鈦復(fù)合板層間應(yīng)力概念及產(chǎn)生原因
安徽金元素鈦復(fù)合板理論中,假設(shè)組成復(fù)合板的每一個(gè)鈦復(fù)合板處于平面應(yīng)力狀態(tài),層與層之間不存在應(yīng)力。這種假設(shè)對(duì)遠(yuǎn)離復(fù)合板.自由邊界區(qū)域是.精確的,但在復(fù)合板的自由邊界附近,傳力路線中斷.由于變形協(xié)調(diào)的需要,被切斷纖維的自由端要把載荷傳通劃相鄰層的纖維上,如果相鄰層纖維鋪向不一致,基體就成了相.今限之間載荷傳遞的唯一路徑.這種載荷在基體中產(chǎn)生的應(yīng)力稱為層間應(yīng)力,而且在自由邊附近具有應(yīng)力集中的性質(zhì),足以引起自由邊區(qū)域的徴裂紋及邊緣分層。
層間應(yīng)力的產(chǎn)生是由于自由邊附近_纖維的傳力路徑被切斷,要維持自由邊界變形的一致性只有靠層間應(yīng)力,而且相鄰層的剪切剛度和泊松系數(shù)差別越大,層問(wèn)應(yīng)力就越大。因此,只要鈦復(fù)合板受機(jī)械裁荷或熱裁荷作用,在自由邊附近必產(chǎn)生層間應(yīng)力。復(fù)合板的鋪層方式不同,層間應(yīng)力也不盡相同,一般來(lái)說(shuō),層間應(yīng)力主要有層同剪切應(yīng)力r長(zhǎng)和r以及正應(yīng)力其作用范圍約為自由邊復(fù)合板厚度的1~1.5倍。
為了進(jìn)一步說(shuō)明層間應(yīng)力的產(chǎn)生原因,可以通.過(guò)典型復(fù)合板的變形進(jìn)行分析,設(shè)由0°層和90°層組成的正交鈦復(fù)合板,如果在兩端受N.拉伸我荷作用,總體變形如圖4.15(a)所示.假設(shè)0°層和90°層不是固化在一起,而是簡(jiǎn)單疊合后受力,顯然,0°層的積向泊松系數(shù)要比90°層的縱向泊松系數(shù)大很多,兩個(gè)復(fù)合板在垂直載荷方向的變形差昇較大,要保持復(fù)合板兩側(cè)自由邊界變形一致,兩不層之間就必然產(chǎn)生相互制釣的層間剪切應(yīng)力。
這樣,作用在兩個(gè)層之間界面上的應(yīng)力r、.與層內(nèi)應(yīng)力.σ.平衡,但兩者方向相反,不作用在同一平面內(nèi),因此,在自由邊附近必然還要產(chǎn)生附加彎矩,這個(gè)彎矩必須由按某種形式分布的σ.來(lái)平衡。這樣,在自由邊附近的0°層和90°層界面上就產(chǎn)生了剪應(yīng)力。