復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件

第4章復(fù)合材料

設(shè)計(jì)原理第4章復(fù)合材料

設(shè)計(jì)原理4.1復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性復(fù)雜性靈活性剛度強(qiáng)度制造工藝4.1復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性復(fù)雜性靈活性剛度強(qiáng)度制造工藝（1）各向異性

正交各向異性

縱向（L）橫向（T）各向同性材料工程彈性常數(shù)：E、μ(G)正交各向異性工程彈性常數(shù)：性能是一點(diǎn)方向的函數(shù)

復(fù)合材料力學(xué)性能特點(diǎn)（1）各向異性縱向（L）各向同性材料工程彈性常數(shù)：E、μ(（2）非均質(zhì)性性能是位置的函數(shù)各向異性和非均質(zhì)性導(dǎo)致耦合變形和高溫固化翹曲變形非均質(zhì)性還將構(gòu)成復(fù)合材料力學(xué)性能的其它一些特性（2）非均質(zhì)性性能是位置的函數(shù)各向異性和非均質(zhì)性導(dǎo)致耦合變形拉彎耦合

拉剪耦合變形復(fù)雜性－耦合變形拉彎耦合拉剪耦合變形復(fù)雜性－耦合變形彎扭耦合各向同性材料強(qiáng)度指標(biāo)1個(gè)：（塑性材料）（脆性材料）正交各向異性強(qiáng)度指標(biāo)5個(gè)：屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度彎扭耦合各向同性材料強(qiáng)度指標(biāo)1個(gè)：（塑性材料）復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件（3）層間強(qiáng)度低bh（3）層間強(qiáng)度低bh4.1.2復(fù)合效應(yīng)一次函數(shù)y=kx+b叫線性函數(shù),它的圖象是一條直線。

非一次函數(shù)(如y=x2,

y=k/x,

y=sinx...)都叫非線性函數(shù),它們的圖象都不是直線。線性指量與量之間成正比關(guān)系非線性指量與量之間成曲線關(guān)系線性效應(yīng)非線性效應(yīng)4.1.2復(fù)合效應(yīng)一次函數(shù)y=kx+b叫線性函數(shù)不同復(fù)合效應(yīng)的類別不同復(fù)合效應(yīng)的類別串聯(lián)模型并聯(lián)模型基體增強(qiáng)體是復(fù)合材料所顯示的最典型的一種復(fù)合效應(yīng)。4.1.2.1平均效應(yīng)串聯(lián)模型并聯(lián)模型基體增強(qiáng)體是復(fù)合材料所顯示的最典型的一種復(fù)合ρc＝ρmVm+ρfVfEc=EmVm+EfVfKc—材料性能；Vi—為組分材料的體積分?jǐn)?shù)；c—復(fù)合材料；m—基體；f—增強(qiáng)體（功能體）Kc=∑KiVi（并聯(lián)模型）1/Kc

=∑Vi/Ki（串聯(lián)模型）Knc=∑KniViρc＝ρmVm+ρfVfKc—材料性能；Kc=∑KiVi（并復(fù)合材料的各組分在復(fù)合材料中，均保留本身的性質(zhì)，既無制約，也無補(bǔ)償。玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料與環(huán)氧樹脂的耐腐蝕性能基本相當(dāng)4.1.2.2平行效應(yīng)復(fù)合材料的各組分在復(fù)合材料中，均保留本身的性質(zhì)，既無制約，也組成復(fù)合材料的基體與增強(qiáng)體，在性能上互補(bǔ)，彌補(bǔ)各自的缺點(diǎn)，從而提高了綜合性能。4.1.2.3相補(bǔ)效應(yīng)適宜的結(jié)合脆性的高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)體韌性基體組成復(fù)合材料的基體與增強(qiáng)體，在性能上互補(bǔ)，彌補(bǔ)各自的缺點(diǎn)，從基體與增強(qiáng)體組成復(fù)合材料時(shí)，若組分間性能相互制約，限制了整體性能提高，則復(fù)合后顯示出相抵效應(yīng)。4.1.2.4相抵效應(yīng)脆性斷裂界面結(jié)合很強(qiáng)脆性的纖維脆性陶瓷基體基體與增強(qiáng)體組成復(fù)合材料時(shí)，若組分間性能相互制約，限制了整體（X/Y）·（Y/Z）＝X/Z

兩種具有轉(zhuǎn)換功能的組分復(fù)合在一起，有可能產(chǎn)生新的功能。4.1.2.2非線性效應(yīng)（1）相乘效應(yīng)（X/Y）·（Y/Z）＝X/Z兩種具有轉(zhuǎn)換功能的組分復(fù)合表4-1復(fù)合材料的乘積效應(yīng)表4-1復(fù)合材料的乘積效應(yīng)復(fù)合石墨粉高聚物變形-電阻效應(yīng)熱致變形自控發(fā)熱體復(fù)合石墨粉高聚物變形-電阻效應(yīng)熱致變形自控發(fā)熱體在一定條件下，復(fù)合材料中的一組分材料可以通過誘導(dǎo)作用使另一組分材料的結(jié)構(gòu)改變而改變整體性能或產(chǎn)生新的效應(yīng)。（2）誘導(dǎo)效應(yīng)例如：結(jié)晶的纖維增強(qiáng)體對非晶基體的誘導(dǎo)結(jié)晶或基體的晶形取向作用。在一定條件下，復(fù)合材料中的一組分材料可以通過誘導(dǎo)作用使另一組202021滌綸纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料橫晶球晶21滌綸纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料橫晶球晶（3）系統(tǒng)效應(yīng)紅、黃、藍(lán)三色組成的彩色世界涂膜的硬度大于基體和膜層硬度之和指將不具備某種性能的諸組分通過特定的復(fù)合狀態(tài)復(fù)合后，使復(fù)合材料具有單個(gè)組分不具有的新性能。（3）系統(tǒng)效應(yīng)紅、黃、藍(lán)三色組成的彩色世界指將不具備某種性能它是指某一組分A具有一系列性能，與另一組分B復(fù)合后，能使A組分的大多數(shù)性能受到較大抑制，而使其中某一項(xiàng)性能在復(fù)合材料中突出地發(fā)揮。又稱強(qiáng)選擇效應(yīng)。（4）共振效應(yīng)利用這種效應(yīng)，可以根據(jù)外來的工作頻率，改變復(fù)合材料固有頻率而避免材料在工作時(shí)引起的破壞。對于吸波材料，同樣可以根據(jù)外來波長的頻率特征，調(diào)制復(fù)合材料頻率，達(dá)到吸收外來波的目的。它是指某一組分A具有一系列性能，與另一組分B復(fù)合后，能使A組例如，有關(guān)領(lǐng)域要求導(dǎo)電而不導(dǎo)熱的材料，就是通過選擇組元和復(fù)合狀態(tài)，在保留導(dǎo)體組元導(dǎo)電性的同時(shí)，抑制其導(dǎo)熱性而獲得的特殊功能材料。共振效應(yīng)在阻尼減振和電磁波吸收復(fù)合材料的研究和設(shè)計(jì)中獲得利用。例如，有關(guān)領(lǐng)域要求導(dǎo)電而不導(dǎo)熱的材料，就是通過選擇組元和復(fù)合4.2材料的設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)類型4.2.1材料的使用性能和設(shè)計(jì)目標(biāo)①力學(xué)性能②物理性能③化學(xué)性能性能要求約束條件4.2材料的設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)類型4.2.1材料的使用性能和4.2.2復(fù)合材料的設(shè)計(jì)類型安全設(shè)計(jì)單項(xiàng)性能設(shè)計(jì)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)等剛度設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)4.2.2復(fù)合材料的設(shè)計(jì)類型安全設(shè)計(jì)單項(xiàng)性能設(shè)計(jì)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)復(fù)合材料是一種結(jié)構(gòu)材料一次結(jié)構(gòu)二次結(jié)構(gòu)三次結(jié)構(gòu)4.3.1復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程復(fù)合材料是一種結(jié)構(gòu)材料一次結(jié)構(gòu)二次結(jié)構(gòu)三次結(jié)構(gòu)4.3.1復(fù)合復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件復(fù)合材料設(shè)計(jì)的基本步驟以確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度復(fù)合材料設(shè)計(jì)的基本步驟以確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度（1）明確設(shè)計(jì)條件：性能要求，載荷要求，環(huán)境條件，形狀限制等。（2）材料設(shè)計(jì)：原材料選擇，鋪層性能確定，復(fù)合材料層合板的設(shè)計(jì)。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):典型結(jié)構(gòu)件（桿、梁、板、殼）的設(shè)計(jì)等，以及復(fù)合材料（衍梁、鋼架）的設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟：（1）明確設(shè)計(jì)條件：性能要求，載荷要求，環(huán)境條件，形狀限制等①結(jié)構(gòu)所能承受的各種載荷，確保使用期內(nèi)的安全②對結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的限制，提供附件的空間③

