复合材料力学大作业.pdf
实用标准文案精彩文档二零一六年二零一七年第一学期二零一六年二零一七年第一学期复合材料力学实验报告实验名称：实验名称：层合板的强度分析层合板的强度分析班班级：级：工程力学工程力学 13-213-2 班班姓姓名：名：刘志强刘志强学学号：号：02130857 02130857指导教师：指导教师：董纪伟董纪伟实用标准文案层合板的强度分析问题：问题：5有三层对称正交铺设层合板，总厚度为t，外层厚t 12，内层厚t，材料为6硼/环氧，受轴向拉力Nx作用，E1 2.0105MPa，E2 2.0104MPa，v21 0.30，G12 6103MPa，Xt1.0103MPa，Xc 2.0103MPa，Yt 6.0102MPa，Yc 200MPa，S 60MPa，试求层合板极限载荷(Nx/t)。解解:1，开始破坏时的“屈服”强度值：（1）计算Qij和Aij：Q1,320.1810.60540 2.01810.60540 0.60542.01810104MPaQ20.605420.1810104MPa00.600.600Aij(Qij)1,3t/6(Qij)25t/6 5.0450.60540 A0.605417.1540104tMPa00.60由A A1,A 51.71(104t)3(MPa)3得:A11A22A6619.90410-6t1(MPa)1|A|A12A66-0.702510-6t1(MPa)1|A|A12A22A11A66 5.854210-6t1(MPa)1|A|2A11A22 A121A 1.666710-4t1(MPa)1A16 A26 0|A|A6666000（2）求x,y,xy精彩文档实用标准文案0 xA11A120 Nx19.904 0Nx106 AA00-0.702522y21t0 xy00A660 0（3）求各层应力0 x4.0128x1Q00.1063NxMPa1,3yy2t0121,30 xy1,3xy0 x 0.3974 x20NxMPaQ-0.02132yy1t0 xy122xy20（4）用 Hill-蔡强度理论求第一个屈服载荷强度理论表达式：12Xt212Xt222Yt21(12 0)将上述数据代入解得：Nx Nx 252.3MPa 1505.8MPatt1,32显然第一、三层先破坏，即 Nx/t=252.3MPa 为第一屈服载荷，此时：x A11Nx5.0210-3y A12Nx-1.7710-4各层应力为：11012.526.83MPa2121,302100.28-5.366MPa11220第一、三层1 Xt2Yt。2、进行第二次计算：精彩文档实用标准文案（1）求削弱后的复合板刚度：Q1,300002.01810104MPa0002.01810.60540 Q20.605420.1810104MPa00.60其中第一、三层板材料第一主方向破坏后，不能抗剪，故 Q66=0，继续计算复合板刚度 A：1.68180.50450 A0.504517.1540104tMPa00.50A 14.30(104t)3(MPa)3A11 0.6010-4t1(MPa)1A12-0.017610-4t1(MPa)1A66 210-4t1(MPa)1A16 A26 0A22 0.058810-4t1(MPa)1（2）、求应变和应力：0 xNx 0.60 0-0.0176Nx104 A0yt0 xy0 021.2100.00712NxMPa-0.0356NxMPa1t2t120121,302（3）、由 Hill-蔡强度理论得：Nx Nx 5616.6MPa 500.5MPatt1,32将 Nx/t=500.5 代入第二层求得应力：1 3.564MPa Xt2 600.6MPa Yt精彩文档实用标准文案即第二层第二主方向破坏，因此层合板在 Nx方向全部破坏，层合板不能继续承受载荷。三层对称正交铺设层合板轴向拉伸三层对称正交铺设层合板轴向拉伸 ANSYSANSYS 模拟模拟1，定义单元类型：进入前处理，选择添加 shell linear layer 99 单元，如图：图图 1 1：定义：定义 shell99shell99 单元单元2，设置单元属性：关闭 Labrary of Element Types 窗口，打开 options 设置单元属性：在 k8的下拉窗口选择 All layers，如图：图图 2 2：设置单元属性：设置单元属性精彩文档实用标准文案3，添加单元实常数：关闭添加单元窗口，打开添加实常数窗口，给 shell99 添加厚度、层合信息。4，定义层合信息：打开 Setions 下 Shell-Lay-up，添加层合信息，如图：图图 3 3：定义层合信息：定义层合信息点击 ok 关闭 Create and Modify Section 窗口，然后打开 Plot Section窗口检查层合信息。图图 4 4：层合信息：层合信息精彩文档实用标准文案5，添加材料属性：打开材料助手下的材料模型，定义单元结构线弹性各向异性窗口，定义材料各向信息，如图所示：图图 5 5：设置材料属性：设置材料属性图图 6 6：定义材料属性：定义材料属性6,建模并划分网格：打开 Modeling，建立一个带厚度的平面模型并使用 Meshing Tool 划分网格。精彩文档实用标准文案7，加载并求解：打开求解器，在 X 轴一侧加对称载荷，一侧加轴向拉力，保存设置然后求解。8，结果和结果分析：打开后处理器，读取结果文件察看层合板形变况，如图：图图 7 7：层合板：层合板 3D3D 变形图变形图精彩文档实用标准文案图图 8 8：层合板：层合板 2D2D 变形图变形图图图 9 9：层合板位移云图：层合板位移云图9，结果分析：根据所得数值模拟结果，正交对称各向异性层合板受轴向力时，只发生轴向变形，没有拉弯，拉扭的耦合。精彩文档
