三、复合材料结构设计、分析与力学性能测试
复合材料的力学性能与结构设计
复合材料的力学性能与结构设计复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有优异的力学性能和结构设计潜力。
在本文中，将探讨复合材料的力学性能以及如何进行结构设计。
一、复合材料的力学性能复合材料由于多种材料的组合，具有独特的力学性能。
以下将讨论复合材料在强度、刚度和韧性方面的性能。
1. 强度由于不同材料之间的协同作用，复合材料通常具有很高的强度。
这是由于各个组成材料的优点相互弥补，从而提高整体强度。
例如，纤维增强复合材料中的纤维可以提供很高的强度，而基体材料可以增加韧性。
2. 刚度复合材料具有很高的刚度，这是由于组成材料之间的相互作用。
纤维增强复合材料中的纤维可以提供很高的刚度，而基体材料可以提供弹性和柔韧性。
因此，复合材料在受力时可以保持其形状和结构的稳定性。
3. 韧性复合材料通常具有较高的韧性，这是由于材料的组合结构所致。
纤维增强复合材料中的纤维可以分散和吸收能量，从而提高材料的韧性。
相反，在单一材料中，这种能量分散效应很少出现。
二、复合材料的结构设计复合材料的结构设计是为了实现所需的力学性能和功能。
以下将介绍复合材料结构设计的关键因素。
1. 材料选择合理的材料选择是进行复合材料结构设计的关键因素。
不同材料具有不同的力学性能和化学特性，因此需要根据应用需求选择合适的材料组合。
例如，在需要高强度和刚度的应用中，可以选择纤维增强复合材料。
2. 界面控制复合材料中不同材料之间的界面是其力学性能的重要因素。
界面的控制可以通过界面处理和表面改性来实现。
例如，通过添加粘合剂或增加表面处理剂，可以增强纤维与基体之间的结合，提高界面的力学性能。
3. 结构设计结构设计是为了实现所需的功能和性能。
在复合材料结构设计中，需要考虑材料的排布方式、层压顺序和几何形状等因素。
通过合理设计复合材料的结构，可以充分发挥其力学性能，同时满足应用需求。
三、结论复合材料具有优异的力学性能和结构设计潜力。
通过合理选择材料、控制界面以及进行结构设计，可以充分发挥复合材料的力学性能。
国家工程复合材料检测报告
国家工程复合材料检测报告
复合材料是一种由两种或更多种不同材料组合而成的材料，具有优越的性能和广泛的应用领域。
在国家工程项目中，复合材料的使用越来越广泛，因此对复合材料进行检测和评估显得尤为重要。
国家工程复合材料检测报告是对复合材料进行全面检测和评估的文件，它是确保复合材料质量和性能符合国家标准和工程项目要求的重要依据。
在复合材料检测报告中，通常包括以下内容：
首先，报告会对复合材料的材料组成、制备工艺、结构特点等进行详细描述。
这些信息对于了解复合材料的基本情况和特性至关重要。
其次，报告会对复合材料的力学性能、热学性能、耐腐蚀性能等进行全面测试和评估。
通过对这些性能的检测，可以判断复合材料的可靠性和耐久性，保证其在工程项目中的安全可靠性。
另外，报告还会对复合材料的表面质量、尺寸精度、外观检查等进行详细描述和评价。
这些内容对于保证复合材料的外观美观和尺寸精准度至关重要。
此外，报告还会对复合材料的环境适应性、使用寿命、维护保养等方面进行评估，以保证复合材料在不同环境下的稳定性和可靠性。
综合以上内容，国家工程复合材料检测报告是对复合材料进行全面评估和检测的重要文件，它为复合材料的生产、应用和工程项目提供了重要的依据和保障。
只有通过严格的检测和评估，复合材料才能在国家工程项目中发挥其优越的性能和作用。
复合材料结构设计分析与力学性能测试
