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二零一六年——二零一七年第一学期

复合材料力学实验报告

实验名称： 层合板的强度分析 班 级： 工程力学13-2班

姓 名： 刘志强 学 号： 02130857 指导教师： 董纪伟

层合板的强度分析

问题：

5有三层对称正交铺设层合板，总厚度为t，外层厚t12，内层厚t，材料为

6v21?0.30，硼/环氧，受轴向拉力Nx作用，E1?2.0?105MPa，E2?2.0?104MPa，G12?6?103MPa，Xt?1.0?103MPa，Xc?2.0?103MPa，Yt?6.0?102MPa，Yc?200MPa，S?60MPa，试求层合板极限载荷(Nx/t)。

解:

1，开始破坏时的“屈服”强度值： （1）计算Qij和Aij：

由A'?A?1,A?51.71?(104t)3(MPa)3得:

000（2）求?x ,?y,?xy（3）求各层应力

（4）用Hill-蔡强度理论求第一个屈服载荷强度理论表达式： 将上述数据代入解得：

显然第一、三层先破坏，即Nx/t=252.3MPa为第一屈服载荷，此时：

各层应力为：

2、进行第二次计算：

00??04??（1）求削弱后的复合板刚度： ?Q?1,3??02.01810??10MPa00???0?其中第一、三层板材料第一主方向破坏后，

不能抗剪，故Q66=0，继续计算复合板刚度A： （2）、求应变和应力：

（3）、由Hill-蔡强度理论得： 将Nx/t=500.5代入第二层求得应力：

即第二层第二主方向破坏，因此层合板在Nx方向全部破坏，层合板不能继续承受载荷。

三层对称正交铺设层合板轴向拉伸ANSYS模拟

1，定义单元类型：

进入前处理，选择添加shell linear layer 99单元，如图：

图1：定义shell99单元

2，设置单元属性：

关闭Labrary of Element Types窗口，打开options设置单元属性：在k8的下拉窗口选择All layers，如图：

图2：设置单元属性

3，添加单元实常数：

关闭添加单元窗口，打开添加实常数窗口，给shell99添加厚度、层合信息。4，定义层合信息：

打开Setions下Shell-Lay-up，添加层合信息，如图：

图3：定义层合信息

点击ok关闭Create and Modify Section 窗口，然后打开Plot Section

窗口检查层合信息。