第10讲第5章复合材料层合板的强度

cos 2

X t

用下面三个式子表示。

理论预测与材料试验值偏差较大

偏离主轴角度不同，控制强度不同，破坏模式也不同。

F,G,H,L,M,N称为强度常数。

最大应力判据蔡-希尔判据

采用最大应力失效判据分别校核两种情况

5.2双向等轴拉伸示意图

第5章复合材料层合板的强度

5.1 复合材料单层的基本强度?

聚乳酸_有机蒙脱石纳米插层复合材料的制备及表征

第31卷第4期非金属矿 Vol.31 No.4 2008年7月 Non-Metallic Mines July, 2008 聚乳酸是一种具有广泛应用前景的环境友好型生物高分子可降解材料[1,2]，但其力学性能、热稳定性能不稳定。利用层状硅酸盐的特殊结构，使硅酸盐片层与聚乳酸基体实现纳米尺度复合，并均匀分散在聚乳酸基体中，形成聚乳酸/有机蒙脱石纳米复合材料 [3,4] 。绝大部分传统聚合物/黏土纳米复合材料废弃物不能自然降解，对环境造成污染。而聚乳酸/有机蒙脱石纳米复合材料可有效克服这一缺点，是与生态和环境相适应的“绿色聚合物复合材料”[5~7] ；这类材料还改善了单一生物降解性聚合物材料的力学、耐热、阻燃、气体阻隔等性能[8~11]，拓展了材料的应用范围，可从根本上解决合成材料废品废料造成的污染问题。目前，聚乳酸/有机蒙脱石纳米复合材料，基本上是以聚乳酸和蒙脱石采用熔融共混法制备[7,9,12]。本实验采用乳酸单体为原料的原位插层聚合方法，制备了聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料，并通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X 射线衍射（XRD ）、透射电子显微镜（TEM ）、热重分析（TGA ）对其结构、形态和热稳定性能进行了表征，同时对材料的降解性能进行了初步研究。1?实验部分 1.1 原料和试剂?D ， L-乳酸（含量≥85%），天津市巴斯夫化工有限公司；氯化亚锡，西安化学试剂厂；氧化锌，西安化学试剂厂；乙酸乙酯，天津市巴斯夫化工有限公司；正辛醇，天津市福晨化学试剂厂；三氯甲烷，西安化学试剂厂；分子筛3?型，分析纯，天津市福晨化学试剂厂；以上均为分析纯。有机蒙脱石（OMMT ），实验室自制。 1.2 主要仪器设备循环水式真空泵，SHB-III 型，郑州长城科工贸有限公司；电热真空干燥箱，DZF-6020 收稿日期：2008-03-28 基金项目：2005年度新疆维吾尔自治区高校科研计划(XJEDU2005E01) 聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料的制备及表征甄卫军?马小惠?袁龙飞?刘月娥?李志娟?庞桂林（新疆大学化学化工学院，乌鲁木齐 830046）摘?要?以乳酸制备的丙交酯和有机蒙脱石为原料，通过原位插层聚合法制备了聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料，分别采用傅立叶变换红外光谱、X 射线衍射、透射电子显微镜、热重分析等对聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料的结构、形貌及热稳定性进行了表征和分析，同时研究了材料的降解性能。研究表明，有机膨润土在聚合过程中被剥离成很小的粒子，并分散在聚乳酸基体中，形成聚乳酸/有机蒙脱石纳米插层复合材料。其蒙脱石层间距为2.439nm ，层间距明显增大，表明聚乳酸分子链插入到蒙脱石片层间，实现了原位插层聚合，并形成了插层型结构。材料的热失重曲线移向高温端，其热分解温度提高，热稳定性比纯PLA 有明显的提高。在不同介质中降解结果表明，材料在碱液中降解速率最快。关键词?有机蒙脱石?聚乳酸?纳米插层复合材料?降解中图分类号： TB332 文献标识码：A 文章编号：1000-8098(2008)04-0048-05Preparation and Characterization of Polylactic Acid/Organomontmorillonite Intercalation Nanocomposite Zhen Weijun Ma Xiaohui Yuan Longfei Liu Yuee Li Zhijuan Pang Guilin (College of Chemistry and Chemical Engineering of Xinjiang University, Urumqi 830046) Abstract The polylactic acid/organomontmorillonite intercalation nanocomposite was prepared by in-situ intercalative polymerization with organomontmorillonite (OMMT) and lactide(LA) which was obtained from lactic acid. The structure and properties of polylactic acid/organomontmorillonite intercalation nanocomposite were characterized by FT-IR, XRD, TEM and TGA. The biodegradability of PLA/OMMT intercalation nanocomposite was also discussed in this study. The research results indicated that the silicate layers were exfoliated and dispersed into the PLA matrix during the polymerization, the layer spacing of PLA/OMMT intercalation nanocomposite was 2.439nm, which revealled the swellable silicate layers were intercalated into the PLA matrix, and in-situ intercalative polymerization was done. The TGA curve of PLA/OMMT intercalation nanocomposite was shifted to higher temperature, which illustrated that intercalation of the OMMT into PLA matrix enhanced the thermal stability of PLA/OMMT intercalation nanocomposite. The results of the degradation of PLA/OMMT intercalation nanocomposite in different media showed PLA/OMMT intercalation nanocomposite was degraded more rapidly in NaOH solution. Key words organomontmorillonite polylactic acid intercalation nanocomposite degradation