层合板设计的主要内容选择合适的单层铺设角-铺层方向；确定各铺设角单层的层数百分比-铺层比；确定铺层顺序：直接影响到层合板的刚度、强度、稳定性、振动、工艺性和使用维护性。
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一、复合材料结构设计流程
层合板设计的主要内容铺层结构简化表示
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一、复合材料结构设计流程
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一、复合材料结构设计流程
确定各铺设角单层的层数百分比-铺层比 若需设计成准各向同性层合板，采用[0/45/90/-45]s。0:90:±45铺层比0.25：0.25：0.50 准各向同性层合板：[A]为各向同性，与方向无关；各层具有相同的[Q]和相同的厚度；各层之间夹角相等。
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一、复合材料结构设计流程
层合板的设计方法
序
设计方法
方法要点
说明
1
等代设计
采用准各性同性层合板按刚度等代铝板
2
准网格设计
设计中仅考虑纤维承载能力，按应力比确定0、90、45纤维铺层比例
3
刚度设计毯式曲线设计
以面内刚度为主，设计铺层比例与面内强、刚度关系曲线，查出所需铺层比例
层合板初步设计方法
一、复合材料结构设计流程
1、明确设计条件： 性能要求、载荷情况、环境条件、形状限制等。2、材料设计： 原材料选择、铺层性能确定、层合板设计等。3、结构设计： 复合材料层合板设计、结构典型特征的设计、夹芯结构设计、复合材料接头设计等。
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一、复合材料结构设计流程
设计分析制造一体化 在材料设计和结构设计中都涉及到应变、应力与变形分析、失效分析，以确保结构的强度和刚度。 复合材料结构往往是材料与结构一次成型的，且材料也具有可设计性。
复合材料结构件无损检测技术分析
复合材料结构件⽆损检测技术分析复合材料结构件⽆损检测技术分析摘要：本⽂通过对复合材料结构件缺陷和损伤特点的分析，介绍可应⽤于复合材料结构缺陷包括⽬视检查法、声阻法、射线检测技术、超声检测技术、声- 超声技术、涡流检测技术、微波检测技术在内的⽆损检测技术。
并对⽆损检测技术的技术关键进⾏剖析，展望了⽆损检测技术的未来发展。
关键词：复合材料⽆损检测缺陷随着航空制造技术的不断发展，复合材料以其⾼的⽐强度、⽐刚度及良好的抗疲劳性和耐腐蚀性获得⼴泛应⽤。
由于纤维增强复合材料具有导电性差、热导率低、声衰减⾼的特点，在物理性能⽅⾯呈显著的各向异性，使得它对波传播所引起的作⽤与普通⾦属材料相⽐具有很⼤的差异，因⽽其⽆损检测技术与⾦属的检测⼤不相同，复合材料检测⽇益成为该领域的重点和难点。
在这种情况下，航空航天检测迫切需要有⼀种更有效的⼿段来提⾼复合材料构件的⽣产质量或修理⽔平。
复合材料构件的成型过程是极其复杂的，其间既有化学反应，⼜有物理变化，影响性能的因素甚多，许多⼯艺参数的微⼩差异会导致其产⽣诸多缺陷，使产品质量呈现明显的离散性，这些缺陷严重影响构件的机械性能和完整性。
由于复合材料结构制造质量的离散性，必须通过⽆损检测来鉴别产品的内部质量状况，以确保产品质量，满⾜设计和使⽤要求。
随着先进复合材料技术研究与应⽤的⾼速增长，复合材料⽆损检测技术也迅速发展起来，已成为新材料结构能否有效和扩⼤应⽤的关键。