隔絕外界的環(huán)境狀態(tài)而保護(hù)內(nèi)部物體2.復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件（1）性能要求①結(jié)構(gòu)所能承受的各種載荷，確保使用期內(nèi)的安全2.復(fù)合材料結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的性能飛機(jī)火箭、船舶、車輛結(jié)構(gòu)質(zhì)量化工裝置耐腐蝕性雷達(dá)罩、天線電磁性能防雷擊飛行器結(jié)構(gòu)的性能飛機(jī)火箭、船舶、車輛結(jié)構(gòu)質(zhì)量化工裝置耐腐蝕性雷達(dá)罩例如，風(fēng)扇葉片由于旋轉(zhuǎn)式的慣性力將引起拉應(yīng)力（2）載荷情況靜載荷動(dòng)載荷瞬時(shí)作用載荷沖擊載荷交變載荷例如，風(fēng)扇葉片由于旋轉(zhuǎn)式的慣性力將引起拉應(yīng)力（2）載荷情況靜在靜載荷作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度；在沖擊載荷下要求結(jié)構(gòu)有一定的韌性；交變載荷下要求結(jié)構(gòu)有耐疲勞性能。在靜載荷作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度；a力學(xué)條件：加速度、沖擊、振動(dòng)、聲音等b物理?xiàng)l件：壓力、溫度、濕度等c氣象條件：風(fēng)雨、冰雹、日光等d大氣條件：放射線、霉菌、鹽霧、風(fēng)沙等（3）環(huán)境條件影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度影響結(jié)構(gòu)的腐蝕、磨損、老化等a力學(xué)條件：加速度、沖擊、振動(dòng)、聲音等（3）環(huán)境條件影響結(jié)構(gòu)（4）結(jié)構(gòu)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性可靠性是指結(jié)構(gòu)在所規(guī)定的使用壽命內(nèi)，在給予的載荷情況和環(huán)境條件下，充分實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的性能時(shí)結(jié)構(gòu)正常工作的能力，這種能力用一種概率來度量稱為可靠度。結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度可靠性和結(jié)構(gòu)疲勞壽命可靠性。（4）結(jié)構(gòu)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性可靠性是指結(jié)構(gòu)在所規(guī)定的使用壽命內(nèi)成本可靠性總成本初期成本維修成本總成本最低時(shí)的可靠性最為合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性最終主要表現(xiàn)在可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面成本可靠性總成本初期成本維修成本總成本最低時(shí)的可靠性最為合理4.3.3材料設(shè)計(jì)原材料選擇單層性能的確定層合板設(shè)計(jì)4.3.3材料設(shè)計(jì)原材料選擇4.3.3.1原材料選擇原則①比強(qiáng)度、比剛度高的原則②材料與結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境相適應(yīng)的原則③滿足結(jié)構(gòu)的特殊性能要求的原則④滿足工藝性要求的原則⑤性價(jià)比高的原則4.3.3.1原材料選擇原則①比強(qiáng)度、比剛度高的原則①結(jié)構(gòu)透波、吸波

②結(jié)構(gòu)的高剛度

③結(jié)構(gòu)有高的抗沖擊性

④結(jié)構(gòu)低溫工作性能

⑤結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性⑥既高強(qiáng)度又剛度4.3.3.2纖維選擇E或S玻璃纖維、開芙拉纖維、氧化鋁纖維高模量碳纖維或硼纖維玻璃纖維或開芙拉纖維碳纖維開芙拉纖維或碳纖維碳纖維或硼纖維①結(jié)構(gòu)透波、吸波

②結(jié)構(gòu)的高剛度

③結(jié)構(gòu)有高的抗沖擊性

④結(jié)按比強(qiáng)度、比剛度和性價(jià)比選取各種絲纖維的比強(qiáng)度、比剛度、性價(jià)比和斷裂伸長率按比強(qiáng)度、比剛度和性價(jià)比選取各種絲纖維的比強(qiáng)度、比剛度、性價(jià)4.3.3.3基體選擇按使用環(huán)境條件選材按照所要求的性能選材按制品的受力類型和作用方式選材按使用對象選材按用途分類選材4.3.3.3基體選擇按使用環(huán)境條件選材2.單層性能的確定單層的剛度單層的強(qiáng)度單層的三維應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系正軸剛度偏軸剛度2.單層性能的確定單層的剛度正軸剛度彈性對稱面1、2、3－主方向彈性對稱面1、2、3－主方向單層樹脂含量的確定Mf—分別為纖維、樹脂的質(zhì)量百分比；ρf,，ρm—分別為纖維、樹脂密度

Vf——纖維體積含量單層樹脂含量的確定Mf—分別為纖維、樹脂的質(zhì)量百分比；一般來講纖維體積份數(shù)在0.4-0.7Vf太小，達(dá)不到增強(qiáng)基體的效果，反而因纖維的存在和斷裂消弱了基體的強(qiáng)度Vf太大，超過0.785后，對正方點(diǎn)陣排列纖維來說，彼此接觸，對隨機(jī)排列來說纖維密集，基體的粘結(jié)作用變得很差，材料脆性增大，斷裂韌性明顯下降一般來講纖維體積份數(shù)在0.4-0.7單向排布連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料單向排布連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料＋＋＋＋單層板的剛度單層板的剛度纖維1121LL基體基體剛度的材料力學(xué)分析方法EL的確定：混合率表達(dá)式與試驗(yàn)的吻合程度80-90%并聯(lián)模型纖維1121LL基體基體剛度的材料力學(xué)分析方法EL的確剛度的材料力學(xué)分析方法纖維221基體基體2WET的確定：串聯(lián)模型與試驗(yàn)值相比，較小，由于纖維隨機(jī)排列，兼有串聯(lián)和并聯(lián)的成分剛度的材料力學(xué)分析方法纖維221基體基體2WET的確定：正交層的工程彈性常數(shù)公式正交層的工程彈性常數(shù)公式1.各向同性材料

塑性材料－屈服極限σs脆性材料－強(qiáng)度極限σb2.正交各向異性單層Xt

－縱向拉伸強(qiáng)度Xc

－縱向壓縮強(qiáng)度Yt

－橫向拉伸強(qiáng)度Yc

－橫向壓縮強(qiáng)度S－面內(nèi)剪切強(qiáng)度單層的強(qiáng)度1.各向同性材料塑性材料－屈服極限σs2.正交各向異性單（3）強(qiáng)度的預(yù)測公式縱向拉伸強(qiáng)度公式：

σfmax—纖維最大拉伸應(yīng)力；σmmax—基體最大拉伸應(yīng)力

(σa)εfmax—基體應(yīng)變等于纖維最大拉應(yīng)變時(shí)應(yīng)力

Vf—

纖維體積含量；Vfmax—強(qiáng)度由纖維控制的最小纖維體積含量（3）強(qiáng)度的預(yù)測公式縱向拉伸強(qiáng)度公式：σfmax—纖維最大fmaxfmaxfmaxfmax基體控制纖維控制復(fù)合材料的強(qiáng)度（最大復(fù)合材料應(yīng)力）作為纖維體積含量的函數(shù)給出基體控制纖維控制xt兩式連立可得到纖維控制復(fù)合材料強(qiáng)度所需的最小纖維體積含量Vfmax基體控制纖維控制復(fù)合材料的強(qiáng)度（最大復(fù)合材料應(yīng)力）作為纖維體縱向壓縮強(qiáng)度公式：