聚苯胺-蛭石插层复合材料 1468-6996_9_2_025010 唐群委

Home Search Collections Journals About Contact us My IOPscience Synthesis, characterization and properties of polyaniline/expanded vermiculite intercalated nanocomposite This content has been downloaded from IOPscience. Please scroll down to see the full text. 2008 Sci. Technol. Adv. Mater. 9 025010 (https://www.360docs.net/doc/b92620771.html,/1468-6996/9/2/025010) View the table of contents for this issue, or go to the journal homepage for more Download details: IP Address: 218.196.194.131 This content was downloaded on 27/11/2013 at 03:11 Please note that terms and conditions apply.

IOP P UBLISHING S CIENCE AND T ECHNOLOGY OF A DV ANCED M ATERIALS Sci.Technol.Adv.Mater.9(2008)025010(6pp)doi:10.1088/1468-6996/9/2/025010 Synthesis,characterization and properties of polyaniline/expanded vermiculite intercalated nanocomposite Jianming Lin,Qunwei Tang,Jihuai Wu and Hui Sun The Key Laboratory of Functional Materials for Fujian Higher Education,Institute of Material Physical Chemistry,Huaqiao University,Quanzhou362021,People’s Republic of China E-mail:jhwu@https://www.360docs.net/doc/b92620771.html, Received9December2007 Accepted for publication8April2008 Published10July2008 Online at https://www.360docs.net/doc/b92620771.html,/STAM/9/025010 Abstract The synthesis characterization and conductivities of polyaniline/expanded vermiculite intercalated nanocomposite are presented in this paper.The conductive emeraldine salt form of polyaniline is inserted into the interlayer of expanded vermiculite to produce the nanocomposite with high conductivity.The structures and properties are characterized by transmission electron microscopy x-ray diffraction spectroscopy fourier transform infrared spectroscopy thermogravimetry analysis and by the measurements of conductivity and stability.The results show that an intercalated nanocomposite with high conductivity and stability is obtained.The synthesis conditions are optimized to obtain the highest conductivity which is6.80S cm?1. Keywords:polyaniline,expanded vermiculite,intercalated nanocomposite,conductivity, stability (Some?gures in this article are in colour only in the electronic version) 1.Introduction During the last decade,considerable attention has been paid to the synthesis and evaluation of clay/polymer nanocomposites[1–3]via the intercalation polymerization of special monomers such as aniline,pyrrole,thiophene or N-vinylcarbazole.Among these synthetic materials, polyaniline(PANI)nanocomposites have attracted special attention,because by the intercalation polymerization,it is possible to obtain structure with a more ordered chain and better properties than those of bulk ones[4].The most common inorganic host used to prepare PANI nanocomposites is clay[5–7],owing to clay’s swelling capacity and exchange cations. In this paper,PANI is chosen as a conducting component and expanded vermiculite(EVMT)as the host on the basis of the following.(i)EVMT is a natural mineral and has a layered structure;the stacking of the layers of about.1nm thickness by weak dipolar forces leads to interlayers or galleries between the layers. The galleries normally occupied by hydrated cations that balance the charge de?ciency are generated by the isomorphous substitution in the tetrahedral sheets.The aniline monomer can be introduced into the galleries by ion exchange,and consequently,it becomes barely separable from the galleries.(ii)EVMT is an inactive inorganic host without a redox character,so the situ polymerization can be controlled.(iii)It is a well-ordered host in two dimensions after the intercalation of the aniline monomer; the extrinsic initiator,potassium persulfate,can enter and initiate the polymerization in the interlayers[8].To improve the exfoliation effect of EVMT,an ultrasonic technique is introduced,and a polyaniline/expanded vermiculite intercalated nanocomposite is prepared by aqueous solution polymerization.The structures of the nanocomposite are determined by transmission electron microscopy(TEM), x-ray diffraction analysis(XRD),and Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR).

