补充资料：复合材料结构设计

复合材料结构设计
structural design of composite materials

复合材料结构设计struetural desi卯。f compos-ite materials复合材料是由两种或多种性能不同的材料在宏观尺度上组成的一种新材料，它能优化各组成材料的最好特性，使优势互补，改善诸如强度、刚度、重量、疲劳、绝缘、隔热等一种或几种性能。它是材料，但本质上是结构物。从结构上说，复合材料结构设计与常规材料结构设计的主要区别，在于结构设计和材料设计必须同时完成。 设计方法复合材料结构设计方法有:①等代设计方法。在结构形状、荷载、使用条件不变的情况下，用复合材料制作产品时，设计方法仍沿用原用材料的方法，考虑复合材料的特点，只作等强度或等刚度的替换。因为常规材料的设计计算方法比较成熟，在今后一段时间内仍将是一种可用的设计方法。但这种方法在结构设计中不可能更有效地使用材料。②微观力学方法。从组成材料(纤维和基体)的性能、含量和界面情况来计算复合材料的基本性能—单层的性能，为复合材料结构设计提供一种基本、简单而又有用的方法。③最近正在研究的方法，即先用微观力学方法计算单层的性能，再用宏观力学方法，从单层的性能出发得出多层性能并直接用于复合材料设计。还可以利用计算机进行一定条件的优化。 主要特性有以下5点。①强度和弹性性能的可设计性，增大了结构设计的自由度。根据增强体的含量和篇。l石ol.钱:一谨葬=，摩黔丁十~令黝了复合层单向层45’层 复合材料叶片典型设计示意图分布，一般可设计成3种类型的材料:准各向同性材料、正交各向异性材料和单向材料。按结构物的承载情况，组合这几种类型，可以设计出等强度(刚度)和轻量化结构，这对航天航空和功能结构制品有十分重要的意义。图为复合材料的典型设计示意图。②各向异性。即使采用准各向同性设计，在强度、刚度计算上可沿用各向同性材料的计算方法，但必须考虑铺层的次序和层数，以避免祸合效应引起产品脱模时的翘曲。对正交各向异性材料，常可将产品简化成一个网络，利用简单的力学计算确定截面尺寸，必要时再作各向异性校核。③像玻璃钢这类低弹性模量和低层间强度材料，对有刚度要求和承剪结构就不能作简单的替代，需要在结构布置和连接上作适当处理。例如，用玻璃钢取代木质桨叶时，应将木质实心截面改成空腹结构，达到不改变外形而减轻重量的要求，对必要的连接应作慎重处理。为了提高复合材料层间强度，现已开发出三向或多向立体织物。

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