Ef—纖維彈性模量；Gm—基體剪切彈性模量

Em

—基體彈性模量；Vf—

纖維體積含量；縱向壓縮強(qiáng)度公式：Ef—纖維彈性模量；Gm—基體剪切彈性模單層的失效準(zhǔn)則失效準(zhǔn)則應(yīng)該滿足下列幾項(xiàng)要求：①失效準(zhǔn)則應(yīng)具有明確的物理意義，它在應(yīng)力空間所確定的曲面必須是有界；②失效準(zhǔn)則中的材料常數(shù)應(yīng)該可以用最簡單的實(shí)驗(yàn)來確定，且數(shù)量最少；③失效準(zhǔn)則應(yīng)盡可能簡單，便于使用；④失效準(zhǔn)則同實(shí)驗(yàn)結(jié)果能滿意的相符。復(fù)合材料強(qiáng)度準(zhǔn)則要更解決的問題——利用可以確定的幾個(gè)單向基本強(qiáng)度，判定復(fù)合材料在偏軸狀態(tài)和各種應(yīng)力組合狀態(tài)下的強(qiáng)度。進(jìn)行復(fù)合材料的組合應(yīng)力實(shí)驗(yàn)是相當(dāng)困難的。單層的失效準(zhǔn)則失效準(zhǔn)則應(yīng)該滿足下列幾項(xiàng)要求：復(fù)合材料強(qiáng)度準(zhǔn)則（1）最大應(yīng)力準(zhǔn)則式中，工作應(yīng)力為代數(shù)值，基本強(qiáng)度為絕對值。上述表達(dá)式左邊的量都小于右邊的量，則表示單層未失效；只要滿足式（2-58）中任何一個(gè)，則認(rèn)為材料已經(jīng)失效。未考慮各應(yīng)力分量對材料強(qiáng)度的相互影響。當(dāng)作用應(yīng)力在偏軸向，必須轉(zhuǎn)換到正軸向。t（1）最大應(yīng)力準(zhǔn)則式中，t1例：考慮單向纖維單層板，假設(shè)強(qiáng)度為：其應(yīng)力場為：最大主應(yīng)力低于最大強(qiáng)度，但2比Y大，在2方向上破壞。正交各向異性材料強(qiáng)度隨方向不同變化；拉伸和壓縮失效的機(jī)理不同；面內(nèi)剪切強(qiáng)度也是獨(dú)立的。21例：考慮單向纖維單層板，假設(shè)強(qiáng)度為：其應(yīng)力場為：最大主應(yīng)力2.最大應(yīng)變失效準(zhǔn)則最大應(yīng)變失效準(zhǔn)則認(rèn)為復(fù)合材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)入破壞的主要原因是材料各正軸方向的應(yīng)變值達(dá)到了各基本強(qiáng)度值所對應(yīng)的應(yīng)變值，其失效準(zhǔn)則為線彈性假設(shè)

最大應(yīng)變準(zhǔn)則考慮了另外一個(gè)彈性主方向應(yīng)力的影響。2.最大應(yīng)變失效準(zhǔn)則最大應(yīng)變失效準(zhǔn)則認(rèn)為復(fù)合材料在復(fù)雜應(yīng)力3.蔡－希爾（Tsai－Hill）失效準(zhǔn)則Mises屈服準(zhǔn)則為單軸下的屈服極限F、G、H、L、M、N－各向異性系數(shù)將六個(gè)基本強(qiáng)度X,Y,Z,S23,S31,S12代入求各向異性系數(shù)3.蔡－希爾（Tsai－Hill）失效準(zhǔn)則為單軸下的屈服極2-3平面為各向同性面1.將X、Y、S聯(lián)系在一個(gè)方程中，充分考慮到他們之間的相互作用；2.對拉壓強(qiáng)度不同的材料，失效準(zhǔn)則不能用同一個(gè)表達(dá)式同時(shí)表達(dá)拉壓應(yīng)力兩種情況。

2-3平面為各向同性面1.將X、Y、S聯(lián)系在一個(gè)方程中，充分4.霍夫曼失效準(zhǔn)則對拉壓強(qiáng)度不同的材料，用同一個(gè)表達(dá)式同時(shí)給出。4.霍夫曼失效準(zhǔn)則對拉壓強(qiáng)度不同的材料，用同一個(gè)表達(dá)式同時(shí)5.蔡－胡（Tsai－Wu）失效準(zhǔn)則

對于平面應(yīng)力狀態(tài)下的正交各向異性單向板（或單層可以簡化為對于平面應(yīng)力狀態(tài)下的正交各向異性單向板（或單層可以簡化為5.蔡－胡（Tsai－Wu）失效準(zhǔn)則對于平面應(yīng)力3.復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)3.復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)鋪層的取向鋪設(shè)順序各定向?qū)酉鄬τ诳倢訑?shù)的百分比和總層數(shù)。復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)通常又稱為鋪層設(shè)計(jì)。層合板設(shè)計(jì)原則鋪層的取向?qū)雍习逶O(shè)計(jì)原則單向及準(zhǔn)各向同性板的鋪層結(jié)構(gòu)單向及準(zhǔn)各向同性板的鋪層結(jié)構(gòu)①鋪層定向原則在滿足受力的情況下，鋪層取向數(shù)應(yīng)盡量少，以簡化設(shè)計(jì)和施工的工作量。一般多選擇0°90°

和

±45°4種鋪層方向。②均衡對稱鋪設(shè)原則除了特殊需要外，結(jié)構(gòu)一般均設(shè)計(jì)成均衡對稱層合板形式，以避免拉-剪、拉-彎耦合而引起固化后的翹曲等變形。

(1)層合板設(shè)計(jì)的一般原則①鋪層定向原則(1)層合板設(shè)計(jì)的一般原則③鋪層取向按承載選取原則鋪層的纖維軸向應(yīng)盡可能與內(nèi)力的拉、壓方向一致，以最大限度利用纖維軸向的高性能。④鋪層最小比例原則為使復(fù)合材料的基體沿各個(gè)方向均不受載，對于由方向?yàn)?°、90°、±45°鋪層組成的層合板，其任一方向的最小鋪層比例應(yīng)大于6%-10%

。

(1)層合板設(shè)計(jì)的一般原則③鋪層取向按承載選取原則(1)層合板設(shè)計(jì)的一般原則⑤鋪設(shè)順序原則A：應(yīng)使各定向單層盡量沿層合板厚度均勻分布，避免將同一鋪層的鋪層集中放置。如果不得不使用時(shí)，一般不超過4層，以減少兩種定向?qū)拥拈_裂和邊緣分層B：如果層合板中含有±45°層、0°層和90°層，應(yīng)盡量在+45°層和-45°層之間用0°層或90°層隔開，在0°層和90°層之間用+45°層或-45°層隔開，以降低層間應(yīng)力。(1)層合板設(shè)計(jì)的一般原則⑤鋪設(shè)順序原則(1)層合板設(shè)計(jì)的一般原則復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件⑥沖擊載荷區(qū)設(shè)計(jì)原則沖擊載荷區(qū)層合板應(yīng)有足夠多的0°，也要有一定的45°，必要時(shí)要進(jìn)行局部加強(qiáng)，以確保足夠的強(qiáng)度。⑦防邊緣分層破壞原則沿邊緣區(qū)包一層玻璃布，以防止邊緣分層破壞。⑥沖擊載荷區(qū)設(shè)計(jì)原則⑧抗局部屈曲設(shè)計(jì)原則對于有可能形成局部屈曲的區(qū)域，將±45°盡量鋪設(shè)在層合板的表面，可提高局部屈曲強(qiáng)度。

⑨連接區(qū)設(shè)計(jì)原則應(yīng)使與載荷方向成±45°的鋪層比例≥40%，與載荷方向一致的鋪層比例大于30%，以保證連接區(qū)有足夠的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度，同時(shí)也有利于擴(kuò)散載荷和減少孔的應(yīng)力集中。