复合材料层合板的厚度方向性能和层间性能_张汝光[1]

· 2 · 玻璃钢 2006年第4期复合材料层合板的厚度方向性能和层间性能　张汝光 (上海玻璃钢研究院，上海 201404) 摘要复合材料层合板厚度方向性能和层间性能有着完全不同物理的概念，不能混用，以免发生差错。用三点弯曲外伸梁法，测定一般层合板厚度方向的剪切性能，理论上可行，但在实际测试中会产生较大误差，很难保证数据的准确性。关键词：层合板；厚度方向；层间；三点弯曲试验 1 两个不同的物理概念复合材料层合板厚度方向的性能和层间性能有着完全不同的物理概念，应该加于区别，不能混用，以免发生差错。虽然厚度方向在单向拉伸、压缩或剪切应力作用下，层间界面相受到同样的拉伸、压缩或剪切应力，但其应变完全不同（见图1、图2和图3），破坏强度也 3σ 13τ3 图2 层合板厚度－3方向的受力和表观变形图3 层合板层间界面相的受力和变形

· 3 · 层间性能顾名思义，是层合板两层之间界面相的性能，反映单纯界面相对外界作用的响应；而厚度方向的性能，则反映整个层板材料在3方向的表观性能，它包括各层及其界面相对外界作用的综合响应。在复合材料层板的受力分析中，需要区分这两个不同的概念，以免发生差错。如，在分析层合板厚度方向的应变时，需要用厚度方向的表观模量；在分析由于相邻层性能的不匹配造成的层间应力时（如：拉伸、压缩时，由于两相邻层泊松比不同或温度变化时，由于两相邻层热膨胀系数不同，而产生的层间剪切应力；或拉伸、压缩时，由于两相邻层模量的不同，而产生的层间正应力等等），需要用层间的界面相模量。而厚度方向的模量往往要比层间界面相的模量大2至5倍。又如在分析单向板的拉伸和压缩不同的损伤扩展、破坏模式和强度时，界面相的性能起非常重要的作用，而它完全不同于层合板厚度方向的性能，不能用后者来取代。 1.1 厚度方向和层间的弹性模量由上图可以清楚看出，受简单拉伸（或压缩）和剪切时，虽然复合材料层合板的层间应力和厚度方向的应力相等，其应变完全不同。材料的弹性模量等于产生单位应变所需要的作用应力，应力相等，而应变不等，自然它们的弹性模量也不相等。即 int E (层间拉伸模量) ≠ 3E (厚度方向拉伸模量) int G (层间剪切模量) ≠ 13G (厚度方向剪切模量) 1.2 厚度方向和层间的强度厚度方向的作用应力达到最大时，材料发生破坏，此时的应力是复合材料层合板厚度方向的强度。其破坏可以是发生在界面相上，也可以是发生在某一层内。只有当破坏发生在界面相时，厚度方向的强度才等于层间强度。如，若层合板中含有泡沫层（如泡沫夹层板），破坏往往就发生在泡沫层内，厚度方向的强度等于泡沫材料的强度，而不是层间强度。对大多数的层合板，破坏常常发生在层间，因此可认为是层间强度。但这不是绝对的，所有还是分开为好，以避免发生差错。 2 层合板厚度方向性能和层间性能的测试由于通过对厚度方向施加单向力，就可实现对层间界面相施加同样的单向力，层间性能的测试往往就可以相同于对厚度方向的测试，只是在对数据分析处理时，要注意加于区别。如： 2.1 层合板厚度方向性能的测试厚度方向的弹性模量： 333/εσ??=E 131313/γτ??=G 厚度方向的强度：

