论文摘要
纤维复合材料是由高强度、低密度的纤维材料(如Graphite Kevlar)与基体(如Epoxy、BMI、PEEK树脂)复合制成的新型复合材料。与传统工程材料(如钢、铝)相比，复合材料具有许多突出的特点或优点。一方面，纤维复合材料具有优异的力学及化学性能，如比强度、比模量高，耐疲劳、破损安全性能好，阻尼减震、降噪声性能优异，化学性能稳定，耐腐蚀，而且具有可设计性。另一方面，复合材料的制造工艺性好，便于整体成型及一次成型，可以大大减少模具数目，节省连接和装配时间，降低制造成本，所以使其备受工程界青睐。本文从复合材料的力学性能、破坏形式上对纤维复合材料尤其是正交层合板进行研究。传统的研究中，都是基于剪切滞迟理论而建立的剪切滞迟模型，仅仅分析了层合板在单向拉伸荷载下的力学效应、裂纹扩展，如应力应变之间的关系，裂纹密度对应力应变的影响，层间分层对应力应变的影响等，但是这种荷载形式与实际工程中的实际荷载形式相差太远，不能很好的解决工程中遇到的实际问题，而本文为了解决这一缺点，从与实际荷载形式更相近的双向拉伸荷载入手，研究了层合板在双向拉伸荷载下，0°层和90°层基体同时开裂的位移应力，做了以下工作：1．基于剪滞理论建立了一个剪滞分析模型，假设正交层合板基体内横向裂纹达到特征饱和损伤状态时，层合板在两个受拉方向上的位移都沿层合板厚度按抛物线分布，分别取0°层和90°层单元体，考虑单元体的平衡而得到平衡方程，引入平均应力和平均位移的概念，利用剪切滞迟理论研究了层合板中的应力分布，推导出一组偏微分方程。假设只有90°层基体开裂，从而得到平均应力、层间剪应力的解析解。2．运用差分解法求解此偏微分方程的数值解，通过三组算例的数值解证实了此模型的正确性和所建立微分方程的可解性。3．基于剪滞理论，建立了一个分层剪滞分析模型，研究正交叠层板在双向拉伸荷载作用下，0°层和90°层横向基体同时开裂的问题，求得每一子层位移、应力分布。