⑧抗局部屈曲設(shè)計(jì)原則復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件⑩

變厚度設(shè)計(jì)原則在結(jié)構(gòu)變厚度區(qū)域，鋪層數(shù)遞增或遞減應(yīng)形成臺(tái)階逐漸變化，因?yàn)楹穸鹊耐蛔儠?huì)引起應(yīng)力集中。要求每個(gè)臺(tái)階寬度大于或等于2.5mm。為防止臺(tái)階處剝離破壞，表面應(yīng)由連續(xù)鋪層覆蓋層。⑩變厚度設(shè)計(jì)原則復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件即用傳統(tǒng)鋼制部件的結(jié)構(gòu)和性能做為復(fù)合材料部件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。（2）等代設(shè)計(jì)法各向同性各向異性金屬材料的破壞為塑性變形主導(dǎo)的屈服破壞屬于多尺度漸進(jìn)式韌性破壞即用傳統(tǒng)鋼制部件的結(jié)構(gòu)和性能做為復(fù)合材料部件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。（2等待設(shè)計(jì)中供選擇參考的層合板結(jié)構(gòu)形式等待設(shè)計(jì)中供選擇參考的層合板結(jié)構(gòu)形式是基于某一類（即選定幾種鋪層角）或某幾類層合板選取不同的定向?qū)颖人懦傻膶雍习逑盗校员砀裥问搅谐龈鱾€(gè)層合板在各種內(nèi)力作用下的強(qiáng)度或剛度值，以及所需的層數(shù)，供設(shè)計(jì)選擇。（3）層合板排序設(shè)計(jì)法是基于某一類（即選定幾種鋪層角）或某幾類層合板選取不同的定向復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件4.3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)PPPP梁桿板殼PPPP梁桿板殼圓柱殼扭力軸板容器結(jié)構(gòu)的基本元素：連桿、拉桿、梁、平板、圓柱殼一般結(jié)構(gòu)件：骨架結(jié)構(gòu)時(shí)（如桁架、框架）硬殼結(jié)構(gòu)形式（全硬殼結(jié)構(gòu)，半硬殼機(jī)構(gòu)）和薄壁結(jié)構(gòu)圓柱殼扭力軸板容器結(jié)構(gòu)的基本元素：連桿、拉桿、梁、平板、圓柱空間點(diǎn)陣復(fù)合材料結(jié)構(gòu)先進(jìn)格柵增強(qiáng)結(jié)構(gòu)(AGS),NASALangley研究中心研究人員把先進(jìn)格柵增強(qiáng)結(jié)構(gòu)技術(shù)列入未來航天結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展的六大方向之一的低成本結(jié)構(gòu)技術(shù)之內(nèi)；美國空間實(shí)驗(yàn)室把AGS技術(shù)列為迎接未來空間系統(tǒng)技術(shù)挑戰(zhàn)的四大結(jié)構(gòu)技術(shù)之一，這項(xiàng)技術(shù)未來在航天器燃料儲(chǔ)箱、機(jī)身等大型復(fù)雜部件應(yīng)用?？臻g點(diǎn)陣復(fù)合材料結(jié)構(gòu)先進(jìn)格柵增強(qiáng)結(jié)構(gòu)(AGS),NASA

X-Cor夾層結(jié)構(gòu)：兩片復(fù)合材料板之間的一個(gè)泡沫基體，其中由Z-Fiber針狀纖維構(gòu)成四方形的衍架網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。X-Cor夾層結(jié)構(gòu)：兩片復(fù)合材料板之間的一個(gè)泡沫基體，新型的K-Cor結(jié)構(gòu)

pin在兩側(cè)壓平，pin與面板結(jié)合力更強(qiáng)，面板可以是復(fù)合材料也可以是金屬新型的K-Cor結(jié)構(gòu)

pin在兩側(cè)壓平，pin與面板結(jié)合力3.受動(dòng)力荷載作用的結(jié)構(gòu)（橋梁、吊車梁）3.受動(dòng)力荷載作用的結(jié)構(gòu)（橋梁、吊車梁）復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件1）按使用載荷設(shè)計(jì)、按設(shè)計(jì)載荷校核2）按使用載荷設(shè)計(jì)對應(yīng)的許用值稱為使用許用值；按設(shè)計(jì)載荷校核對應(yīng)的許用值稱為設(shè)計(jì)許用值。1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則稱為材料的許用應(yīng)力n為安全系數(shù)

屈服強(qiáng)度1）按使用載荷設(shè)計(jì)、按設(shè)計(jì)載荷校核1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則稱3）復(fù)合材料的失效準(zhǔn)則只適用于單層結(jié)構(gòu)，一般采用蔡-胡失效準(zhǔn)則。正交化，相互作用系數(shù)未規(guī)定時(shí)采用-0.5。4）沒有剛度要求的一般部位，材料彈性常數(shù)數(shù)據(jù)可采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)和平均值；有剛度要求的重要部位需要選取B基準(zhǔn)值。3）復(fù)合材料的失效準(zhǔn)則只適用于單層結(jié)構(gòu)，一般采用蔡-胡失復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件許用值是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素之一，是判斷結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基準(zhǔn)，正確的確定許用值是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算的重要任務(wù)之一.安全系數(shù)的確定也是一項(xiàng)非常重要的工作。3.許用值與安全系數(shù)的確定許用值是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素之一，是判斷結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基準(zhǔn)，正確的a:開孔試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)，測定斷裂應(yīng)變，并除以安全系數(shù)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。

（1）拉伸時(shí)使用許用值

取由下述三種情況得到的較小值b:非缺口試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)，測定基體不出現(xiàn)明顯裂紋所能達(dá)到的最大應(yīng)變值，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。c:開孔試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行拉伸兩倍疲勞壽命試驗(yàn)，測定期所能達(dá)到的最大應(yīng)變值，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。

a:開孔試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)，測定斷裂應(yīng)變，并除B：壓縮時(shí)使用許用值的確定方法a:低速?zèng)_擊后試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，測定破壞應(yīng)變，并除以安全系數(shù)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。b:帶銷開孔試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，測定破壞應(yīng)變，并除以安全系數(shù)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。c:低速?zèng)_擊后試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行壓縮兩倍疲勞壽命試驗(yàn)，測定其所能達(dá)到的最大應(yīng)變值，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。B：壓縮時(shí)使用許用值的確定方法b:帶銷開孔試樣在環(huán)境條件下進(jìn)a：±45°層合板試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行反復(fù)加載卻載的拉伸（或壓縮）疲勞試驗(yàn)，并逐漸加大峰值載荷的量值，測定無殘余應(yīng)變下最大剪切應(yīng)變值，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。C：剪切時(shí)使用許用值的確定方法b：±45°層合板試樣在環(huán)境條件下經(jīng)小載荷加載卻載數(shù)次后，將其單調(diào)的拉伸至破壞，測定其各級小載荷下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，并確定線性段的最大剪切應(yīng)變值，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。a：±45°層合板試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行反復(fù)加載卻載的拉伸（在保證安全的條件下，應(yīng)盡可能降低安全系數(shù)。①載荷的穩(wěn)定性②材料性質(zhì)的均勻性和分散性③理論計(jì)算公式的近似性④構(gòu)件的重要性與危險(xiǎn)程度⑤加工工藝的準(zhǔn)確性⑥無損檢驗(yàn)的局限性⑦使用環(huán)境條件（2）安全系數(shù)的確定在保證安全的條件下，應(yīng)盡可能降低安全系數(shù)。（2）安全系數(shù)的確

工藝性包括構(gòu)件的制造工藝性和裝配工藝性:（1）構(gòu)件的拐角應(yīng)具有較大的圓角半徑；（2）對于外形復(fù)雜的復(fù)合材料構(gòu)件設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮制造工藝上的難易程度，如可采合理的分離面分成兩個(gè)或兩個(gè)以上構(gòu)件；2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的工藝要求工藝性包括構(gòu)件的制造工藝性和裝配工藝性:2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考（3）結(jié)構(gòu)件的兩面角應(yīng)設(shè)計(jì)成直角或鈍角；（4）構(gòu)件的表面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)使該表面為貼膜面；（5）復(fù)合材料的壁厚一般應(yīng)控制在7.5mm以下；（6）機(jī)械連接區(qū)的連接板應(yīng)盡量在表面鋪貼一層織物鋪層。（7）為了減少裝配工作量，在工藝上可能的條件下應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成整體性。（3）結(jié)構(gòu)件的兩面角應(yīng)設(shè)計(jì)成直角或鈍角；實(shí)例