ABAQUS中Cohesive单元建模方法分析

复合材料模型建模与分析 1. Cohesive单元建模方法 1.1 几何模型使用内聚力模型（cohesive zone）模拟裂纹的产生和扩展，需要在预计产生裂纹的区域加入cohesive层。建立cohesive层的方法主要有：方法一、建立完整的结构（如图1（a）所示），然后在上面切割出一个薄层来模拟cohesive 单元，用这种方法建立的cohesive单元与其他单元公用节点，并以此传递力和位移。方法二、分别建立cohesive层和其他结构部件的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调，如图1（b）所示。（a）cohesive单元与其他单元公用节点（b）独立的网格通过“tie”绑定图1.建模方法上述两种方法都可以用来模拟复合材料的分层失效，第一种方法划分网格比较复杂；第二种方法赋材料属性简单，划分网格也方便，但是装配及“tie”很繁琐；因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。 1.2 材料属性应用cohesive单元模拟复合材料失效，包括两种模型：一种是基于traction-separation 描述；另一种是基于连续体描述。其中基于traction-separation描述的方法应用更加广泛。而在基于traction-separation描述的方法中，最常用的本构模型为图2所示的双线性本构模型。它给出了材料达到强度极限前的线弹性段和材料达到强度极限后的刚度线性降低软化阶段。注意图中纵坐标为应力，而横坐标为位移，因此线弹性段的斜率代表的实际是cohesive单元的刚度。曲线下的面积即为材料断裂时的能量释放率。因此在定义cohesive的力学性能时，实际就是要确定上述本构模型的具体形状：包括刚度、极限强度、以及临界断裂能量释放率，或者最终失效时单元的位移。常用的定义方法是给定上述参数中的前三项，也就确定了cohesive的本构模型。Cohesive单元可理解为一种准二维单元，可以将它看作被一个厚度隔开的两个面，这两个面分别和其他实体单元连接。Cohesive单元只考虑面外的力，包括法向的正应力以及XZ，YZ两个方向的剪应力。下文对cohesive单元的参数进行阐述，并介绍参数的选择方法。

工程复合材料

工程复合材料论文学院(部) 材料科学与工程学院专业材料学班级 2017131 姓名周健学号 2017131007 年月日材料的复合是材料发展的必然规律，复合材料是把金属、无机非金属、高分子等材料组合成一种多相材料，从而赋予复合材料轻质高强以及其他的优越的综合性能。同时复合材料还具有复合效应，即经过复合以后产生各原始组分所不具备的性能。因此，在不少高技术领域。如航天、航空、信息等产业中获得重要的应用。目前复合材料已与金属、无机非金属、高分子并列为四大材料。纳米复合材料是指分散相尺度至少在一维方向上小于100nm的复合材料，

