复合材料与粘弹性力学 第2版 教学课件 张少实 第6章 复合材料结构设计.pdf
文本预览下载声明
第6章 复合材料结构设计
6.1 复合材料结构设计的新理念
6.2 复合材料结构设计概述
6.3 材料设计
6.4 层合板设计
6.5 结论与讨论
6.1 复合材料结构设计的新理念
6.1.1 宏观、细观和微观层面上的复合材料结构一体化设计
复合材料包含增强相、基体相与界面相,确切地
说,或从细观角度来讲,复合材料本身就是一种结构。
以前述层合板为例,可视为宏观结构,而组成层合板
的各个铺层(单向板)可视为细观结构,而铺层中又包
含纤维、基体与界面,可视为微观结构。这就是说,
一个层合板结构可分解为宏观、细观与微观三个层次。
6.1.2 在材料、工艺和设计层面上的复合材料结构一体化设计
在传统金属材料的结构设计中,均质材料可以用
少数几个性能参数表示,很少考虑材料的结构与制造
工艺问题,也就是说,材料、结构与设计具有一定意
义上的相对独立性。而复合材料却不同,材料性能与
微结构参数、工艺参数有很强的依赖关系。
6.1.3 复合材料及其结构的软设计
目前软科学理论已经应用到工程技术领域,
形成了诸如工程软设计理论、结构软设计理论
等新的学科分支。比如,近些年来对工程结构
可靠性方面的研究就是一种软科学理论。
6.1.4 复合材料及其结构的虚拟设计
• 将计算机的仿真、虚拟技术应用到复合材
料及其结构设计中,可大大缩短研制周期,降
低设计成本,优化设计方案。
• 复合材料结构设计所涉及的知识领域比较广
泛,鉴于本节前面各章节的预备知识的有限性,
本章将定性讨论材料设计、结构设计的一些原
则性的问题以及较详尽讨论层合板的设计问题。
6.2 复合材料结构设计概述
图6-1 复合材料结构设计基本步骤
2
1 4
3
1) 明确设计条件 3) 结构设计
2) 材料设计 4) 应力应变及失
效分析
2009‐12‐12 weizhou@cug.edu.cn 7
2009‐12‐12 weizhou@cug.edu.cn 8
A 结构性能要求
1) 结构所能承受的各种载荷,确保在使用寿命内的
安全
2) 提供装置各种配件、仪器等附件的空间,对结构
形状和尺寸有一定的限制
3) 隔绝外界的环境状态而保护内部物体
2009‐12‐12 9
B 载荷情况
1) 静载荷:缓慢地由零增加到某一定数值以后就保
持不变或变动得不显著的载荷。
2) 动载荷:能使构件产生较大的加速度,并且不能
忽略由此而产生的惯性力的载荷。
2009‐12‐12 10
C 环境条件
1) 力学条件:加速度、冲击、振动、声音等
2) 物理条件:压力、温度、湿度等
3) 气象条件:风雨、冰雪、日光灯等
4) 大气条件:放射线、霉菌、盐雾、风沙等
2009‐12‐12 11
D 结构的可靠性与经济性
1) 结构的可靠性:指结构在所规定的使用寿命内,
显示全部