二零一六年——二零一七年第一學期復合材料力學實驗報告實驗名稱：層合板的強度分析班級：工程力學班姓名： 劉志強學號： 指導教師： 董紀偉

層合板的強度分析問題：有三層對稱正交鋪設層合板，總厚度為t,外層厚112,內(nèi)層厚5t,材料為6硼環(huán)氧，受軸向拉力N作用，E二2.0€105MPa,E二2.0€104MPa,v=0.30,x1221G=6€103MPa，X=1.0€103MPa，X=2.0€103MPa，Y=6.0€102MPa，12 t c tY=200MPa，S=60MPa，試求層合板極限載荷（N/1）。cx，開始破壞時的“屈服”強度值：（）計算Q和A:ijij20.1810.60540一0.60542.01810??€104MPa000.6?Q]1,3Q]1,32.0181\q]=0.60542020.1810??€104MPa00.6A.二(Q)t/6+(Q)5t/6ijij1,3j2_5.0450.60540一0.605417.1540??€104tMPa000.6由A'=A<1,|A|=51.71X(1?t)3(MPa)3得：AAA'=2266=19.904x10-61-1(MPa)-1TOC\o"1-5"\h\z11 |A|_AAA'= 1266=-0.7025x10-61-1(MPa)-112 |A|AAA'=-^66=5.8542x10-61-1(MPa)-122 |A|AA—A2 1A'二-11-33卡二——二1.6667€10-41-1(MPa)-1 A'二A'二066 |A|A 16 2666()求￡0,￡0,y0xyxyA' 0?~N?12xA' 00=220 A'06619.904?-0.7025

0X10-6x1G=Q￡0x￡0y21,3y<<Y0xy1,3121,3xy3）求各層應力4.0128?N0.1063xt

0MPa4）用蔡強度理論求第一個屈服載荷強度理論表達式:G24）用蔡強度理論求第一個屈服載荷強度理論表達式:G2GG

—1—€_1_2

X2X2

ttG2+Y2

t(<12=0)G￡0r0.3974?x2xN=G=Q￡0=-0.0213—xMPay12y0t<<Y0xy2122xy將上述數(shù)據(jù)代入解得：“N)“N)'t丿1,3252.3MP二1505.8MP顯然第一、三層先破壞，即為第一屈服載荷，此時:顯然第一、三層先破壞，即為第一屈服載荷，此時:￡=￡=A'N=5.02X10-3x11x￡=A'N=-1.77x10-4y12x各層應力為：第一、三層G第一、三層G?X1G”Y。2trG?r1012.5?rG?r100.28?12G=26.83MPaG=-5.36621<0<0121,31— —11-12」2」 -1MPa、進行第二次計算：1）求削弱后的復合板剛度：Q1）求削弱后的復合板剛度：Q]1,32.01810,104MPa000000X104MPa0.6?Q]二0.605420.181200其中第一、三層板材料第一主方向破壞后，不能抗剪，故，繼續(xù)計算復合板剛度：€aL1.68180.504500.5045€aL1.68180.504500.504517.1540000.5,104tMPa|A=|A=14.30X(104t)3(MPa)3A=0.60x10-4t-1(MPa)-111A'12A'12二-0.0176X10-41-1(MPa)-1A=0.0588x10-4t-1(MPa)-122A'66

(二2X10A'66

(二2X10-41-1(MPa)-1A'二A'二01626\N…\0.60…xN=A'0=-0.0176—xX10-4t00求應變和應力：、&0x80y<0xy\G…10N\G…2\1.2…G=-0.0356—xMPaG—0.007122t1T0T0121,31— —1122」 -1匕MPat（3）、由蔡強度理論得：”N‘（3）、由蔡強度理論得：”N‘ —5616.6MP a“t丿1,3將50代0入.第5二層求得應力1t”N‘ “t丿2500.5MPg二600.6MPa?Y2t即第二層第二主方向破壞，因此層合板在方向全部破壞，層合板不能繼續(xù)承受載何。三層對稱正交鋪設層合板軸向拉伸 模擬，定義單元類型：進入前處理，選擇添加關閉窗口，打開 設置單元屬性：在設置單元屬性:關閉窗口，打開 設置單元屬性：在的下拉窗口選擇 ，如圖:，添加單元實常數(shù)：關閉添加單元窗口，打開添加實常數(shù)窗口，給4，定義層合信息：添加厚度、層合信息。打開 下L添加層合信息，如圖:點擊關閉窗口，然后打開窗口檢查層合信息。ElhEM，添加單元實常數(shù)：關閉添加單元窗口，打開添加實常數(shù)窗口，給4，定義層合信息：添加厚度、層合信息。打開 下L添加層合信息，如圖:點擊關閉窗口，然后打開窗口檢查層合信息。ElhEM=0SECT=1LAYERS:TOTAL=3SHOWN:FROM1TO3LAYERSTACKINGNOV14201616:26:34Theta圖4：層合信息，添加材料屬性：打開材料助手下的材料模型，定義單元結構線彈性各向異性窗口，定義材料各向信息，如圖所示：圖：設置材料屬性廉, ALinearOrthotropicPropertiesforMaterialNumber11LinearOrthotropicMaterialPropertiesforMaterialNumber1ChoosePoisson^sRatioT1Temperatilres|0EX 圖：設置材料屬性廉, ALinearOrthotropicPropertiesforMaterialNumber11LinearOrthotropicMaterialPropertiesforMaterialNumber1ChoosePoisson^sRatioT1Temperatilres|0EX —EYEZPRXYPRYZPRXZGXY|2E+010|2E+0102E+011圖：定義材料屬性建,模并劃分網(wǎng)格：打開 ，建立一個帶厚度的平面模型并使用 劃分網(wǎng)格。，加載并求解：打開求解器，在軸一側加對稱載荷，一側加軸向拉力，保存設置然后求解。，結果和結果分析：打開后處理器，讀取結果文件察看層合板形變況，如圖：圖：層合板變形圖DISPLACEMENTSTEP^iSUB=1圖：層合板變形圖DISPLACEMENTSTEP^iSUB=1TIME=1/EXPANDEDDKX=.251378ANSYSNOV14201616:34:24圖：層合板變形圖ffTEP=lSTB-1TIMER/EXPANDEDBC I.ATG^MVS-0圖：層