分散相可以是非品质、半晶质、品质或者兼而有之，可以是有机、无机或两者都有。由于纳米粒子的小尺寸、大比表面积，使表面原子数、表面张力和表面能随粒径的减小急剧增加，从而具有显著的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，赋予材料许多新奇的特性和新的规律，为纳米复合材料的研究和应用展示了广阔的前景。 1.橡胶纳米复合材料 1.1黏土／橡胶纳米复合材料黏土矿物是由硅氧四面体和铝氧八面体按比例叠垛而成的层状硅酸盐，其片层间距一般在几纳米到十几纳米之间，层间存在可交换性的正离子，层与层之间的结合力弱，通过离子交换的方法，将有机正离子引入层问，从而使通常亲水性的黏土矿物表面疏水化，改善黏土与橡胶基质之问的润湿作用。黏土／橡胶纳米复合材料制备关键是扩大黏土片层间距。将橡胶长链引入层间，其微观结构可分为插层型和完全剥离型，目前制备的黏土／橡胶纳米复合材料大多属于插层型。 1.2炭黑和白炭黑／橡胶纳米复合材料作为纳米粉体。炭黑和白炭黑均具有纳米材料的大多数特性(如强吸附效应、自由基效应、电子隧道效应、不饱和价效应等)。根据纳米复合材料的定义，及炭黑和自炭黑的原生粒子以及它们在橡胶基质中的一次聚合体的尺寸，应当将炭黑和自炭黑增强橡胶归属为纳米复合材料的范畴。更严格地讲，应当是N660级别以上的炭黑增强橡胶。也正因为如此，炭黑和白炭黑的高增强地位一直很难被取代。尽管在橡胶基质中炭黑和白炭黑常以二次聚集体的形式存在．但这种聚集体是松散的物理结合体，如同“密度”较大的星云，并逐渐向外弥散。虽然二次聚集体会对其增强性能产生不同导向和不同程度的影响，但真正起作用的仍是其原生粒子和一次聚集体。另外，就目前报道的大多数纳米复合材料而言，连续相中局部存在分散相的聚集体是非常普遍的，如原位聚合法生成的黏土／尼龙6纳米复合材料，在分散相质量分数超过5％时，也很难做到黏土单晶层在整个基质中完全地、等间距地均匀分散，尽管晶层间距加大了，但仍以较紧密的单元分布在尼龙6基质中。最后，当用物理机械性能判断材料是否为纳米复合材料时，必须考虑分散相的形状问题。 1.3 ZnO(Al2O3)／橡胶纳米复合材料纳米氧化锌因其粒径小，比表面积大，吸附活性强，从而具有表面效应和高

复合材料层合板强度计算现状

复合材料层合板强度计算现状作者：李炳田 1．简介复合材料是指由两种或者两种以上不同性能的材料在宏观尺度上组成的多相材料。一般复合材料的性能优于其组分材料的性能，它改善了组分材料的刚度、强度、热学等性能。复合材料从应用的性质可分为功能复合材料和结构复合材料两大类。功能复合材料主要具有特殊的功能，例如:导电复合材料，它是用聚合物与各种导电物质通过分散、层压或通过表面导电膜等方法构成的复合材料；烧灼复合材料，它由各种无机纤维增强树脂或非金属基体构成，可用于高速飞行器头部热防护；摩阻复合材料，它是用石棉等纤维和树脂制成的有较高摩擦系数的复合材料，应用于航空器、汽车等运转部件的制动。功能复合材料由于其涉及的学科比较广泛，已不是单纯的力学问题，需要借助电磁学，化学工艺、功能学等众多学科的研究方法来研究。结构复合材料一般由基体料和增强材料复合而成。基体材料主要是各种树脂或金属材料；增强材料一般采用各种纤维和颗粒等材料。其中增强材料在复合材料中起主要作用，用来提供刚度和强度，而基体材料用来支持和固定纤维材料，传递纤维间的载荷。结构复合材料在工农业及人们的日常生活中得到广泛的应用，也是复合材料力学研究的主要对象，是固体力学学科中一个新的分支。在结构复合材料中按增强材料的几何形状及结构形式又可划分为以下三类： 1．颗粒增强复合材料，它由基体材料和悬浮在基体材料中的一种或多种金属或非金属颗粒材料组合而成。 2．纤维增强复合材料，它由纤维和基体两种组分材料组成。按照纤维的不同种类和形状又可划分定义多种复合材料。图1.1为长纤维复合材料的主要形式。图1.1 3．复合材料层合板，它由以上两种复合材料的形式组成的单层板，以不同的方式叠合在一起形成层合板。层合板是目前复合材料实际应用的主要形式。本论文的主要研究对象就是长纤维增强复合材料层合板的强度问题。长纤维复合材料层合板主要形式如图1.2所示。图1.2 一般来说，强度是指材料在承载时抵抗破坏的能力。对于各向同性材料，在各个方向上强度均相等，即强度没有方向性，常用极限应力来表示材料的强度。对于复合材料，其强度的显著的特点是具有方向性。因此复合材料单层板的基本强度指标主要有沿铺层主方向（即纤维方向）的拉伸强度Xt和压缩强度Xc；垂直于铺层主方向的拉伸强度Yt和压缩强度Yc以及平面内剪切强度S等5个强度指标。对于复合材料层合板而言，由于它是由若干个单层

