您的位置:首页 > PPT课件 > 其他PPT > 课件复合材料力学ppt

课件复合材料力学ppt下载

素材编号:
289503
素材授权:
免费下载
素材格式:
.ppt
素材上传:
yangting
上传时间:
2018-05-16
素材大小:
2.58 MB
素材类别:
其他PPT
网友评分:

素材预览

课件复合材料力学ppt

课件复合材料力学ppt免费下载是由PPT宝藏(www.pptbz.com)会员yangting上传推荐的其他PPT, 更新时间为2018-05-16,素材编号289503。

这是复合材料力学ppt,包括:复合材料力学重点内容,简单层板的性能,微观力学方法来预测,体积份数,简单层板假设,纤维假设,基体假设,界面假设,粘结理论,微观力学方法的基础——代表性体积单元,刚度的材料力学分析方法,刚度的弹性力学分析方法,表观弹性模量的上限,刚度的弹性力学分析方法,强度与损伤状态相关,强度与损伤演化状态,强度的材料力学分析方法,横向强度与应力状态,微观力学小结等等内容,欢迎点击下载。

复合材料力学
易法军
哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所
2014
复合材料力学重点内容
引  言
考虑多组份材料的构成,组分之间的相互作用
用什么样的增强相、基体及复合工艺,获得的复合材料的性能如何?
材料性能如何随材料组份含量变化而变化?
微观力学:研究材料性能时,详细地研究组分材料的相互作用,并作为确定不均匀复合材料性能的一部分
宏观力学:假定材料是均匀的,组分材料的影响仅作为复合材料的平均“表观”性能来考虑
如何预测复合材料性能的知识,对制造具有一定表观或宏观性能的复合材料来说是基本的
引  言
用实验方法系统测定各种复合材料的宏观弹性特性和微观力学性能的关系
涉及参数太多,费用巨大
复合材料性能不稳定和试验误差,使试验结果较为分散
单用试验手段很难获得全面的、系统的和有良好规律的结果,需要有理论配合
微观力学研究
改进复合材料宏观特性
减少试验工作量
反向推算复合材料中纤维和基体的平均特性
引  言
简单层板的性能
实验确定
由组分材料的性能用数学方法求得
微观力学方法来预测
材料力学方法:对力学系统假设性能进行大量简化
弹性力学方法:极值原理/精确解/近似解
从设计的观点来看微观力学是宏观力学的助手
局限性
纤维和基体之间理想的粘接假设
需要详细的实验验证
引  言
目的
用组分材料的弹性模量来确定复合材料的弹性模量
用组份材料的强度研究复合材料的强度
体积份数
纤维(fibres):Vf=纤维体积/复合材料总体积
基体(matrix):Vm =基体体积/复合材料总体积
引  言
引  言
引  言
引  言
It is fairly straightforward to find an expression between the fibre volume fraction vf  of such a square packing, the fibre diameter d, and the distance between fibre s:
引  言
The fibre volume fraction
引  言
Maximum packing is obtained in both packing models for d = s . It gives in the case of square packing vf-max=0.79, and for the triangular packing 0.91
引  言
引  言
In the practice, fibre volume fraction for composite based on unidirectional layers can be found in the range 0.5 to 0.8
An other remark concerns the void content
Typical autoclave (pressure + vacuum) cured composite products have voids content varying from 0.1 to 1%
Pressure bag (no vacuum) cured composites can have voids content in the order of 5%
Mechanics of material approach
A block of composite containing fibre and matrix is simplified to block containing two volumes. These two volumes are connected together and represent the matrix (m) and the fibre (f) with their respective properties and volume fractions
An elasticity modulus is then obtained by performing a simple experiment, where the two representative volumes are subjected to an average stress. Poisson effect are neglected
Mechanics of material approach
引 言
简单层板假设
宏观均匀
线弹性
宏观地正交各向异性
无初应力
纤维假设
均匀性
线弹性
各向同性
规则地排列
完全成一直线
粘结理论
界面的粘结由纤维和基体之间粘着力引起的
吸附和浸润
相互扩散
静电吸引
化学键结合
机械粘着
界面对宏观弹性常数的影响远不如对强度影响,对E1和12的影响,也不如对E2和G12的影响大
Reinforcement – Matrix Interface
Strong interface
high strength、stiffness, low resistance to fracture
Weak interface
low strength、stiffness, high resistance to fracture
Wettability
the extent to which a liquid will spread over a solid surface
微观力学方法的基础——代表性体积单元
代表性体积单元:材料的最小范围或小块,分布于其上的应力和应变是宏观上均匀的,能够完全表征材料的所有特征
从微观的角度上,由于材料的不均匀性,应力和应变是不均匀的,体积尺度是很重要的
一般来说,在一个代表性体积单元中只有一个纤维,但也可能需要多于一根纤维(复合定义的内涵)
单向复合材料简单层板中,纤维的间距是代表性体积单元的一维,另外两维的一维是简单层板厚度,或当厚度大于一层纤维厚度是纤维在厚度方向的间距,第三维是任意的
微观力学方法的基础——代表性体积单元
刚度的材料力学分析方法
刚度的材料力学分析方法
刚度的材料力学分析方法
刚度的材料力学分析方法
刚度的材料力学分析方法
假设的不完善性:在纤维和基体界面上的横向应变是不一致的—与实验不符
