可能性
必须对每件制成品进行验证试验，对每一关键胶接接头，施加最严重 的载荷
.
8
.
9
动力学设计要求
对振动严重结构必须按照频率控制设计原则，响应控制原则以及声疲 劳寿命要求进行动力学设计
复合材料结构的动特性，动响应和声疲劳性能均与层压板中铺层的铺设 方向，铺层顺序以及层数等因素相关，应选择合理的方法，确保结构在 正常使用条件下避开干扰频率的共振区，钟乳区，将最大响应控制
维修性设计要求
结构方案设计时要制定复合材料结构的维修大纲 根据结构可能产生的损伤，分段或分区确定维修等级 结构设计时应为维修提供足够的可达性与开敞性 确定修理方法时，需考虑检测方法，所使用的材料以及固化工艺过程 军机应允许采用机械连接补丁板修理 采取有效技术途径减轻结构损伤，减少维修工作
复合材料结构设计设计要求和原则课堂PPT
境，
• 复合材料结构的厚度，单面或双面暴露，表面状况以及在飞机的 部位
• C) 对于热冲击敏感材料，超声速飞行的高温剖面造成的冷热冲击可 能产生微裂纹，引起材料不可逆损伤，并增大吸湿量
• D) 应根据飞机设计使用寿命和预期使用环境，确定复合材料结构达
.
11
.
12
结构分析要求
耐久性与损伤容限分析
复合材料结构的耐久性分析主要是指在使用载荷谱以及化学/湿热环境 条件下的寿命估算 损伤容限分析主要是指对含损伤结构的损伤扩展寿命预测和剩余强度 估算。
由于复合材料的破坏机理与金属不同，金属结构使用的方法和程序基 本上不能用于复合材料结构
积木式设计试验验证方法是有效可靠的途径
2）飞机到结平构衡的吸极湿端量气后候，条它与件使用中结构最高温度组合成的最严重环境条 A) 按件飞机预定使用地区内的气候高温，加上日光暴晒引起的最大 可能升温，确定气候引起的结构最高温度，按地面最低温度和
空中飞行低温之最低值确定气候引起的结构最低温度
B) 应考虑使用寿命期内的吸湿量和气候最高温度组合作用对不具 备控温条件的亚，跨声速飞机复合材料结构强度与刚度的影响
全尺寸部件结构完整性试验验证大纲
承制方应制定复合材料全尺寸部件结构完整性试验验证大纲，大纲应
规定试验内容，顺序安排，载荷情况，试验件要求，环境影响的处理，
人工缺陷/损伤的引入，试验数据的处理 积木式设计验证试验方法
多层次试验验证有助于使技术难点如环境影响，损伤性能等在低层次 上通过试验研究得到解决，并避免全尺寸试验的复杂性和实施困难
复合材料结构的安全水平不能低于同类金属结构
复合材料的结构设计PPT学习教案
• 玻璃纤维
2～3
• 高强度纤维
1.5～2
• 民用取上限，军事用途可取低些。
第34页/共37页
第35页/共37页
第22页/共37页
（1）确定复合比 复合比一般是根据单层的承力性质或单层的使
用性能选取的。
第23页/共37页
（2）刚度预测与核定 理论推测，实验核定。
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（3）强度预测与核定 横向强度预测困难，以实验为准。 纵向拉伸强度(纤维延伸率小，首先断裂)
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- 고객 정보, 고객 관계는 전략적 자산 - 다양한 채널을 통합한 고객 서비스 제공
复合材 料的设
计
结构设计
铺层设计
单层材料设计
确 定 产 品 结 构的形 状和尺 寸 对 铺 层 材 料 的铺层 方案做 出合理 安排， 决定层 合板性 能
正 确 选 择 增 强材料 、基体 材料及 其配比 ，决定 单层板 的性能
结构性能
要求
隔 绝 外 界 的 环境状 态而保 护内部 物体
静 载 荷 ： 指 缓慢的 由零增 加到某 一数值 后就保 持不变 或变动 的不显 著的载 荷。
动 载 荷 ： 指 能使构 件产生 较大的 加速度 ，并且 不能忽 略由此 而产生 的惯性 力的载 荷。
载荷情况
第11页/共37页
结构的可靠性与经 济性
第9页/共37页
（3）结构设计。包括复合材料
2.2 复合材料结构设计条件
结构性能要 求
载荷情况
环境条件
第10页/共37页
结构的可靠
复合材料结构设计条件
结 构 所 能 承 受的各 种载荷 ，确保 在使用 寿命内 的安全
复合材料力学性能详解演示文稿
※ 复合材料的疲劳性能及其影响因素
研究方法
测定在不同受力状态下的应力-寿命（S-N）曲线
特点：复合材料没有明确的疲劳极限 复合材料的疲劳寿命与疲劳极限又很大的分散性
碳纤维强度分散度：10% 玻璃纤维强度分散度：15%
环氧树脂强度分散度：10%
第三十一页，共35页。
疲劳试验的试件最少10-15个
影响疲劳寿命的因素
第五页，共35页。
※ 复合材料力学分类
复合材料力学
复合材料的材料力学
细观力学 叠层理论-----粗观力学
复合材料的结构力学-----宏观力学
第六页，共35页。
a)细观力学
研究单向（或单层）复合材料的平均物理性能与各相材 料的物理性能和相几何之间的关系，以及研究复合材料非均匀 介质各相内部的真实应力与应变场分布。
5.4 单层板的强度理论
最大应力理论
最大应变理论
蔡---希尔强度理论
蔡---吴应力张量多项式理论
第十二页，共35页。
5.5 复合材料的力学性能试验
※ 拉伸试验
第十三页，共35页。
第十四页，共35页。
※压缩试验
第十五页，共35页。
※剪切试验
层间剪切试验
第十六页，共35页。
※弯曲试验
第十七页，共35页。
学 键
结
合
第二十三页，共35页。
玻璃纤维
碳纤维
机械粘着
第二十四页，共35页。
5.7 复合材料单向层板均匀各向同性材料的强度理论最大 Nhomakorabea应力理论
最大主应变理论
最大剪应力理论
最大总应变比能理论
最大剪切应变比能（畸变能）理论
双剪应力理论