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复合板的强度分析
复合板的强度是以组成不锈钢复合板的每个单向板强度为基础,确定复合板的极限承载能力,强度分析一般有两种情况,一是对于给定的复合板,确定所能承受的最大载荷;二是在给定的载荷下,如何进行复合板的特性设计。
在复合板中因为各个单向板的应力不同,一般不锈钢复合板的破坏是逐层发生的,是一个循序渐进过程,某一层单向板破坏未必使整个复合板破坏,只有当外载荷达到某一个値时才能导致复合板整体发生失稳破坏。事实上,复合板的破坏过程是非常复杂的,对于完好复合板,当载荷达到某一值时,其中一个铺层最先发生破坏(或失效),该层刚度随之降低,从而引起复合板的刚度下降,失效层的应力将由其他完好层分担,把最先失效层对应的复合板正则化内力称为最先一层失效强度,用FPF(FirstPlyFailure)表示,随着载荷的继续增加,其余完好层也相继发生破坏,使复合板的刚度逐渐下降,最终使复合板发生整体破坏,此时的正则化内力称为复合板的极限强度或最后一层失效强度,用LPF(LastPlyFailure)表示。
因此,当组成复合板的任何一个单向板失效时,理论计算中需要对失效层的刚度进行退化处理。由于单向板的失效模式与应力状态有美,很难给出一个准确的刚度退化标准,一般结合破坏准则对单向板刚度按下列方法处理。
(1)取消失效层的刚度,重新计算剩余铺层的刚度和应力。
(2)根据単向板失效模式,采用不同的退化方式,如基体失效,可令Q22=Q,2-Q66=o,Q,不变;若纤维脱粘,则Q66-o,Q22拉伸时取消,压缩时保留,0保持不变,(3)依据失效模式对失效层的某些或全部工程弹性常数进行折减,也就是说,用降低刚度的连续均质层代替含有损伤或裂纹的失效层.
所示是安徽鲍德复合材料有限公司,不锈钢复合板强度计算流程图,图中对失效层按照3种刚度退化方式分别返回到了3个位置,计算时可以进行选择。
在不锈钢复合板强度的理论计算中,每当有层组失效时复合板的刚度将降低,做出应力应变曲线图会发现曲线上存在多个拐点直至破坏,拐点与失效层相对应。所以,如果用失效层对应的载荷在失效层刚度退化以后重新计算复合板的应变,则应变曲线在失效载荷点出现平台。现在通过例子计算复合板最先一层失效强度和最后一层失效强度。