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偏轴拉伸板的强度分析和实验分析

发布于:2016-05-17 20:51
强度分析

      与各向同性金属材料不同,含孔层合板的强度分析,随着拉伸板孔径的增大而减小,这与传统的用应力集中系数预示强度的理论(<SCF)相矛盾,这就是所谓“孔洞影响”现象。E.W addoups应用线弹性断裂力学理论说明这个现象,他假设在孔边存在一个强能量区,并以一个孔边的边界裂缝代替这个强能量区,从而用线弹性断裂力学理论分析含孔层合板强度。Cruse进一步阐述了这个理论,把圆孔看成是半裂纹长为裂纹,认为凡与圆孔半径之差为常数。
      Greszgzuk分析了偏轴拉伸层合板及对称角铺设层合板的孔边应力分布,并用Hcncky-Mises歪形能理论预示孔边强度。他注意了复合材料的强度特性,即材料的破坏不仅是由于某一个应力分量过大造成的,而是由于各种应力分量相互影响共同作用的结果。但由于只考虑孔边界上的应力分布,不能说明孔径大小对强度的影响,所得的分析结果偏于保守。
      W hitney等人提出的点应力谁则和平均应力准则(统称为特征长度准则)指出,不同孔径圆孔的应力集中系数虽然相同,孔附近的应力分布却不同,大孔径圆孔周围的高应力区比小孔径圆孔周围的高应力区大,由此造成“孔洞影响”。
      分别对前述的两种孔径和几种偏轴角度的含孔板进行拉伸试验,材料为前边提出glass/epoxy,弹性常数见表to试件长为15.24cm,宽5.08cm,用四层单层板叠合而成,厚度大约为0.91mm。实验结果表示在图上。这些结果是取三次实验结果的平均值。
      由前面的分析与实验可以看出:应用这里提出的改进的点应力准则分析孔边强度,一般与实验结果相符较好。误差不超过20%,孔边开裂位置也大体在90°附近。与实验基本相符。由图可以看出用提出的办法预示的强度偏于保守。从图看出在孔边界应用Tsai-Vtt准则结果偏保守。
      用这里提出的改进的点应力准则可以改善JVhitney点应力准则的一些不足,能够用于非对称结构的情况(偏轴拉伸就属这种情况)。可预示孔边开裂位置。可对各种角度铺层的含孔板进行逐层强度分析,当然这后一点尚需进一步的实验分析验证。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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