張家界景區(qū)游覽車復(fù)合材料車體的手糊成型實(shí)例張家界景區(qū)游覽車復(fù)合材料車體的手糊成型復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件（1）景區(qū)游覽車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析游覽車外形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，尺寸較大；車體分成三部分：車頂、車座和裙邊；車座和裙邊外表面光滑，車頂兩面光滑；車頂、車座和裙邊分別整體成型，然后再連接安裝成整體；每節(jié)車箱需要承受四個(gè)游客的體重對車廂車座的作用；車架和動(dòng)力傳動(dòng)部分采用金屬材料，其余均為復(fù)合材料；車體能夠經(jīng)受住一定的外力沖擊；（1）景區(qū)游覽車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析游覽車外形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，尺寸較（2）選擇復(fù)合材料制備游覽車的優(yōu)勢：（3）游覽車的力學(xué)分析：復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)，減重效果明顯；復(fù)合材料耐腐蝕性、抗沖擊性、抗疲勞性強(qiáng)；復(fù)合材料具有一次整體成型優(yōu)勢。行駛速度控制在12km/h，外形設(shè)計(jì)不考慮氣動(dòng)影響；游覽車在起動(dòng)、加減速或停止過程中產(chǎn)生的加速度慣性力對車廂的車頂和車座的結(jié)合部以及車頂?shù)南聫澢慨a(chǎn)生應(yīng)力作用；乘客的體重對游覽車的車座的壓力作用；（2）選擇復(fù)合材料制備游覽車的優(yōu)勢：（3）游覽車的力學(xué)分析：（4）各分部件設(shè)計(jì)①復(fù)合材料車頂：車頂側(cè)面為敞開式，前后兩端為開口式；車頂邊沿設(shè)計(jì)有向內(nèi)表面突出的縱橫向加強(qiáng)筋；每個(gè)車頂?shù)馁|(zhì)量小于45kg，經(jīng)過計(jì)算的玻璃鋼的壁厚平均為5.5mm，但實(shí)際厚度只有4.5mm，加強(qiáng)筋的截面尺寸為30mm×15mm；（4）各分部件設(shè)計(jì)車頂側(cè)面為敞開式，前后兩端為開口式；②復(fù)合材料車座：承受整個(gè)車體和乘客的重量；車座由底板、邊板和座椅等部分組成，一次整體成型；車座底板設(shè)計(jì)成單層實(shí)心結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)厚度10mm，而邊板部分設(shè)計(jì)成雙層空心結(jié)構(gòu)，內(nèi)部由襯板連接成整體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)壁厚5mm左右；其余大部分區(qū)域的設(shè)計(jì)厚度大約在4.5mm-5.5mm左右，有些部位需用加強(qiáng)筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)；②復(fù)合材料車座：承受整個(gè)車體和乘客的重③復(fù)合材料裙邊避免車座底部的動(dòng)力、電器和其它連接機(jī)構(gòu)外露；使整個(gè)車體更加美觀；承載要求不高，可一次整體成型；實(shí)際設(shè)計(jì)成組合式，便于裝、拆、卸等要求；大部分設(shè)計(jì)壁厚3mm，邊緣與車座連接處為5mm。（5）部件連接車頂與車座采用膠粘劑粘接與密布鉚釘相連接方案，連接縫用裝飾銅帶遮蓋；車座底板與車架間采用螺栓連接（壓力、剪力）；車座與裙邊采用鉚釘鉚接；③復(fù)合材料裙邊（5）部件連接4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)考慮的其它因素：（1）熱應(yīng)力為了減少熱應(yīng)力，在復(fù)合材料連接中可采用熱膨脹系數(shù)較小的鈦合金4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)考慮的其它因素：（1）熱應(yīng)力為了減少熱應(yīng)力，（2）防腐蝕這里是指碳纖維復(fù)合材料與金屬之間的電位差使得金屬都有很大的電化腐蝕作用，因此需要采取某種形式的隔離措施加以克服。（2）防腐蝕（3）防雷擊碳纖維復(fù)合材料是半導(dǎo)體材料，比金屬構(gòu)件容易受雷擊損傷。加鋁箔或網(wǎng)狀表面層，或噴涂金屬層等。玻璃纖維復(fù)合材料和開芙拉復(fù)合材料相似，對內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)起不到屏蔽作用，需要采用加金屬箔、金屬網(wǎng)或金屬噴涂等。（3）防雷擊復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件（4）抗沖擊沖擊損傷是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中所需要考慮的主要損傷形式，沖擊后的壓縮強(qiáng)度是評價(jià)材料和改進(jìn)材料所需要考慮的主要性能指標(biāo)。（4）抗沖擊思考題材料復(fù)合效應(yīng)的分類有哪些，并簡單舉例說明。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟如何？思考題材料復(fù)合效應(yīng)的分類有哪些，并簡單舉例說明。第4章復(fù)合材料

設(shè)計(jì)原理第4章復(fù)合材料

設(shè)計(jì)原理4.1復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性復(fù)雜性靈活性剛度強(qiáng)度制造工藝4.1復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性復(fù)雜性靈活性剛度強(qiáng)度制造工藝（1）各向異性

正交各向異性

縱向（L）橫向（T）各向同性材料工程彈性常數(shù)：E、μ(G)正交各向異性工程彈性常數(shù)：性能是一點(diǎn)方向的函數(shù)

復(fù)合材料力學(xué)性能特點(diǎn)（1）各向異性縱向（L）各向同性材料工程彈性常數(shù)：E、μ(（2）非均質(zhì)性性能是位置的函數(shù)各向異性和非均質(zhì)性導(dǎo)致耦合變形和高溫固化翹曲變形非均質(zhì)性還將構(gòu)成復(fù)合材料力學(xué)性能的其它一些特性（2）非均質(zhì)性性能是位置的函數(shù)各向異性和非均質(zhì)性導(dǎo)致耦合變形拉彎耦合

拉剪耦合變形復(fù)雜性－耦合變形拉彎耦合拉剪耦合變形復(fù)雜性－耦合變形彎扭耦合各向同性材料強(qiáng)度指標(biāo)1個(gè)：（塑性材料）（脆性材料）正交各向異性強(qiáng)度指標(biāo)5個(gè)：屈服強(qiáng)度極限強(qiáng)度彎扭耦合各向同性材料強(qiáng)度指標(biāo)1個(gè)：（塑性材料）復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件（3）層間強(qiáng)度低bh（3）層間強(qiáng)度低bh4.1.2復(fù)合效應(yīng)一次函數(shù)y=kx+b叫線性函數(shù),它的圖象是一條直線。

非一次函數(shù)(如y=x2,

y=k/x,

y=sinx...)都叫非線性函數(shù),它們的圖象都不是直線。線性指量與量之間成正比關(guān)系非線性指量與量之間成曲線關(guān)系線性效應(yīng)非線性效應(yīng)4.1.2復(fù)合效應(yīng)一次函數(shù)y=kx+b叫線性函數(shù)不同復(fù)合效應(yīng)的類別不同復(fù)合效應(yīng)的類別串聯(lián)模型并聯(lián)模型基體增強(qiáng)體是復(fù)合材料所顯示的最典型的一種復(fù)合效應(yīng)。4.1.2.1平均效應(yīng)串聯(lián)模型并聯(lián)模型基體增強(qiáng)體是復(fù)合材料所顯示的最典型的一種復(fù)合ρc＝ρmVm+ρfVfEc=EmVm+EfVfKc—材料性能；Vi—為組分材料的體積分?jǐn)?shù)；c—復(fù)合材料；m—基體；f—增強(qiáng)體（功能體）Kc=∑KiVi（并聯(lián)模型）1/Kc

=∑Vi/Ki（串聯(lián)模型）Knc=∑KniViρc＝ρmVm+ρfVfKc—材料性能；Kc=∑KiVi（并復(fù)合材料的各組分在復(fù)合材料中，均保留本身的性質(zhì)，既無制約，也無補(bǔ)償。玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料與環(huán)氧樹脂的耐腐蝕性能基本相當(dāng)4.1.2.2平行效應(yīng)復(fù)合材料的各組分在復(fù)合材料中，均保留本身的性質(zhì)，既無制約，也組成復(fù)合材料的基體與增強(qiáng)體，在性能上互補(bǔ)，彌補(bǔ)各自的缺點(diǎn)，從而提高了綜合性能。4.1.2.3相補(bǔ)效應(yīng)適宜的結(jié)合脆性的高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)體韌性基體組成復(fù)合材料的基體與增強(qiáng)體，在性能上互補(bǔ)，彌補(bǔ)各自的缺點(diǎn)，從基體與增強(qiáng)體組成復(fù)合材料時(shí)，若組分間性能相互制約，限制了整體性能提高，則復(fù)合后顯示出相抵效應(yīng)。4.1.2.4相抵效應(yīng)脆性斷裂界面結(jié)合很強(qiáng)脆性的纖維脆性陶瓷基體基體與增強(qiáng)體組成復(fù)合材料時(shí)，若組分間性能相互制約，限制了整體（X/Y）·（Y/Z）＝X/Z

