二零一六年——二零一七年第一学期
复合材料力学实验报告
实验名称： 层合板的强度分析 班 级： 工程力学13-2班
姓 名： 刘志强 学 号： 02130857 指导教师： 董纪伟
层合板的强度分析
问题：
5有三层对称正交铺设层合板，总厚度为t，外层厚t12，内层厚t，材料为
6v21?0.30，硼/环氧，受轴向拉力Nx作用，E1?2.0?105MPa，E2?2.0?104MPa，G12?6?103MPa，Xt?1.0?103MPa，Xc?2.0?103MPa，Yt?6.0?102MPa，Yc?200MPa，S?60MPa，试求层合板极限载荷(Nx/t)。
解:
1，开始破坏时的“屈服”强度值： （1）计算Qij和Aij：
由A'?A?1,A?51.71?(104t)3(MPa)3得:
000（2）求?x ,?y,?xy（3）求各层应力
（4）用Hill-蔡强度理论求第一个屈服载荷强度理论表达式：
将上述数据代入解得：
显然第一、三层先破坏，即Nx/t=252.3MPa为第一屈服载荷，此时：
各层应力为：
2、进行第二次计算：
00??0（1）求削弱后的复合板刚度： ?Q?1,3??02.01810??104MPa??00???0?其中第一、三层板材料第一主方向破坏后，
不能抗剪，故Q66=0，继续计算复合板刚度A： （2）、求应变和应力： （3）、由Hill-蔡强度理论得： 将Nx/t=500.5代入第二层求得应力：
即第二层第二主方向破坏，因此层合板在Nx方向全部破坏，层合板不能继续承受载荷。
三层对称正交铺设层合板轴向拉伸ANSYS模拟
1，定义单元类型：
进入前处理，选择添加shell linear layer 99单元，如图：
图1：定义shell99单元
2，设置单元属性：
关闭Labrary of Element Types窗口，打开options设置单元属性：在k8的下拉窗口选择All layers，如图：
图2：设置单元属性
3，添加单元实常数：
关闭添加单元窗口，打开添加实常数窗口，给shell99添加厚度、层合信息。4，定义层合信息：
打开Setions下Shell-Lay-up，添加层合信息，如图：
图3：定义层合信息
点击ok关闭Create and Modify Section 窗口，然后打开Plot Section
窗口检查层合信息。
图4：层合信息
5，添加材料属性：
打开材料助手下的材料模型，定义单元结构线弹性各向异性窗口，定义材料各向信息，如图所示：
图5：设置材料属性 图6：定义材料属性
6,建模并划分网格：
打开Modeling，建立一个带厚度的平面模型并使用Meshing Tool划分网格。 7，加载并求解：
打开求解器，在X轴一侧加对称载荷，一侧加轴向拉力，保存设置然后求解。 8，结果和结果分析：
打开后处理器，读取结果文件察看层合板形变况，如图：
图7：层合板3D变形图
图8：层合板2D变形图
图9：层合板位移云图
9，结果分析：
根据所得数值模拟结果，正交对称各向异性层合板受轴向力时，只发生轴向变形，没有拉弯，拉扭的耦合。
复合材料力学大作业