垂直于纤维和基体边界上的位移完全一致将形成精确解-弹性力学解法
纤维和基体的泊松比不同,在纤维和基体中出现了纵向应力以及在纤维和基体界面出现了剪应力
刚度的材料力学分析方法
刚度的材料力学分析方法
上下限=?
刚度的弹性力学分析方法
刚度估算分为材料力学、弹性力学方法不严密
夏米斯(Chamis)和森德克(Sendeckyj)把求刚度的微观力学方法分成许多类:
网络分析法:纤维提供所有纵向刚度,基体提供横向剪切刚度及泊松比,比较保守,但仍有人用,缠绕复合材料
材料力学法
独立模型法
用能量极值原理的变分法
精确解,统计法,离散单元法
半经验法和微观结构理论
刚度的弹性力学分析方法
弹性力学的极值法
Paul在1960年首次提出用弹性力学的极值法来讨论度多相材料弹性模量的上、下限
分析合金(均匀分布和没有优先方向),材料是各向同性的
基体的性能用m表示,弥散相的性能用d表示
刚度的弹性力学分析方法
刚度的弹性力学分析方法
刚度的弹性力学分析方法
最小势能原理:在所有的协调位移场中,真实位移场的势能最小
最小余能原理:在所有的许可应力场中,真实应力场的余能最小
证明:表观弹性模量的下限
证明:表观弹性模量的下限
证明:表观弹性模量的下限
证明:表观弹性模量的上限
证明:表观弹性模量的上限
证明:表观弹性模量的上限
证明:表观弹性模量的上限
证明:表观弹性模量的上限
证明:表观弹性模量的上限
证明:表观弹性模量的上限
证明:表观弹性模量的上限
证明:表观弹性模量的上限
证明:表观弹性模量的上限
刚度的弹性力学分析方法
刚度的弹性力学分析方法
Tensile Strength
In longitudinal direction, the tensile strength is given by the equation below if we assume the  fibers will fail before the matrix
强度的材料 力学分析方法
强度与损伤状态相关
强度与损伤演化状态
强度与损伤演化状态
强度的材料力学分析方法
对纤维增强复合材料强度的预报,还没有达到研究刚度预报那样的接近问题实质的水平
强度准则:宏观的强度预报,不是破坏模型,
微观强度分析:材料微观破坏的机理描述
材料的强度,与材料的局部性能和应力状态有关,与材料的整体性能和整体应力状态关系相对较小,材料的不均匀性影响较大
而刚度的情况相反
材料发生破坏,总是从最薄弱的环节开始,而后引起整个材料的破坏
强度的材料力学分析方法
考虑因素
组份材料在物理、化学、力学性能上的差别
界面的粘结情况
材料的本构关系不同,破坏规律也不同
纤维和基体的弹性、塑性、弹塑性、粘弹性等
体积分数
残余应力的大小,空隙和裂纹的大小和分布
纤维在基体中的分布合排列
载荷的历史和现状
很多描述纤维增强基体材料的强度特征的有益的模型
表示了对现象的实际观察和力学描述的高度结合
强度的材料力学分析方法
微观力学研究,是用纤维、基体和界面性能特点和有关几何描述来进行复合材料强度预报
纤维增强复合材料的强度,包括各根纤维或纤维束的强度合同一根纤维在沿长度方向的强度分布,基体和界面因裂纹和缺陷带来的影响等,都是具有随机的性质,因此采用统计力学的方法可能会得到更好的结果
纤维大多相对为脆性(承力),基体相对为韧性(保护、传递)
相反的情况:陶瓷增韧
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
沿纤维方向的拉伸强度
单向纤维增强复合材料随载荷增加的变形情况
纤维和基体都是弹性变形
纤维继续弹性变形弹基体塑性变形
纤维和基体都是塑性变形
纤维断裂继而复合材料断裂
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
等强度纤维模型
凯利(Kelly)和戴维斯(Davies):纤维有相同的强度并比基体脆
若复合材料有多于某一最小纤维体积含量Vf,则纤维变形达到其相应最大应力时,复合材料达到极限强度
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
一般来讲纤维体积份数在0.4~0.7
Vf太小,达不到增强基体的效果,反而因纤维的存在和断裂消弱了基体的强度
Vf太大,超过0.785后,对正方点阵排列纤维来说,彼此接触,对随机排列来说纤维密集,基体的粘结作用变得很差,材料脆性增大,断裂韧性明显下降
强度的材料力学分析方法
上述分析是以等强度连续纤维在同一纵向位置断裂为前提的
但拉伸时纤维不可能都有相同的断裂强度,也不会断在同一个地方
纤维表面缺陷是不确定的,总会有不同的断裂强度,必须用统计理论来合理地确定复合材料的强度
强度的材料力学分析方法
统计强度分布纤维
罗森模型
代表性体积单元由若干根纤维和一根断裂纤维构成
在加载和随之发生的纤维断裂时,代表性体积单元或者改变尺寸或者在一个固定体积单元尺寸内增加纤维断裂的根数
强度的材料力学分析方法
可以推断断裂纤维承受着足够高的应力,以使其在表面缺陷处开裂,断裂纤维引起断裂部分周围的应力重新分布
应力必须从断裂纤维的一端通过断裂部分传递到另一端
强度的材料力学分析方法
完成这一传递机理的是在断裂纤维一个很小范围的基体内产生高的剪应力
由于基体传递剪应力的作用,纵向纤维应力从断裂处的零增加到与复合材料中其它任意一根纤维一样的应力,断裂纤维周围纤维的应力增加20%左右
强度的材料力学分析方法
复合材料的破坏分两个途径发生
纤维周围基体剪应力可以超过允许的基体剪应力:按在断裂纤维之间传递应力的机理有高的剪应力而使纤维和基体之间的粘结发生破坏
纤维断裂实际上可横过基体扩展到其它纤维,由此引起整个复合材料断裂:如果纤维和基体之间的粘结很好以及基体的断裂韧性较高,那么纤维可连续直到累计足引起整个复合材料的破坏
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
沿纤维方向的压缩强度
通过光弹试验验证,破坏形式主要是纤维屈曲,屈曲波长正比与纤维直径
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
强度的材料力学分析方法
按此公式预测的强度一般总是高于试验值
理论分析采用的是二维屈曲模型,实际上纤维周围都是基体,纤维不一定是平面屈曲,可能是空间屈曲,所以实际屈曲临界应力小于二维求得的值
假设纤维是平直的,如不是,临界应力下降
当纤维屈曲时,基体可能进入了非弹性变形状态
因此把这些公式进行修正,基体模量乘以系数
强度的材料力学分析方法
横向拉裂强度:实验表明,复合材料在纵向压缩时常常先出现沿纤维方向的脱粘和开裂,最后形成横向拉裂而破坏,这时候材料横向拉伸应变2达到破坏应变值2u,复合材料横向破坏应变比基体破坏应变小,并由经验公式
强度的材料力学分析方法
横向强度与应力状态
横向强度与应力状态
横向拉伸强度
研究较少,Tsai和Hahn提出经验方法,引入
横向强度与应力状态
横向压缩强度
一般是基体剪切破坏,有时伴有界面破坏和纤维压裂,实验表明
微观力学小结
试图用组分材料的力学性能来预测复合材料的力学性能
实际上对于纤维增强复合材料的各个方面,预测值与试验值存在很大差距
微观力学有什么用途?
机理上和本质上的探讨,需要不断完善
材料设计-设计理论
结构设计-材料标准化
合理解释
微观力学小结
 

