复合材料力学 ppt课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
复合材料力学
ppt课件
1
一 复合材料的基本概念 1 复合材料定义 复合材料是由两种或多种不同性质的材料用物理和 化学方法在宏观尺度上组成的具有新性能的材料。 从应用性质分为功能复合材料和结构复合材料。
2 复合材料的基本构造形式
（1）单层复合材料(又称单层板)
纤维方向称为纵向，用“1”表示
垂直于纤维方向称为横向，用“2”表示
示对称，“±”号表示两层正负角交错。
40/5 90/0 0 0/0 0/90/0 405 还可表示为 405 /900 /00s ，s表示
铺层上下对称。
ppt课件
7
3复合材料的力学分析方法 （1）细观力学 它以纤维和基体作为基本单元，把纤维和基 体分别看成是各向同性的均匀材料(有的纤维 属横观各向同性材料)，根据材料纤维的几何 形状和布置形式、纤维和基体的力学性能、 纤维和基体之间的相互作用(有时应考虑纤维 和基体之间界面的作用)等条件来分析复合材 料的宏观物理力学性能。
(3)材料具有可设计性。
(4)制造工艺简单，成本较低。
(5)某些复合材料热稳定好。
(6)高温性能好。
此外，各种复合材料还具有各种不同的优良性能，例如抗疲劳性
、抗冲击性、透电磁波性、减振阻尼性和耐腐蚀性等。
复合材料的缺点
(1)材料各向异性严重。
(2)材料性能分散度较大，质量控制和检测比较困难。
(3)材料成本较高。
材料总坐标轴x-y方向不一定相同，我们用θ
角(1轴与x轴夹角，由x轴逆时针方向到1轴的 夹角为正)表示，如图2所示。如四层单层材 料组成的层合板：
/00/90 0/
ppt课件
6
/00/90 0/
其他层合板铺层表不举例如下： 600/00s 60/0 60/0 0 0/0 0/ 60/0 60,0 可表示为 600 /600 /00，s 这里s表
ppt课件
9
（3）复合材料结构力学 它借助现有均匀各向同性材料结构力学的分 析方法，对各种形状的结构元件如板、壳等 进行力学分析，其中有层合板和壳结构的弯 曲、屈曲与振动问题以及疲劳、断裂、损伤 、开孔强度等问题。
ppt课件
10
4复合材料的优点和缺点
复合材料的优点
(1)比强度高。
(2)比模量高。
15
并注意 Cij Cji ，即刚度系数矩阵C有对称性，只 有21个刚度系数是独立的， C可表示成
C11 C12 C16
C
C12
C22
C26
C16
C26
C66
ppt课件
16
同样，用应力分量来表示应变分量，应力-应变关系为
i Sijj
(i,j 1 ,2 , ,6 ) ，
用矩阵表示
εSσ
单层材料厚度方向用“3”表示
1，2，3轴称为材料主轴
单层材料一般是各向异性ppt课的件 。
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
(4)有些复合材料韧性较差，机械连接较困难。
以上缺点除各向异性是固有的外，有些可以设法改进，提高性能
，降低成本。总之，复合材料的优点远多于缺点，因此具有广泛的
使用领域和巨大的发展前景。 ppt课件
11
二、各向异性弹性力学基础 1应力-应变关系 各向异性弹性体的物理方程—应力-应变关系
源自文库
x C11x C12y C13z C14 yz C15 zx C16 xy y C21x C22y C23z C24 yz C25 zx C26 xy z C31x C32y C33z C34 yz C35 zx C36 xy yz C41x C42y C43z C44 yz C45 zx C46 xy zx C51x C52y C53z C54 yz C55 zx C56 xy xy C61x C62y C63z C64 yz C65 zx C66 xy
其中， ij 表示工程剪应变，ij(i j)表示张量剪应变， 这样（2.1）变为
ppt课件
13
1 C111 C122 C133 C144 C155 C166 2 C211 C222 C233 C244 C255 C266 3 C311 C322 C333 C344 C355 C366 4 C411 C422 C433 C444 C455 C466 5 C511 C522 C533 C544 C555 C566 6 C611 C622 C633 C644 C655 C666
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
单层板中纤维起增强和主要承载作用，基体 起支撑纤维、保护纤维，并在纤维间起分配 和传递载荷作用，通常把单层材料的应力一 应变关系看作是线弹性的。
ppt课件
5
（2）叠层复合材料(又称层合板) 层合板由多层单层板构成，各层单层板的
纤维方向一般不同。每层的纤维方向与叠层
ppt课件
8
（2）宏观力学 它把单层复合材料看成均匀的各向异性材料，不 考虑纤维和基体的具体区别，用其平均力学性能表 示单层材料的刚度、强度特性，可以较容易地分析 单层和叠层材料的各种力学性质，所得结果较符合 实际。
宏观力学的基础是预知单层材料的宏观力学性 能，如弹性常数、强度等，这些数据来自实验测定 或细观力学分析。由于实验测定方法较简便可靠， 工程应用往往采用它。
(2.2)
总起来可写成
6
i Cij j j 1
(i1 ,2 , ,6)
或 i Cijj (i,j 1 ,2 , ,6 )
ppt课件
14
矩阵表达形式： σCε
(2.1)
定义
1
ε
2
6
1
σ
2
6
C11 C12 C16
C
C21
C22
C26
C61
C62
C66
ppt课件
(2.1)
式中， C11 ,C 12 , ,C66 称为刚度系数。
ppt课件
12
现采用1，2，3轴代替x，y，z轴，并把应力应变分
量符号用简写符号表示
x 1 y 2
应力 z 3
yz 4
zx 5 xy 6
应变