⼀、复合材料结构件缺陷的产⽣与特点先进复合材料中的缺陷类型⼀般包括: 孔隙、夹杂、裂纹、疏松、纤维分层与断裂、纤维与基体界⾯开裂、纤维卷曲、富胶或贫胶、纤维体积百分⽐超差、铺层或纤维⽅向误差、缺层、铺层搭接过多、厚度偏离、磨损、划伤等, 其中孔隙、分层与夹杂是最主要的缺陷。
材料中的缺陷可能只是⼀种类型, 也可能是好⼏种类型的缺陷同时存在。
缺陷产⽣的原因是多种多样的, 有环境控制⽅⾯的原因, 有制造⼯艺⽅⾯的原因, 也有运输、操作以及使⽤不当的原因, 如外⼒冲击、与其他物体碰撞和刮擦等。
复合材料力学特性的实验研究与分析
复合材料力学特性的实验研究与分析复合材料作为一种新型的材料，具有重量轻、强度高等优点，在航空、汽车、船舶和建筑等领域得到了广泛的应用。
复合材料的力学特性直接影响着其应用效果，因此探究复合材料的力学特性是非常重要的。
本文将介绍复合材料的力学特性实验研究与分析。
一、复合材料的力学特性复合材料是由两种或两种以上不同类型的材料通过某种方法组合而成的材料。
由于其复杂的组成结构，复合材料的力学特性与金属类材料有很大的差异。
主要表现在以下方面：1. 各向异性复合材料由于其随机堆积的纤维，导致其各向异性的特性明显。
在不同的方向下，其力学性能会有不同的变化。
2. 前向球性复合材料的前向球性表示在纤维层的合成过程中，由于操作失误或其他原因导致其相互之间的位置偏移，从而形成不均匀的结构。
这也是导致各向异性的一个原因。
3. 薄层状结构复合材料的复杂结构形成了一种薄层状的结构，这种结构是由各种不同类型材料组成的3D结构体。
复合材料的这种独特结构使其在随意弯曲和受力时表现出了很强的强度和刚度，成为了代替传统材料的新选择。
二、复合材料的力学试验方法在研究复合材料的力学特性时需要进行力学试验，以获得复合材料力学性能参数。
在复合材料的力学试验中，需要选取合适的试样，考虑到复合材料各向异性的特性，需要选择不同的试样形式和加载方向。
目前，常用的复合材料力学试验方法主要有以下几种：1. 拉伸试验拉伸试验是测量材料拉伸应力、拉伸应变的试验。
在拉伸应力-应变曲线中，可以得到杨氏模数、拉伸强度等材料强度参数。
在复合材料中，需要考虑其各向异性，选择合适的载荷方向和试验条件。
2. 剪切试验剪切试验是测量材料剪切应力、剪切应变的试验。
在复合材料的剪切试验中，需要考虑热应力、交叉连接等因素对复合材料剪切力学特性的影响。
3. 弯曲试验弯曲试验是测量材料弯曲应力、弯曲应变的试验。
在复合材料弯曲试验中，需要考虑其各向异性特性，选择不同的载荷方向和试验条件。
复合材料结构的力学性能分析与优化设计
复合材料结构的力学性能分析与优化设计复合材料在现代工程领域中得到广泛应用，其独特的力学性能使其成为许多领域的首选材料。
为了确保使用复合材料结构的稳定性和安全性，对其力学性能进行准确的分析与优化设计是必不可少的。
复合材料的力学性能分析需要考虑以下几个方面：材料属性、构件设计和力学行为。
首先，复合材料的力学性能是由其材料属性决定的。
复合材料由纤维和基体组成，纤维负责承载载荷，而基体则起到连接纤维的作用。
在分析复合材料的力学性能时，需要了解纤维的类型、方向和体积分数，以及基体的特性。
这些信息可以通过材料测试和实验获得，例如拉伸测试、弯曲测试和压缩测试等。
通过这些测试可以获得复合材料的弹性模量、屈服强度和断裂韧性等力学特性。
其次，构件设计是影响复合材料力学性能的关键因素。
复合材料可以通过不同的构件设计来适应不同的工程要求。
构件的几何形状、层数、层序和连接方式等都会对复合材料的力学性能产生影响。