兩種具有轉(zhuǎn)換功能的組分復(fù)合在一起，有可能產(chǎn)生新的功能。4.1.2.2非線性效應(yīng)（1）相乘效應(yīng)（X/Y）·（Y/Z）＝X/Z兩種具有轉(zhuǎn)換功能的組分復(fù)合表4-1復(fù)合材料的乘積效應(yīng)表4-1復(fù)合材料的乘積效應(yīng)復(fù)合石墨粉高聚物變形-電阻效應(yīng)熱致變形自控發(fā)熱體復(fù)合石墨粉高聚物變形-電阻效應(yīng)熱致變形自控發(fā)熱體在一定條件下，復(fù)合材料中的一組分材料可以通過誘導(dǎo)作用使另一組分材料的結(jié)構(gòu)改變而改變整體性能或產(chǎn)生新的效應(yīng)。（2）誘導(dǎo)效應(yīng)例如：結(jié)晶的纖維增強(qiáng)體對非晶基體的誘導(dǎo)結(jié)晶或基體的晶形取向作用。在一定條件下，復(fù)合材料中的一組分材料可以通過誘導(dǎo)作用使另一組13320134滌綸纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料橫晶球晶21滌綸纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料橫晶球晶（3）系統(tǒng)效應(yīng)紅、黃、藍(lán)三色組成的彩色世界涂膜的硬度大于基體和膜層硬度之和指將不具備某種性能的諸組分通過特定的復(fù)合狀態(tài)復(fù)合后，使復(fù)合材料具有單個(gè)組分不具有的新性能。（3）系統(tǒng)效應(yīng)紅、黃、藍(lán)三色組成的彩色世界指將不具備某種性能它是指某一組分A具有一系列性能，與另一組分B復(fù)合后，能使A組分的大多數(shù)性能受到較大抑制，而使其中某一項(xiàng)性能在復(fù)合材料中突出地發(fā)揮。又稱強(qiáng)選擇效應(yīng)。（4）共振效應(yīng)利用這種效應(yīng)，可以根據(jù)外來的工作頻率，改變復(fù)合材料固有頻率而避免材料在工作時(shí)引起的破壞。對于吸波材料，同樣可以根據(jù)外來波長的頻率特征，調(diào)制復(fù)合材料頻率，達(dá)到吸收外來波的目的。它是指某一組分A具有一系列性能，與另一組分B復(fù)合后，能使A組例如，有關(guān)領(lǐng)域要求導(dǎo)電而不導(dǎo)熱的材料，就是通過選擇組元和復(fù)合狀態(tài)，在保留導(dǎo)體組元導(dǎo)電性的同時(shí)，抑制其導(dǎo)熱性而獲得的特殊功能材料。共振效應(yīng)在阻尼減振和電磁波吸收復(fù)合材料的研究和設(shè)計(jì)中獲得利用。例如，有關(guān)領(lǐng)域要求導(dǎo)電而不導(dǎo)熱的材料，就是通過選擇組元和復(fù)合4.2材料的設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)類型4.2.1材料的使用性能和設(shè)計(jì)目標(biāo)①力學(xué)性能②物理性能③化學(xué)性能性能要求約束條件4.2材料的設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)類型4.2.1材料的使用性能和4.2.2復(fù)合材料的設(shè)計(jì)類型安全設(shè)計(jì)單項(xiàng)性能設(shè)計(jì)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)等剛度設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)4.2.2復(fù)合材料的設(shè)計(jì)類型安全設(shè)計(jì)單項(xiàng)性能設(shè)計(jì)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)復(fù)合材料是一種結(jié)構(gòu)材料一次結(jié)構(gòu)二次結(jié)構(gòu)三次結(jié)構(gòu)4.3.1復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程復(fù)合材料是一種結(jié)構(gòu)材料一次結(jié)構(gòu)二次結(jié)構(gòu)三次結(jié)構(gòu)4.3.1復(fù)合復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件復(fù)合材料設(shè)計(jì)的基本步驟以確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度復(fù)合材料設(shè)計(jì)的基本步驟以確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度（1）明確設(shè)計(jì)條件：性能要求，載荷要求，環(huán)境條件，形狀限制等。（2）材料設(shè)計(jì)：原材料選擇，鋪層性能確定，復(fù)合材料層合板的設(shè)計(jì)。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):典型結(jié)構(gòu)件（桿、梁、板、殼）的設(shè)計(jì)等，以及復(fù)合材料（衍梁、鋼架）的設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟：（1）明確設(shè)計(jì)條件：性能要求，載荷要求，環(huán)境條件，形狀限制等①結(jié)構(gòu)所能承受的各種載荷，確保使用期內(nèi)的安全②對結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的限制，提供附件的空間③

隔絕外界的環(huán)境狀態(tài)而保護(hù)內(nèi)部物體2.復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件（1）性能要求①結(jié)構(gòu)所能承受的各種載荷，確保使用期內(nèi)的安全2.復(fù)合材料結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的性能飛機(jī)火箭、船舶、車輛結(jié)構(gòu)質(zhì)量化工裝置耐腐蝕性雷達(dá)罩、天線電磁性能防雷擊飛行器結(jié)構(gòu)的性能飛機(jī)火箭、船舶、車輛結(jié)構(gòu)質(zhì)量化工裝置耐腐蝕性雷達(dá)罩例如，風(fēng)扇葉片由于旋轉(zhuǎn)式的慣性力將引起拉應(yīng)力（2）載荷情況靜載荷動(dòng)載荷瞬時(shí)作用載荷沖擊載荷交變載荷例如，風(fēng)扇葉片由于旋轉(zhuǎn)式的慣性力將引起拉應(yīng)力（2）載荷情況靜在靜載荷作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度；在沖擊載荷下要求結(jié)構(gòu)有一定的韌性；交變載荷下要求結(jié)構(gòu)有耐疲勞性能。在靜載荷作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度；a力學(xué)條件：加速度、沖擊、振動(dòng)、聲音等b物理?xiàng)l件：壓力、溫度、濕度等c氣象條件：風(fēng)雨、冰雹、日光等d大氣條件：放射線、霉菌、鹽霧、風(fēng)沙等（3）環(huán)境條件影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度影響結(jié)構(gòu)的腐蝕、磨損、老化等a力學(xué)條件：加速度、沖擊、振動(dòng)、聲音等（3）環(huán)境條件影響結(jié)構(gòu)（4）結(jié)構(gòu)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性可靠性是指結(jié)構(gòu)在所規(guī)定的使用壽命內(nèi)，在給予的載荷情況和環(huán)境條件下，充分實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的性能時(shí)結(jié)構(gòu)正常工作的能力，這種能力用一種概率來度量稱為可靠度。結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度可靠性和結(jié)構(gòu)疲勞壽命可靠性。（4）結(jié)構(gòu)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性可靠性是指結(jié)構(gòu)在所規(guī)定的使用壽命內(nèi)成本可靠性總成本初期成本維修成本總成本最低時(shí)的可靠性最為合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性最終主要表現(xiàn)在可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面成本可靠性總成本初期成本維修成本總成本最低時(shí)的可靠性最為合理4.3.3材料設(shè)計(jì)原材料選擇單層性能的確定層合板設(shè)計(jì)4.3.3材料設(shè)計(jì)原材料選擇4.3.3.1原材料選擇原則①比強(qiáng)度、比剛度高的原則②材料與結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境相適應(yīng)的原則③滿足結(jié)構(gòu)的特殊性能要求的原則④滿足工藝性要求的原則⑤性價(jià)比高的原則4.3.3.1原材料選擇原則①比強(qiáng)度、比剛度高的原則①結(jié)構(gòu)透波、吸波

②結(jié)構(gòu)的高剛度

③結(jié)構(gòu)有高的抗沖擊性

④結(jié)構(gòu)低溫工作性能

⑤結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性⑥既高強(qiáng)度又剛度4.3.3.2纖維選擇E或S玻璃纖維、開芙拉纖維、氧化鋁纖維高模量碳纖維或硼纖維玻璃纖維或開芙拉纖維碳纖維開芙拉纖維或碳纖維碳纖維或硼纖維①結(jié)構(gòu)透波、吸波

②結(jié)構(gòu)的高剛度

③結(jié)構(gòu)有高的抗沖擊性

④結(jié)按比強(qiáng)度、比剛度和性價(jià)比選取各種絲纖維的比強(qiáng)度、比剛度、性價(jià)比和斷裂伸長率按比強(qiáng)度、比剛度和性價(jià)比選取各種絲纖維的比強(qiáng)度、比剛度、性價(jià)4.3.3.3基體選擇按使用環(huán)境條件選材按照所要求的性能選材按制品的受力類型和作用方式選材按使用對象選材按用途分類選材4.3.3.3基體選擇按使用環(huán)境條件選材2.單層性能的確定單層的剛度單層的強(qiáng)度單層的三維應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系正軸剛度偏軸剛度2.單層性能的確定單層的剛度正軸剛度彈性對稱面1、2、3－主方向彈性對稱面1、2、3－主方向單層樹脂含量的確定Mf—分別為纖維、樹脂的質(zhì)量百分比；ρf,，ρm—分別為纖維、樹脂密度