x 1 y 2 z 3 yz 2 yz 4 zx 2 zx 5 xy 2 xy 6
ppt课件
1
一 复合材料的基本概念 1 复合材料定义 复合材料是由两种或多种不同性质的材料用物理和 化学方法在宏观尺度上组成的具有新性能的材料。 从应用性质分为功能复合材料和结构复合材料。
2 复合材料的基本构造形式
（1）单层复合材料(又称单层板)
纤维方向称为纵向，用“1”表示
垂直于纤维方向称为横向，用“2”表示
示对称，“±”号表示两层正负角交错。
40/5 90/0 0 0/0 0/90/0 405 还可表示为 405 /900 /00s ，s表示
铺层上下对称。
ppt课件
7
3复合材料的力学分析方法 （1）细观力学 它以纤维和基体作为基本单元，把纤维和基 体分别看成是各向同性的均匀材料(有的纤维 属横观各向同性材料)，根据材料纤维的几何 形状和布置形式、纤维和基体的力学性能、 纤维和基体之间的相互作用(有时应考虑纤维 和基体之间界面的作用)等条件来分析复合材 料的宏观物理力学性能。
(3)材料具有可设计性。
(4)制造工艺简单，成本较低。
(5)某些复合材料热稳定好。
(6)高温性能好。
此外，各种复合材料还具有各种不同的优良性能，例如抗疲劳性
、抗冲击性、透电磁波性、减振阻尼性和耐腐蚀性等。
复合材料的缺点
(1)材料各向异性严重。
(2)材料性能分散度较大，质量控制和检测比较困难。
(3)材料成本较高。
材料总坐标轴x-y方向不一定相同，我们用θ
角(1轴与x轴夹角，由x轴逆时针方向到1轴的 夹角为正)表示，如图2所示。如四层单层材 料组成的层合板：
/00/90 0/
ppt课件
6
/00/90 0/
其他层合板铺层表不举例如下： 600/00s 60/0 60/0 0 0/0 0/ 60/0 60,0 可表示为 600 /600 /00，s 这里s表
ppt课件
9
（3）复合材料结构力学 它借助现有均匀各向同性材料结构力学的分 析方法，对各种形状的结构元件如板、壳等 进行力学分析，其中有层合板和壳结构的弯 曲、屈曲与振动问题以及疲劳、断裂、损伤 、开孔强度等问题。
ppt课件
10
4复合材料的优点和缺点
复合材料的优点
(1)比强度高。
(2)比模量高。
15
并注意 Cij Cji ，即刚度系数矩阵C有对称性，只 有21个刚度系数是独立的， C可表示成
C11 C12 C16
C
C12
C22
C26
C16
C26
C66
ppt课件
16
同样，用应力分量来表示应变分量，应力-应变关系为
i Sijj
(i,j 1 ,2 , ,6 ) ，
用矩阵表示
εSσ
单层材料厚度方向用“3”表示
1，2，3轴称为材料主轴
单层材料一般是各向异性ppt课的件 。
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
(4)有些复合材料韧性较差，机械连接较困难。
以上缺点除各向异性是固有的外，有些可以设法改进，提高性能
，降低成本。总之，复合材料的优点远多于缺点，因此具有广泛的
使用领域和巨大的发展前景。 ppt课件
11
二、各向异性弹性力学基础 1应力-应变关系 各向异性弹性体的物理方程—应力-应变关系
源自文库
x C11x C12y C13z C14 yz C15 zx C16 xy y C21x C22y C23z C24 yz C25 zx C26 xy z C31x C32y C33z C34 yz C35 zx C36 xy yz C41x C42y C43z C44 yz C45 zx C46 xy zx C51x C52y C53z C54 yz C55 zx C56 xy xy C61x C62y C63z C64 yz C65 zx C66 xy
其中， ij 表示工程剪应变，ij(i j)表示张量剪应变， 这样（2.1）变为
ppt课件
13
1 C111 C122 C133 C144 C155 C166 2 C211 C222 C233 C244 C255 C266 3 C311 C322 C333 C344 C355 C366 4 C411 C422 C433 C444 C455 C466 5 C511 C522 C533 C544 C555 C566 6 C611 C622 C633 C644 C655 C666
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
单层板中纤维起增强和主要承载作用，基体 起支撑纤维、保护纤维，并在纤维间起分配 和传递载荷作用，通常把单层材料的应力一 应变关系看作是线弹性的。
ppt课件
5
（2）叠层复合材料(又称层合板) 层合板由多层单层板构成，各层单层板的
纤维方向一般不同。每层的纤维方向与叠层
ppt课件
8
（2）宏观力学 它把单层复合材料看成均匀的各向异性材料，不 考虑纤维和基体的具体区别，用其平均力学性能表 示单层材料的刚度、强度特性，可以较容易地分析 单层和叠层材料的各种力学性质，所得结果较符合 实际。
宏观力学的基础是预知单层材料的宏观力学性 能，如弹性常数、强度等，这些数据来自实验测定 或细观力学分析。由于实验测定方法较简便可靠， 工程应用往往采用它。
(2.2)
总起来可写成
6
i Cij j j 1
(i1 ,2 , ,6)
或 i Cijj (i,j 1 ,2 , ,6 )
ppt课件
14
矩阵表达形式： σCε
(2.1)
定义
1
ε
2
6
1
σ
2
6
C11 C12 C16
C
C21
C22
C26
C61
C62
C66
ppt课件
(2.1)
式中， C11 ,C 12 , ,C66 称为刚度系数。
ppt课件
12
现采用1，2，3轴代替x，y，z轴，并把应力应变分
量符号用简写符号表示
x 1 y 2
应力 z 3
yz 4
zx 5 xy 6
应变
x 1 y 2 z 3 yz 2 yz 4 zx 2 zx 5 xy 2 xy 6