在进行力学性能分析时，需要根据构件的实际情况建立有限元模型。
有限元分析是一种常用的数值模拟方法，通过将复合材料结构划分为小块进行离散建模，然后通过求解有限元方程得到应力、应变和变形等信息。
通过有限元分析，可以评估不同构件设计对复合材料力学性能的影响，为优化设计提供依据。
最后，力学行为是评价复合材料力学性能的关键。
复合材料的力学行为通常包括线弹性、非线性、破坏和疲劳等。
线弹性是指在小应变范围内，复合材料的应力和应变呈线性关系。
非线性行为包括塑性变形、集中变形和层间剪切等，这些行为会导致驰豫和刚度退化。
破坏行为是复合材料在超出其极限时发生的，通常包括纤维断裂、基体剥离和界面开裂。
疲劳行为是复合材料在长期受到循环载荷作用下发生的。
优化设计是通过改变材料和结构参数来增强复合材料的力学性能。
在复合材料结构的力学性能分析中，通过在有限元模型中改变材料的属性和构件的设计来优化设计。
优化设计的目标可以是最小化构件的重量、最大化构件的刚度、最大化构件的承载能力等。
复合材料结构的力学性能测试与分析
复合材料结构的力学性能测试与分析引言复合材料是由不同材料组合而成的一种新型材料，具有很多优异的机械性能，因此在航空、航天、汽车等领域得到广泛应用。
然而，复合材料的力学性能与其结构密切相关，因此对其进行力学性能测试与分析是十分关键的。
一、复合材料结构的力学性能测试方法1. 拉伸试验拉伸试验是评估复合材料材料强度和刚度的常用方法之一。
通过在拉伸机上施加一定的拉力，测量拉伸试样的应变和应力来分析材料的拉伸性能。
该方法能够得到材料的拉伸强度、弹性模量、屈服强度等参数。
2. 压缩试验压缩试验用于评估复合材料在受压状态下的抗压性能。
在压力机上施加一定的压力，测量压缩试样的应变和应力来分析材料的抗压性能。
该方法能够得到材料的压缩强度、弹性模量、破坏形态等参数。
3. 剪切试验剪切试验用于评估复合材料在受剪切状态下的抗剪性能。
通过施加剪切力，测量试样剪切区域的切应变和切应力来分析材料的抗剪切性能。
该方法能够得到材料的剪切强度、剪切模量等参数。
4. 冲击试验冲击试验用于评估复合材料在受冲击载荷下的性能表现。
通过施加冲击载荷，测量试样的冲击吸收能力和冲击强度来分析材料的抗冲击性能。
该方法能够得到材料的冲击韧性、断裂能量等参数。
二、复合材料结构力学性能分析1. 有限元分析有限元分析是一种常用的力学性能分析方法，通过将结构离散化为有限个单元，在每个单元内建立方程组，最终求解整个结构的力学行为。
通过有限元分析，可以得到复合材料结构在不同载荷条件下的应力和应变分布，并可以进行累积疲劳分析、刚度分析等。
2. 弹性力学分析弹性力学分析可以用来研究复合材料的静力响应。
通过应变-应力关系和材料的力学参数，可以计算出复合材料在受力作用下的应变和应力分布。
弹性力学分析可用于优化设计和评估复合材料结构的强度。
3. 疲劳寿命评估复合材料结构在长期受到变化载荷作用下会发生疲劳破坏。
通过进行疲劳寿命评估，可以预测结构在特定载荷下的寿命。
疲劳寿命评估可以使用实验方法和数值模拟方法，如基于有限元分析的疲劳分析。
复合材料的力学性能测试与分析
复合材料的力学性能测试与分析引言：复合材料是由两个或多个成分组合而成的材料，通常包括纤维增强材料和基体材料。
由于其独特的结构和组分，复合材料具有优良的力学性能和广泛的应用领域。
在设计和制造复合材料制品时，力学性能的测试与分析非常重要，可以评估材料的强度、刚度和韧性等关键指标，指导工程应用中的设计和生产。
本文将深入探讨复合材料的力学性能测试方法和分析技术。
