复合材料铺层设计说明书VIP专享VIP免费

复合材料铺层设计复合材料制件最基本的单元是铺层。铺层是复合材料制件中的一层单向带或织物形成的复合材料单向层。由两层或多层同种或不同种材料铺层层合压制而成的复合材料板材称为层合板。复合材料层压结构件的基本单元正是这种按各种不同铺层设计要素组成的层合板。本章主要介绍由高性能连续纤维与树脂基体材料构成的层合结构和夹层结构设计的基本原理和方法，也介绍复合材料结构在导弹结构中的应用。―、层合板及其表示方法（1）铺层及其方向的表示铺层是层合板的基本结构单元，其厚度很薄，通常约为 0.1〜o.3mm。铺层中增强纤维的方向或织物径向纤维方向为材料的主方向（1 向：即纵向）；垂直于增强纤维方向或织物的纬向纤维方向为材料的另一个主方向（2 向：即横向）。1—2 坐标系为材料的主坐标系，又称正轴坐标系，x-y 坐标系为设计参考坐标系，如图 10.1.1 所示。铺层是有方向性的。铺层的方向用纤维的铺向角（铺层角）e 表示。所谓铺向角（铺层角）就是铺层的纵向与层合板参考坐标 x 轴之间的夹角，由 x 轴到纤维纵向逆时针旋转为正。参考坐标系 X-Y 与材料主方向重合则为正轴坐标系。X-Y 方向与材料主方向不重合则称偏轴坐标系，如图 10.1.1（b）所示。铺层的正轴应力与偏轴应力也在图 10.1.1 中标明。（2）层合板的表示方法为了满足设计、制造和力学性能分析的需要，必须简明地表示出层合板中各铺层的方向和层合顺序，故对层合板规定了明确的表示方法，如表 10.1.1 所示。二、单层复合材料的力学性能单层的力学性能是复合材料的基本力学性能，即材料工程常数。由于单层很薄，—般仅考虑单层的面内力学性能，故假设为平面应力状态。单层在材料主轴坐标系中通常是正交各向异性材料，在其主方向上某一点处的正应变£、£只与该点12处的正应力 O、O 有关，而与剪应力 T 无关；同时，该点处剪应变 Y 也仅与121212剪应力 T 有关，而与正应力无关。12材料工程常数共 9 个：纵向和横向弹性模量 E 和 E、主泊松比 V、纵横剪切1212弹性模量 G12,共四个弹性常数；还有纵向拉伸和压缩强度 X、X,横向拉伸12与压缩强度 Y、Y,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 12向层合板的单轴试验确定的。通常情况下，单层力学性能有明显的方向性，与增强纤维的方向密切相关，即 E>>E,X>>Y;而且拉伸与压缩强度不相等，即12yYHY;纵横剪切性能与拉伸、压缩性能无关，即 S 与 X、Y 无关。1212...