上一页:日巴金ppt 下一页:返回列表

河南科技大学材料力学ppt课件:这是河南科技大学材料力学ppt课件,关于第十章钢铁材料,包括了钢的分类与编号,合金元素在钢中的主要作用,合金结构钢,合金工具钢,特殊性能钢,铸铁等内容,10.1钢的分类与编号 10.2合金元素在钢中的主要作用 10.3 合金结构钢 10.4 合金工具钢 10.5 特殊性能钢 10.6 铸铁。欢迎点击下载河南科技大学材料力学ppt课件。

材料力学组合梁弯曲应力测定实验课件ppt:这是材料力学组合梁弯曲应力测定实验课件ppt,包括了概述,试验目的及内容,试验原理及方法,应变片布置方案,组桥方法,实验仪器设备,操作步骤,仪器操作,注意事项等内容,1. 概 述叠梁:两根矩形截面梁上下叠放在一起,两梁界面间不加任何约束。楔块组合梁:上下两根梁用楔块联接而成。通过楔块使上梁下表面和下梁上表面的变形一致。 欢迎点击下载材料力学组合梁弯曲应力测定实验课件ppt。

课件复合材料力学ppt

下载地址

课件复合材料力学ppt

优秀PPT

PPT分类Classification

Copyright:2009-2015 pptbz.com Corporation,All Rights Reserved PPT宝藏 版权所有

PPT模板下载 粤ICP备13028522号