Vf——纖維體積含量單層樹脂含量的確定Mf—分別為纖維、樹脂的質(zhì)量百分比；一般來講纖維體積份數(shù)在0.4-0.7Vf太小，達(dá)不到增強(qiáng)基體的效果，反而因纖維的存在和斷裂消弱了基體的強(qiáng)度Vf太大，超過0.785后，對正方點(diǎn)陣排列纖維來說，彼此接觸，對隨機(jī)排列來說纖維密集，基體的粘結(jié)作用變得很差，材料脆性增大，斷裂韌性明顯下降一般來講纖維體積份數(shù)在0.4-0.7單向排布連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料單向排布連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料＋＋＋＋單層板的剛度單層板的剛度纖維1121LL基體基體剛度的材料力學(xué)分析方法EL的確定：混合率表達(dá)式與試驗(yàn)的吻合程度80-90%并聯(lián)模型纖維1121LL基體基體剛度的材料力學(xué)分析方法EL的確剛度的材料力學(xué)分析方法纖維221基體基體2WET的確定：串聯(lián)模型與試驗(yàn)值相比，較小，由于纖維隨機(jī)排列，兼有串聯(lián)和并聯(lián)的成分剛度的材料力學(xué)分析方法纖維221基體基體2WET的確定：正交層的工程彈性常數(shù)公式正交層的工程彈性常數(shù)公式1.各向同性材料

塑性材料－屈服極限σs脆性材料－強(qiáng)度極限σb2.正交各向異性單層Xt

－縱向拉伸強(qiáng)度Xc

－縱向壓縮強(qiáng)度Yt

－橫向拉伸強(qiáng)度Yc

－橫向壓縮強(qiáng)度S－面內(nèi)剪切強(qiáng)度單層的強(qiáng)度1.各向同性材料塑性材料－屈服極限σs2.正交各向異性單（3）強(qiáng)度的預(yù)測公式縱向拉伸強(qiáng)度公式：

σfmax—纖維最大拉伸應(yīng)力；σmmax—基體最大拉伸應(yīng)力

(σa)εfmax—基體應(yīng)變等于纖維最大拉應(yīng)變時(shí)應(yīng)力

Vf—

纖維體積含量；Vfmax—強(qiáng)度由纖維控制的最小纖維體積含量（3）強(qiáng)度的預(yù)測公式縱向拉伸強(qiáng)度公式：σfmax—纖維最大fmaxfmaxfmaxfmax基體控制纖維控制復(fù)合材料的強(qiáng)度（最大復(fù)合材料應(yīng)力）作為纖維體積含量的函數(shù)給出基體控制纖維控制xt兩式連立可得到纖維控制復(fù)合材料強(qiáng)度所需的最小纖維體積含量Vfmax基體控制纖維控制復(fù)合材料的強(qiáng)度（最大復(fù)合材料應(yīng)力）作為纖維體縱向壓縮強(qiáng)度公式：

Ef—纖維彈性模量；Gm—基體剪切彈性模量

Em

—基體彈性模量；Vf—

纖維體積含量；縱向壓縮強(qiáng)度公式：Ef—纖維彈性模量；Gm—基體剪切彈性模單層的失效準(zhǔn)則失效準(zhǔn)則應(yīng)該滿足下列幾項(xiàng)要求：①失效準(zhǔn)則應(yīng)具有明確的物理意義，它在應(yīng)力空間所確定的曲面必須是有界；②失效準(zhǔn)則中的材料常數(shù)應(yīng)該可以用最簡單的實(shí)驗(yàn)來確定，且數(shù)量最少；③失效準(zhǔn)則應(yīng)盡可能簡單，便于使用；④失效準(zhǔn)則同實(shí)驗(yàn)結(jié)果能滿意的相符。復(fù)合材料強(qiáng)度準(zhǔn)則要更解決的問題——利用可以確定的幾個(gè)單向基本強(qiáng)度，判定復(fù)合材料在偏軸狀態(tài)和各種應(yīng)力組合狀態(tài)下的強(qiáng)度。進(jìn)行復(fù)合材料的組合應(yīng)力實(shí)驗(yàn)是相當(dāng)困難的。單層的失效準(zhǔn)則失效準(zhǔn)則應(yīng)該滿足下列幾項(xiàng)要求：復(fù)合材料強(qiáng)度準(zhǔn)則（1）最大應(yīng)力準(zhǔn)則式中，工作應(yīng)力為代數(shù)值，基本強(qiáng)度為絕對值。上述表達(dá)式左邊的量都小于右邊的量，則表示單層未失效；只要滿足式（2-58）中任何一個(gè)，則認(rèn)為材料已經(jīng)失效。未考慮各應(yīng)力分量對材料強(qiáng)度的相互影響。當(dāng)作用應(yīng)力在偏軸向，必須轉(zhuǎn)換到正軸向。t（1）最大應(yīng)力準(zhǔn)則式中，t1例：考慮單向纖維單層板，假設(shè)強(qiáng)度為：其應(yīng)力場為：最大主應(yīng)力低于最大強(qiáng)度，但2比Y大，在2方向上破壞。正交各向異性材料強(qiáng)度隨方向不同變化；拉伸和壓縮失效的機(jī)理不同；面內(nèi)剪切強(qiáng)度也是獨(dú)立的。21例：考慮單向纖維單層板，假設(shè)強(qiáng)度為：其應(yīng)力場為：最大主應(yīng)力2.最大應(yīng)變失效準(zhǔn)則最大應(yīng)變失效準(zhǔn)則認(rèn)為復(fù)合材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)入破壞的主要原因是材料各正軸方向的應(yīng)變值達(dá)到了各基本強(qiáng)度值所對應(yīng)的應(yīng)變值，其失效準(zhǔn)則為線彈性假設(shè)

最大應(yīng)變準(zhǔn)則考慮了另外一個(gè)彈性主方向應(yīng)力的影響。2.最大應(yīng)變失效準(zhǔn)則最大應(yīng)變失效準(zhǔn)則認(rèn)為復(fù)合材料在復(fù)雜應(yīng)力3.蔡－希爾（Tsai－Hill）失效準(zhǔn)則Mises屈服準(zhǔn)則為單軸下的屈服極限F、G、H、L、M、N－各向異性系數(shù)將六個(gè)基本強(qiáng)度X,Y,Z,S23,S31,S12代入求各向異性系數(shù)3.蔡－希爾（Tsai－Hill）失效準(zhǔn)則為單軸下的屈服極2-3平面為各向同性面1.將X、Y、S聯(lián)系在一個(gè)方程中，充分考慮到他們之間的相互作用；2.對拉壓強(qiáng)度不同的材料，失效準(zhǔn)則不能用同一個(gè)表達(dá)式同時(shí)表達(dá)拉壓應(yīng)力兩種情況。

2-3平面為各向同性面1.將X、Y、S聯(lián)系在一個(gè)方程中，充分4.霍夫曼失效準(zhǔn)則對拉壓強(qiáng)度不同的材料，用同一個(gè)表達(dá)式同時(shí)給出。4.霍夫曼失效準(zhǔn)則對拉壓強(qiáng)度不同的材料，用同一個(gè)表達(dá)式同時(shí)5.蔡－胡（Tsai－Wu）失效準(zhǔn)則

對于平面應(yīng)力狀態(tài)下的正交各向異性單向板（或單層可以簡化為對于平面應(yīng)力狀態(tài)下的正交各向異性單向板（或單層可以簡化為5.蔡－胡（Tsai－Wu）失效準(zhǔn)則對于平面應(yīng)力3.復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)3.復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)鋪層的取向鋪設(shè)順序各定向?qū)酉鄬τ诳倢訑?shù)的百分比和總層數(shù)。復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì)通常又稱為鋪層設(shè)計(jì)。層合板設(shè)計(jì)原則鋪層的取向?qū)雍习逶O(shè)計(jì)原則單向及準(zhǔn)各向同性板的鋪層結(jié)構(gòu)單向及準(zhǔn)各向同性板的鋪層結(jié)構(gòu)①鋪層定向原則在滿足受力的情況下，鋪層取向數(shù)應(yīng)盡量少，以簡化設(shè)計(jì)和施工的工作量。一般多選擇0°90°

和

±45°4種鋪層方向。②均衡對稱鋪設(shè)原則除了特殊需要外，結(jié)構(gòu)一般均設(shè)計(jì)成均衡對稱層合板形式，以避免拉-剪、拉-彎耦合而引起固化后的翹曲等變形。