力学性能测试方法：1. 张力测试：张力测试用于测量材料在施加纵向拉力时的承载能力。
一种常用的方法是单轴拉伸测试，其中样品被拉伸直至断裂，通过测量施加的力与应变之间的关系，获得材料的应力-应变曲线。
这个曲线可以提供材料的强度和刚度等信息。
2. 压力测试：压力测试旨在测量材料的抗压能力。
常见的方法是将样品置于压力机之间，逐渐施加压力直至样品破裂。
通过测量施加的压力与应变之间的关系，可以评估材料的抗压强度和变形能力。
3. 剪切测试：剪切测试用于测量材料在剪切加载下的表现。
通常使用剪切试验机在两个表面之间施加剪切力，测量材料的剪切应力与应变关系。
这个关系提供材料的剪切强度和剪切刚度等参数。
力学性能分析技术：1. 杨氏模量：杨氏模量是描述材料刚度的指标，表示材料在受力时的应变响应。
通过施加小应力并测量产生的应变，可以计算出材料的杨氏模量。
杨氏模量越大，材料的刚度越高。
2. 弯曲强度：弯曲强度是评估复合材料抵抗在横向加载下发生弯曲的能力。
通过施加弯矩并测量产生的应力，可以计算出材料的弯曲强度。
弯曲强度高的材料在横向应力下更为耐用。
3. 破坏韧性：破坏韧性是评估复合材料耐受冲击或断裂的能力。
常用的测试方法是冲击测试，通过施加冲击力并测量导致的破损面积，可以评估材料的破坏韧性。
高韧性材料能够吸收能量并减缓破坏过程。
实例分析：以碳纤维增强复合材料为例，进行实例分析。
碳纤维增强复合材料由碳纤维作为纤维增强材料，环氧树脂作为基体材料组成。
首先进行张力测试，测量样品在单轴拉伸下的强度和应变。
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铺层方向按承载选取原则 若承受拉（压）载荷，铺层方向按载荷方向铺设； 若承受剪切载荷，铺层按±45°成对铺设； 若承受双轴向载荷，铺层按0°、90°正交铺设。 若承受多种载荷，铺层按0°、90°、 ±45°多向 铺设。 d) 铺层最小比例原则：对于方向为0°、90°、 ±45° 铺层，其任一方向的铺层最小比例应 大于10%。
一、复合材料结构设计流程
④
结构的可靠性与经济性
可靠性指结构在所规定的使用寿命内，在 给予的载荷和环境条件下，充分实现所预 期的性能时结构正常工作的能力。 用一种概率来度量称为结构的可靠度。 结构静强度可靠性； 结构疲劳强度可靠性。
一、复合材料结构设计流程
④
结构的可靠性与经济性
结构设计的合理性表现在可靠性和经济性 两方面。 提高可靠性就会增加初期成本； 维修成本随可靠性增加而降低； 总成本最低时经济性最好，可靠性最合理。
一、复合材料结构设计流程
低成本、高效益原则
低成本高效益原则
材料成本
初期成本
制造成本
维修成本
一、复合材料结构设计流程
②
纤维选择
结构要求有良好的透波、吸波性能： 选E或S玻璃纤维、凯芙拉纤维、氧化铝纤 维。 要求高的刚度： 选用高模量的碳或硼纤维。 要求高的抗冲击性能： 选用玻璃纤维、凯芙拉纤维。
m max 基体的最大拉伸应力；
V f 纤维体积含量； V f min 强度由纤维控制的最小 纤维体积含量。
一、复合材料结构设计流程
强度的预测
V f E f Em 2V f 3(1 V f ) XC Gm 1Vf X C 取上述两公式计算所得 值的小者。
一、复合材料结构设计流程
②
e)
铺层设计的一般原则
铺设顺序原则：层合板含有±45°层、 0° 层、90°层，尽量使±45°层之间用0°层 或90°层隔开，也尽量使0°层、90°层之 间用- 45°或+ 45°层隔开，以降低层间应 力。 f) 防边缘分层破坏设计原则：沿边缘区包一 层玻璃布，以防止边缘分层破坏。 g) 抗局部屈曲设计原则：对可能形成局部屈 曲的区域，将± 45°层尽量铺设在层合板 的表面，可提高局部屈曲强度。
