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復(fù)合板的強(qiáng)度分析
復(fù)合板的強(qiáng)度是以組成不銹鋼復(fù)合板的每個單向板強(qiáng)度為基礎(chǔ),確定復(fù)合板的極限承載能力,強(qiáng)度分析一般有兩種情況,一是對于給定的復(fù)合板,確定所能承受的最大載荷;二是在給定的載荷下,如何進(jìn)行復(fù)合板的特性設(shè)計(jì)。
在復(fù)合板中因?yàn)楦鱾€單向板的應(yīng)力不同,一般不銹鋼復(fù)合板的破壞是逐層發(fā)生的,是一個循序漸進(jìn)過程,某一層單向板破壞未必使整個復(fù)合板破壞,只有當(dāng)外載荷達(dá)到某一個値時才能導(dǎo)致復(fù)合板整體發(fā)生失穩(wěn)破壞。事實(shí)上,復(fù)合板的破壞過程是非常復(fù)雜的,對于完好復(fù)合板,當(dāng)載荷達(dá)到某一值時,其中一個鋪層最先發(fā)生破壞(或失效),該層剛度隨之降低,從而引起復(fù)合板的剛度下降,失效層的應(yīng)力將由其他完好層分擔(dān),把最先失效層對應(yīng)的復(fù)合板正則化內(nèi)力稱為最先一層失效強(qiáng)度,用FPF(FirstPlyFailure)表示,隨著載荷的繼續(xù)增加,其余完好層也相繼發(fā)生破壞,使復(fù)合板的剛度逐漸下降,最終使復(fù)合板發(fā)生整體破壞,此時的正則化內(nèi)力稱為復(fù)合板的極限強(qiáng)度或最后一層失效強(qiáng)度,用LPF(LastPlyFailure)表示。
因此,當(dāng)組成復(fù)合板的任何一個單向板失效時,理論計(jì)算中需要對失效層的剛度進(jìn)行退化處理。由于單向板的失效模式與應(yīng)力狀態(tài)有美,很難給出一個準(zhǔn)確的剛度退化標(biāo)準(zhǔn),一般結(jié)合破壞準(zhǔn)則對單向板剛度按下列方法處理。
(1)取消失效層的剛度,重新計(jì)算剩余鋪層的剛度和應(yīng)力。
(2)根據(jù)単向板失效模式,采用不同的退化方式,如基體失效,可令Q22=Q,2-Q66=o,Q,不變;若纖維脫粘,則Q66-o,Q22拉伸時取消,壓縮時保留,0保持不變,(3)依據(jù)失效模式對失效層的某些或全部工程彈性常數(shù)進(jìn)行折減,也就是說,用降低剛度的連續(xù)均質(zhì)層代替含有損傷或裂紋的失效層.
所示是安徽鮑德復(fù)合材料有限公司,不銹鋼復(fù)合板強(qiáng)度計(jì)算流程圖,圖中對失效層按照3種剛度退化方式分別返回到了3個位置,計(jì)算時可以進(jìn)行選擇。
在不銹鋼復(fù)合板強(qiáng)度的理論計(jì)算中,每當(dāng)有層組失效時復(fù)合板的剛度將降低,做出應(yīng)力應(yīng)變曲線圖會發(fā)現(xiàn)曲線上存在多個拐點(diǎn)直至破壞,拐點(diǎn)與失效層相對應(yīng)。所以,如果用失效層對應(yīng)的載荷在失效層剛度退化以后重新計(jì)算復(fù)合板的應(yīng)變,則應(yīng)變曲線在失效載荷點(diǎn)出現(xiàn)平臺?，F(xiàn)在通過例子計(jì)算復(fù)合板最先一層失效強(qiáng)度和最后一層失效強(qiáng)度。