(1)層合板設(shè)計(jì)的一般原則①鋪層定向原則(1)層合板設(shè)計(jì)的一般原則③鋪層取向按承載選取原則鋪層的纖維軸向應(yīng)盡可能與內(nèi)力的拉、壓方向一致，以最大限度利用纖維軸向的高性能。④鋪層最小比例原則為使復(fù)合材料的基體沿各個(gè)方向均不受載，對于由方向?yàn)?°、90°、±45°鋪層組成的層合板，其任一方向的最小鋪層比例應(yīng)大于6%-10%

。

(1)層合板設(shè)計(jì)的一般原則③鋪層取向按承載選取原則(1)層合板設(shè)計(jì)的一般原則⑤鋪設(shè)順序原則A：應(yīng)使各定向單層盡量沿層合板厚度均勻分布，避免將同一鋪層的鋪層集中放置。如果不得不使用時(shí)，一般不超過4層，以減少兩種定向?qū)拥拈_裂和邊緣分層B：如果層合板中含有±45°層、0°層和90°層，應(yīng)盡量在+45°層和-45°層之間用0°層或90°層隔開，在0°層和90°層之間用+45°層或-45°層隔開，以降低層間應(yīng)力。(1)層合板設(shè)計(jì)的一般原則⑤鋪設(shè)順序原則(1)層合板設(shè)計(jì)的一般原則復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件⑥沖擊載荷區(qū)設(shè)計(jì)原則沖擊載荷區(qū)層合板應(yīng)有足夠多的0°，也要有一定的45°，必要時(shí)要進(jìn)行局部加強(qiáng)，以確保足夠的強(qiáng)度。⑦防邊緣分層破壞原則沿邊緣區(qū)包一層玻璃布，以防止邊緣分層破壞。⑥沖擊載荷區(qū)設(shè)計(jì)原則⑧抗局部屈曲設(shè)計(jì)原則對于有可能形成局部屈曲的區(qū)域，將±45°盡量鋪設(shè)在層合板的表面，可提高局部屈曲強(qiáng)度。

⑨連接區(qū)設(shè)計(jì)原則應(yīng)使與載荷方向成±45°的鋪層比例≥40%，與載荷方向一致的鋪層比例大于30%，以保證連接區(qū)有足夠的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度，同時(shí)也有利于擴(kuò)散載荷和減少孔的應(yīng)力集中。

⑧抗局部屈曲設(shè)計(jì)原則復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件⑩

變厚度設(shè)計(jì)原則在結(jié)構(gòu)變厚度區(qū)域，鋪層數(shù)遞增或遞減應(yīng)形成臺(tái)階逐漸變化，因?yàn)楹穸鹊耐蛔儠?huì)引起應(yīng)力集中。要求每個(gè)臺(tái)階寬度大于或等于2.5mm。為防止臺(tái)階處剝離破壞，表面應(yīng)由連續(xù)鋪層覆蓋層。⑩變厚度設(shè)計(jì)原則復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件即用傳統(tǒng)鋼制部件的結(jié)構(gòu)和性能做為復(fù)合材料部件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。（2）等代設(shè)計(jì)法各向同性各向異性金屬材料的破壞為塑性變形主導(dǎo)的屈服破壞屬于多尺度漸進(jìn)式韌性破壞即用傳統(tǒng)鋼制部件的結(jié)構(gòu)和性能做為復(fù)合材料部件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。（2等待設(shè)計(jì)中供選擇參考的層合板結(jié)構(gòu)形式等待設(shè)計(jì)中供選擇參考的層合板結(jié)構(gòu)形式是基于某一類（即選定幾種鋪層角）或某幾類層合板選取不同的定向?qū)颖人懦傻膶雍习逑盗?，以表格形式列出各個(gè)層合板在各種內(nèi)力作用下的強(qiáng)度或剛度值，以及所需的層數(shù)，供設(shè)計(jì)選擇。（3）層合板排序設(shè)計(jì)法是基于某一類（即選定幾種鋪層角）或某幾類層合板選取不同的定向復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件4.3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)PPPP梁桿板殼PPPP梁桿板殼圓柱殼扭力軸板容器結(jié)構(gòu)的基本元素：連桿、拉桿、梁、平板、圓柱殼一般結(jié)構(gòu)件：骨架結(jié)構(gòu)時(shí)（如桁架、框架）硬殼結(jié)構(gòu)形式（全硬殼結(jié)構(gòu)，半硬殼機(jī)構(gòu)）和薄壁結(jié)構(gòu)圓柱殼扭力軸板容器結(jié)構(gòu)的基本元素：連桿、拉桿、梁、平板、圓柱空間點(diǎn)陣復(fù)合材料結(jié)構(gòu)先進(jìn)格柵增強(qiáng)結(jié)構(gòu)(AGS),NASALangley研究中心研究人員把先進(jìn)格柵增強(qiáng)結(jié)構(gòu)技術(shù)列入未來航天結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展的六大方向之一的低成本結(jié)構(gòu)技術(shù)之內(nèi)；美國空間實(shí)驗(yàn)室把AGS技術(shù)列為迎接未來空間系統(tǒng)技術(shù)挑戰(zhàn)的四大結(jié)構(gòu)技術(shù)之一，這項(xiàng)技術(shù)未來在航天器燃料儲(chǔ)箱、機(jī)身等大型復(fù)雜部件應(yīng)用?？臻g點(diǎn)陣復(fù)合材料結(jié)構(gòu)先進(jìn)格柵增強(qiáng)結(jié)構(gòu)(AGS),NASA

X-Cor夾層結(jié)構(gòu)：兩片復(fù)合材料板之間的一個(gè)泡沫基體，其中由Z-Fiber針狀纖維構(gòu)成四方形的衍架網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。X-Cor夾層結(jié)構(gòu)：兩片復(fù)合材料板之間的一個(gè)泡沫基體，新型的K-Cor結(jié)構(gòu)

pin在兩側(cè)壓平，pin與面板結(jié)合力更強(qiáng)，面板可以是復(fù)合材料也可以是金屬新型的K-Cor結(jié)構(gòu)

pin在兩側(cè)壓平，pin與面板結(jié)合力3.受動(dòng)力荷載作用的結(jié)構(gòu)（橋梁、吊車梁）3.受動(dòng)力荷載作用的結(jié)構(gòu)（橋梁、吊車梁）復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件1）按使用載荷設(shè)計(jì)、按設(shè)計(jì)載荷校核2）按使用載荷設(shè)計(jì)對應(yīng)的許用值稱為使用許用值；按設(shè)計(jì)載荷校核對應(yīng)的許用值稱為設(shè)計(jì)許用值。1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則稱為材料的許用應(yīng)力n為安全系數(shù)

屈服強(qiáng)度1）按使用載荷設(shè)計(jì)、按設(shè)計(jì)載荷校核1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則稱3）復(fù)合材料的失效準(zhǔn)則只適用于單層結(jié)構(gòu)，一般采用蔡-胡失效準(zhǔn)則。正交化，相互作用系數(shù)未規(guī)定時(shí)采用-0.5。4）沒有剛度要求的一般部位，材料彈性常數(shù)數(shù)據(jù)可采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)和平均值；有剛度要求的重要部位需要選取B基準(zhǔn)值。3）復(fù)合材料的失效準(zhǔn)則只適用于單層結(jié)構(gòu)，一般采用蔡-胡失復(fù)合材料設(shè)計(jì)原理課件許用值是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素之一，是判斷結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基準(zhǔn)，正確的確定許用值是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算的重要任務(wù)之一.安全系數(shù)的確定也是一項(xiàng)非常重要的工作。3.許用值與安全系數(shù)的確定許用值是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素之一，是判斷結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基準(zhǔn)，正確的a:開孔試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)，測定斷裂應(yīng)變，并除以安全系數(shù)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。

（1）拉伸時(shí)使用許用值

取由下述三種情況得到的較小值b:非缺口試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)，測定基體不出現(xiàn)明顯裂紋所能達(dá)到的最大應(yīng)變值，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。c:開孔試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行拉伸兩倍疲勞壽命試驗(yàn)，測定期所能達(dá)到的最大應(yīng)變值，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。

a:開孔試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)，測定斷裂應(yīng)變，并除B：壓縮時(shí)使用許用值的確定方法a:低速?zèng)_擊后試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，測定破壞應(yīng)變，并除以安全系數(shù)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。b:帶銷開孔試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，測定破壞應(yīng)變，并除以安全系數(shù)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得到使用許用值。c:低速?zèng)_擊后試樣在環(huán)境條件下進(jìn)行壓縮兩倍疲勞壽命試