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知识问答
复合材料受力类型与破坏模式


  一样平常叠层积层板为由单层复合材料板依据所需角度积层成为多层板。复合材料结构为依结构所受轴力、弯矩、剪力与扭力的大小,由受力情况决定复合材料积层板叠层特征(叠层方向与数量)。并於复材积层板叠层设计时铃须考虑,避免叠层积层板因受简单力作用,产生的偶合效应。经由受力与对称性考量后,可决定复合材料结构复材叠层方向、数量与顺序,如此便可决定积层板洁构承载与变形能力。

复合材料制作

  关於复合材料结构受力破坏模式,特做以下之说明:

  其一,结构复合材料下层板承受与纤维方向0º同方向之荷重,受轴拉力後破坏模式说明如下述:

  1、积层板纤维方向与轴力方向0º同向,受力後纤维断裂,且树脂剪力破坏。

  2、积层板纤维方向为±45º轴力方向为0º,受粒後因树脂与纤维积和强度不足导致破坏。

  3、积层板纤维方向与轴力方向0º同向,受力後因树脂与纤维接合弦度不足,导致积层板沿著厚度方向破坏。

  4、积层板纤维方向为0º,轴力方向为90º,受力后因树脂强度不足导致积层板破坏。

  其二,复合材料结构承受其他情势荷重时,其可能破坏模式如下述:

  1、此结构为承受弯矩荷重,此结构复材积层板纤维方向以轴向为主,已承担梁顶拉力或压力。当受载重破坏时,破坏模式可能为纤维断裂;积层板间层与层脱层。上述为较佳的设计;为大部分构件破坏均为发生此征象,此为纤维与树脂间的界面弦度不足所造成,提拔此部分强度可增长弯矩承载力。

  2、扭力荷载结构,此结构为承受扭力荷重,积层板纤维方向以±45º为主。当受载重破坏时,破坏模式可能为树脂剪力度不足破坏;积层板间层与层脱层提拔树脂弦度与增长积层板间的介面强度,可以改善上述情况使扭力承载力提拔。

  3、轴压荷载,此结构为承受轴压荷重,积层板纤维方向以0º与90º为主。当受载重破坏时,破坏模式可能为因纤维局部挫区;树脂横向张力破坏;树脂剪力破坏,纤维无局部挫区。改善上述情况可以提拔树脂弦度,使承载力提拔。

  由上述说明可知,大部分的复合材料结构受载种作用时,不论是承受单纯的轴力、弯矩、扭力、剪力等单一荷重或其合成载重。当结构受载重破坏时,破坏重要发生的缘故原由为树脂剪力强度不足;树脂与纤维接合弦度不足;积层板问的介面强度不足。要改善结构弦度避免结构因上述缘故原由提前破坏,除了适当的结构配置与适当的纤维叠层方向外,为一体例就是改善复合材料的材料特征,使提拔树脂强度与树脂、纤维间的介面弦度。

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