一、复合材料结构设计流程
①
原材料的选择原则
比强度、比刚度高 材料与结构的使用环境相适应 满足结构特殊性能的要求 满足工艺性要求 低成本、高效益
一、复合材料结构设计流程
比强度、比刚度高
比强度是指单向板纤维方向的强度与材料 密度之比。 比刚度是指单向板纤维方向的刚度与材料 密度之比。 多向层合板的比强度和比刚度要比单向板 低30%~50%。
c)
铺层顺序的基本要求
有两种以上铺层方向的层合板，各种 方向的铺层应尽量交错铺设；同一铺设角 的单层不宜过多集中在一起，超过四层时 易出现分层。 对有压缩和冲击性能要求的层合板， 可在外表面铺设±45°铺层，以提高抗压 缩和抗冲击能力，同时也具有较好的使用 维护性。
一、复合材料结构设计流程
②
a)
铺层设计的一般原则
一、复合材料结构设计流程
②
h)
铺层设计的一般原则
变厚度设计原则：变厚度零件的铺层 阶差、各层台阶设计宽度应相等，台阶宽 度应等于或大于2.5mm。 为防止台阶处剥离破坏，表面应由连续 铺层覆盖。
一、复合材料结构设计流程
③
层合板的设计方法 常规设计方法：根据设计载荷和工艺
制造的条件，并结合已有类似结构的铺层 方式和设计人员的经验，初步确定层合材 料的铺层方式。然后用复合材料力学方法 求出相应的层合材料性能，在给定设计要 求和载荷条件下，对这种复合材料结构进 行刚度和强度分析，再根据分析结构修改 铺层方式。
一、复合材料结构设计流程
③
环境条件
力学条件：加速度、冲击、振动、声音等； 物理条件: 压力、温度、湿度等； 气象条件：风雨、冰雪、日光等； 大气条件：放射性、盐雾、风砂等。 其中，力学和物理条件主要影响结构的 强度和刚度，与材料的力学性能有关； 气象和大气条件主要影响结构的腐蚀、 磨损、老化等，与材料的理化性能有关。
一、复合材料结构设计流程
①
层合板设计的主要内容
铺层结构简化表示
一、复合材料结构设计流程
a)
选择合适的单层铺设角-铺层方向
层合板的铺层方向主要依据所受的载荷情 况来确定，力求获得最大的设计效率。 （±α）用以承受面内剪力；90°层用以改 善横向强度和调节泊松比。 一般采用对称层压板。对称铺层可以保持 整体平衡，避免弯曲-拉伸-扭转耦合以及压 制或后加工时产生变形。 铺层角度一般在0°、45°、-45°、90°四 种角度中选取，以便降低制造复杂性。
一、复合材料结构设计流程
典型纤维的比强度比刚度
类型 T300 T700 密度 拉伸强度 （g/cm3） （GPa） 1.77 1.80 3.53 4.90 拉伸模量 （GPa） 221 230 比强度 1.99 2.72 比模量 124.9 127.8
Kevlar49
S-glass E-glass
一、复合材料结构设计流程
②
纤维选择
要求好的低温工作性能： 选用低温下不脆化的碳纤维。 要求尺寸不随温度变化： 选用凯芙拉或碳纤维。 要求较高的强度和刚度： 选用比强度、比刚度均较高的碳纤维。
一、复合材料结构设计流程
典型纤维的性能
类型 T300 T700 Kevlar49 丝数 3k 12k 580 拉伸强度 （GPa） 3.53 4.90 3.62 拉伸模量 （GPa） 221 230 152 纤维直径 （µ m） 7 7 12 密度 （g/cm3） 1.77 1.80 1.46
1.46
2.54 2.54
3.62
4.14 2.76
152
86 73
2.47
1.70 1.13
104.1
34.68 29.43
