增強(qiáng)材料性狀

纖維增強(qiáng)材料由纖維、基體和界面層組成，各向異性與非均勻性是其強(qiáng)度的主要特點(diǎn)。根據(jù)纖維和基體材料種類以及復(fù)合工藝的不同，強(qiáng)度性能也不相同。碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧是航空航天領(lǐng)域應(yīng)用最廣、制備工藝和理論分析最成熟的纖維增強(qiáng)材料。纖維的拉伸強(qiáng)度比環(huán)氧樹(shù)脂與界面粘結(jié)強(qiáng)度大得多，它的縱向拉伸強(qiáng)度Xt遠(yuǎn)大于橫向拉伸強(qiáng)度Y與縱橫剪切強(qiáng)度S?？v向拉伸強(qiáng)度Xt也比縱向壓縮強(qiáng)度Xc大得多，原因是纖維容易發(fā)生局部微屈曲或彎折。預(yù)測(cè)單向纖維增強(qiáng)材料（單層板）破壞的強(qiáng)度理論有最大應(yīng)力準(zhǔn)則和最大應(yīng)變準(zhǔn)則。此外，為考慮X、Y、S三者的綜合影響，還建立了若干各向異性強(qiáng)度理論。最著名的是蔡–希爾準(zhǔn)則和諾里斯準(zhǔn)則；考慮拉壓強(qiáng)度不同的強(qiáng)度理論有蔡–吳應(yīng)力張量多項(xiàng)式理論和霍夫曼準(zhǔn)則等。實(shí)際應(yīng)用中，纖維增強(qiáng)材料通常是多向纖維鋪設(shè)層合板。層合板的強(qiáng)度分析比單向板（單層板）要復(fù)雜些。在面內(nèi)載荷作用下，通常是某個(gè)單層最先破壞，其他各層完好無(wú)損，并能繼續(xù)承載。隨著載荷加大，相繼發(fā)生下一個(gè)較弱單層破壞，直至最終破壞。強(qiáng)度分析時(shí)要采用逐步加載，多次降級(jí)法。首先對(duì)無(wú)損層合板進(jìn)行應(yīng)力分析，根據(jù)單層板強(qiáng)度理論確定第一破壞層，并將它的承載能力除去或折減，變?yōu)椤敖导?jí)層合板”。然后重新分析確定下一個(gè)破壞層，直至最終破壞。當(dāng)層合板受彎曲載荷作用時(shí)，情況更復(fù)雜些。層內(nèi)破壞與分層破壞常相伴發(fā)生，相互影響。層內(nèi)破壞可用前述方法分析，分層破壞需用層間剪切理論來(lái)分析。計(jì)算各層垂直厚度的層間剪應(yīng)力τz，若τz等于或大于層間剪切強(qiáng)度τc時(shí)，發(fā)生層間破壞。層間剪切強(qiáng)度τc可用短梁三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)測(cè)定。 2100433B