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復合板的強度分析
復合板的強度是以組成不銹鋼復合板的每個單向板強度為基礎,確定復合板的極限承載能力,強度分析一般有兩種情況,一是對于給定的復合板,確定所能承受的最大載荷;二是在給定的載荷下,如何進行復合板的特性設計。
在復合板中因為各個單向板的應力不同,一般不銹鋼復合板的破壞是逐層發生的,是一個循序漸進過程,某一層單向板破壞未必使整個復合板破壞,只有當外載荷達到某一個値時才能導致復合板整體發生失穩破壞。事實上,復合板的破壞過程是非常復雜的,對于完好復合板,當載荷達到某一值時,其中一個鋪層最先發生破壞(或失效),該層剛度隨之降低,從而引起復合板的剛度下降,失效層的應力將由其他完好層分擔,把最先失效層對應的復合板正則化內力稱為最先一層失效強度,用FPF(FirstPlyFailure)表示,隨著載荷的繼續增加,其余完好層也相繼發生破壞,使復合板的剛度逐漸下降,最終使復合板發生整體破壞,此時的正則化內力稱為復合板的極限強度或最后一層失效強度,用LPF(LastPlyFailure)表示。
因此,當組成復合板的任何一個單向板失效時,理論計算中需要對失效層的剛度進行退化處理。由于單向板的失效模式與應力狀態有美,很難給出一個準確的剛度退化標準,一般結合破壞準則對單向板剛度按下列方法處理。
(1)取消失效層的剛度,重新計算剩余鋪層的剛度和應力。
(2)根據単向板失效模式,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)依據失效模式對失效層的某些或全部工程彈性常數進行折減,也就是說,用降低剛度的連續均質層代替含有損傷或裂紋的失效層.
所示是安徽鮑德復合材料有限公司,不銹鋼復合板強度計算流程圖,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,計算時可以進行選擇。
在不銹鋼復合板強度的理論計算中,每當有層組失效時復合板的剛度將降低,做出應力應變曲線圖會發現曲線上存在多個拐點直至破壞,拐點與失效層相對應。所以,如果用失效層對應的載荷在失效層剛度退化以后重新計算復合板的應變,則應變曲線在失效載荷點出現平臺。現在通過例子計算復合板最先一層失效強度和最后一層失效強度。