复合材料力学上机编程作业(计算层合板刚度)要点

复合材料力学上机编程作业学院：School of Civil Engineering专业：Engineering Mechanics 小组成员信息：James Wilson（2012031890015）、Tau Young（2012031890011）复合材料力学学了五个星期，这是这门课的第一次编程作业。我和杨涛结成一个小组，我用的是Fortran编制的程序，Tau Young用的是matlab编制。其中的算例以我的Fortran计算结果为准。Matlab作为可视化界面有其独到之处，在附录2中将会有所展示。作业的内容是层合板的刚度的计算和验算，包括拉伸刚度A、弯曲刚度D以及耦合刚度B。首先要给定层合板的各个参数，具体有：层合板的层数N；各单层的弹性常数 E1、E2、υ21、G12；各单层对应的厚度；各单层对应的主方向夹角θ。然后就要计算每个单层板的二维刚度矩阵Q，具体公式如下： υ12=υ21E2 E1；Q11=E11-υ12υ21；Q22=E21-υ12υ21；Q12=υ12E1； 1-υ12υ21Q66=G12 得到Q矩阵后，根据课本上讲到的Q=(T-1)TQ(T-1)得到Q。然后根据z坐标的定义求出z0到zn，接下来，最重要的一步，根据下式计算A、B、D。 n??Aij=∑(Qij)k(zk-zk-1) k=1??1n22?Bij=∑(Qij)k(zk-zk-1) 2k=1??1n33?Dij=∑(Qij)k(zk-zk-1)3k=1? 一、书上P110的几个问题可以归纳为以下几个类型。

第 1 页共 1 页（4）6层反对称角铺设层合板（T5-10）第 2 页共 2 页

复合材料层合板

复合材料层合板 MA 02139，剑桥麻省理工学院材料科学与工程系 David Roylance 2000年2月10日引言本模块旨在概略介绍纤维增强复合材料层合板的力学知识；并推导一种计算方法，以建立层合板的平面内应变和曲率与横截面上内力和内力偶之间的关系。虽然这只是纤维增强复合材料整个领域、甚至层合板理论的很小一部分，但却是所有的复合材料工程师都应掌握的重要技术。在下文中，我们将回顾各向同性材料矩阵形式的本构关系，然后直截了当地推广到横观各向同性复合材料层合板。因为层合板中每一层的取向是任意的，我们随后将说明，如何将每个单层的弹性性能都变换到一个共用的方向上。最后，令单层的应力与其横截面上的内力和内力偶相对应，从而导出控制整块层合板内力和变形关系的矩阵。层合板的力学计算最好由计算机来完成。本文简略介绍了几种算法，这些算法分别适用于弹性层合板、呈现热膨胀效应的层合板和呈现粘弹性响应的层合板。各向同性线弹性材料如初等材料力学教材（参见罗兰奈斯（Roylance ）所著、1996年出版的教材1）中所述，在直角坐标系中，由平面应力状态（0===yz xz z ττσ）导致的应变为由于泊松效应，在平面应力状态中还有沿轴方向的应变：z )(y x z σσνε+?=，此应变分量在下文中将忽略不计。在上述关系式中，有三个弹性常量：杨氏模量E 、泊松比ν和切变模量。但对各向同性材料，只有两个独立的弹性常量，例如，G 可从G E 和ν得到上述应力应变关系可用矩阵记号写成 1 参见本模块末尾所列的参考资料。