一、复合材料结构设计流程
材料与结构的使用环境相适应原则
材料的主要性能在结构的整个使用环境条 件下，降幅值小于10%。 树脂基复合材料温度和湿度对性能的 影响较大，通过改进或选用合适的基体达 到与使用环境相适应。
一、复合材料结构设计流程
a)
选择合适的单层铺设角-铺层方向
为简化层合板的分析与设计，应尽量采用 成对的±45°铺层。 除织物结构外，相邻层取向夹角不能超过 60°（0°和90°不要铺在一起）。如果相 邻层间夹角超过60°，固化应力处会产生 微裂纹。同样的规则适用于层间剪切应力 的传递，虽然对静态强度没有大的影响， 但对疲劳强度有影响。这条规则适用于16 层以内的任何层压板。
S-glass E-glass
204 204
4.14 2.76
86 73
9.1 9.1
2.48 2.48
一、复合材料结构设计流程
③
树脂的选择
各种牌号的环氧树脂和聚酯树脂 特点：较高的力学性能但工作温度较低 （-140℃~130℃），工艺性能好，成本低。 对需耐高温的复合材料 用聚酰亚胺做基体材料，长期工作温度200250℃，短期工作温度可达350-400℃。
一、复合材料结构设计流程
设计分析制造一体化
在材料设计和结构设计中都涉及到应变、 应力与变形分析、失效分析，以确保结构的 强度和刚度。 复合材料结构往往是材料与结构一次成 型的，且材料也具有可设计性。
一、复合材料结构设计流程
1、设计条件
结构性能要求 ② 载荷情况 ③ 环境条件 ④ 结构的可靠性与经济性
一、复合材料结构设计流程
纤维体积含量与质量含量之间的关系式：
Vf Mf
f Mf Mm m
其中，M f 、M m分别为纤维、树脂的质 量百分比；
f 、 m分别为纤维、树脂的密 度。
一、复合材料结构设计流程
刚度的预测
ET Ef Em
（1）纵向弹性模量： EL E f V f Em (1V f ) ' ' V Vm 1 f （2）横向弹性模量 （3）纵向泊松比 L f V f m (1 V f ) ET （4）横向泊松比 T L EL （5）面内剪切模量 ' '
（1）纵向压缩强度：
一、复合材料结构设计流程
3、复合材料设计
① ② ③ ④ ⑤
⑥
⑦ ⑧
层合板设计的主要内容 铺层设计一般原则 层合板的设计方法 层合板特征设计 层合板其他设计原则 夹层结构设计 复合材料连接设计 关于环境影响的考虑
一、复合材料结构设计流程
①
a)
层合板设计的主要内容
选择合适的单层铺设角-铺层方向； b) 确定各铺设角单层的层数百分比-铺层比； c) 确定铺层顺序：直接影响到层合板的刚度、 强度、稳定性、振动、工艺性和使用维护 性。
①
一、复合材料结构设计流程
①
结构性能要求
结构所能承受的各种载荷； 提供装置各种附件的空间，对结构形状和 尺寸的限制； 隔绝外界的环境状态而保护内部物体。
一、复合材料结构设计流程
②
载荷情况
静载荷：是指载荷缓慢地由零增加到某一 定数值后就保持不变或变动不显著的载荷； 动载荷：是指能使构件产生较大的加速度， 且不能忽略由此而产生的惯性力的载荷。 动载荷分为： 瞬时作用载荷、冲击载荷、交变载荷。 动载荷作用下所产生的应力称为动应力。
复合材料结构设计、分析 与力学性能测试
主要内容
一、复合材料结构设计 二、复合材料分析与优化 三、复合材料力学性能测试与表征
一、复合材料结构设计流程
1、明确设计条件： 性能要求、载荷情况、环境条件、形状限制 等。 2、材料设计： 原材料选择、铺层性能确定、层合板设计等。 3、结构设计： 复合材料层合板设计、结构典型特征的设计、 夹芯结构设计、复合材料接头设计等。