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複合材料受力類型與破壞模式
发布时间:2017-02-24 13:44 | 浏览次数:


  一般疊層積層板爲由單層複合材料板依據所需角度積層成爲多層板。複合材料結構爲依結構所受軸力、彎矩、剪力與扭力的大小,由受力情況決定複合材料積層板疊層特性(疊層方向與數量)。並於複材積層板疊層設計時鈴須考慮,避免疊層積層板因受簡單力作用,産生的偶合效應。經由受力與對稱性考量後,可決定複合材料結構複材疊層方向、數量與順序,如此便可決定積層板潔構承載與變形能力。

复合材料制作

  關於複合材料結構受力破壞模式,特做以下之說明:

  其一,結構複合材料基層板承受與纖維方向0º同方向之荷重,受軸拉力後破壞模式說明如下述:

  1、積層板纖維方向與軸力方向0º同向,受力後纖維斷裂,且樹脂剪力破壞。

  2、積層板纖維方向爲±45º軸力方向爲0º,受粒後因樹脂與纖維積和強度不足導致破壞。

  3、積層板纖維方向與軸力方向0º同向,受力後因樹脂與纖維接合弦度不足,導致積層板沿著厚度方向破壞。

  4、積層板纖維方向爲0º,軸力方向爲90º,受力後因樹脂強度不足導致積層板破壞。

  其二,複合材料結構承受其他形式荷重時,其可能破壞模式如下述:

  1、此結構爲承受彎矩荷重,此結構複材積層板纖維方向以軸向爲主,已承擔梁頂拉力或壓力。當受載重破壞時,破壞模式可能爲纖維斷裂;積層板間層與層脫層。上述爲較佳的設計;爲大部分構件破壞均爲發生此現象,此爲纖維與樹脂間的界面弦度不足所造成,提升此部分強度可增加彎矩承載力。

  2、扭力荷載結構,此結構爲承受扭力荷重,積層板纖維方向以±45º爲主。當受載重破壞時,破壞模式可能爲樹脂剪力度不足破壞;積層板間層與層脫層提升樹脂弦度與增加積層板間的介面強度,可以改善上述情況使扭力承載力提升。

  3、軸壓荷載,此結構爲承受軸壓荷重,積層板纖維方向以0º與90º爲主。當受載重破壞時,破壞模式可能爲因纖維局部挫區;樹脂橫向張力破壞;樹脂剪力破壞,纖維無局部挫區。改善上述情況可以提升樹脂弦度,使承載力提升。

  由上述說明可知,大部分的複合材料結構受載種作用時,不論是承受單純的軸力、彎矩、扭力、剪力等單一荷重或其合成載重。當結構受載重破壞時,破壞主要發生的原因爲樹脂剪力強度不足;樹脂與纖維接合弦度不足;積層板問的介面強度不足。要改善結構弦度避免結構因上述原因提前破壞,除了適當的結構配置與適當的纖維疊層方向外,爲一方式就是改善複合材料的材料特性,使提升樹脂強度與樹脂、纖維間的介面弦度。

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