方括号内的量称为材料的柔度矩阵，记作S 或。弄清楚矩阵中各项的物理意义十分重要。从矩阵乘法的规则可知，中第i 行第列的元素表示第个应力对第i 个应变的影响。例如，在位置1,2上的元素表示方向的应力对j i S j i S j j y x 方向应变的影响：将E 1乘以y σ即得由y σ引起的方向的应变，再将此值乘以y ν?，得到y σ在x 方向引起的泊松应变。而矩阵中的零元素则表示法向分量和切向分量之间无耦合，即互不影响。如果我们想用应变来表示应力，则式（1）可改写为：式中，已用G )1(2ν+E 代替。该式可进一步简写为：式中，是刚度矩阵。注意：柔度矩阵S 中1,1元素的倒数即为杨氏模量，但是刚度矩阵中的1,11 S D ?=D 元素还包括泊松效应、因此并不等于E 。各向异性材料如木材、或者如图1所示的单向纤维增强复合材料，其典型特征是：沿纤维方向的弹性模量有纹理的材料，1E 将大于沿横向的弹性模量和。当2E 3E 321E E E ≠≠时，该材料称为其力学性能是各向同性的，即为正交各向异性材料。不过常见的情况是：在垂直于纤维方向的平面内，可以足够精确地认 32E E =，这样的材料称为横观各向同性材料。这类各向异同性材料的推广：性材料的弹性本构关系必须加以修正，下式就是各向同性弹性体通常的本构方程对横观各向式中，参数12ν是主泊松比，如图1所示，沿方向1的应变将引起沿方向2的应变，后者与前者之比的绝对值就是12ν。此参数值不象在各向同性材料中那样，限制其必须小于0.5。反过来，沿方向2的应变将引起沿方向1的应变，后者与前者之比的绝对值就是21ν。因为方

Abaqus中复合材料弹性属性的设定

一、定义材料的刚度矩阵从弹性力学理论可以知道,各向异性材料的刚度矩阵由于有对称性，刚度系数有最初的36个减少到21个，如下图：在实际应用中，大多数工程材料都有对称的内部结构，因此材料具有弹性对称性，这种对称性可以进一步简化上述的刚度矩阵。 1、有一个弹性对称面的材料（如结晶学中的单斜体）例如取x-y平面为对称面，则D1112= D1113= D2212= D2213= D3312= D3313= D1223= D1323=0，刚度系数又减少8个，剩下13个。 2、有两个正交（相互垂直）弹性对称面的材料例如进一步取x-z平面为对称面，则D1123= D2223= D3323= D1213=0，刚度系数又减少4个，剩下9个，如下图：在Abaqus编辑材料中进行个刚度系数的设定。

3、有三个正交弹性对称面的材料如果材料有三个相互垂直的弹性对称面，没有新的刚度系数为零，也只有9个。 4、横观各项同性材料若经过弹性体材料一轴线，在垂直该轴线的平面内，各点的弹性性能在各方向上都相同，我们称此材料横观各向同性材料，如单向复合材料。对于这种材料最终的刚度系数只剩下D1111，D1122，D1133，D3333，D1212五项，其余各项均为零。在复合材料中，经常遇到正交各项异性和横观各项同性两种材料。二、定义材料工程弹性常数通过指定工程弹性常数定义线弹性正交各向异性材料是最便捷的一种方法，根据复合材料力学理论，用工程弹性常数表示的柔度矩阵表示如下：

其中，γij/Ei=γji/Ej，所以用9个独立弹性常数可以表征材料属性，即三个材料主方向上的弹性模量E1，E2，E3，三个泊松比γ12，γ13，γ23，三个平面内的剪切弹性模量G12，G13，G23。例如测得复合材料一组材料数据为：E1=39GPa，E2=8.4GPa，E3=5.2GPa，γ12=0.26，γ13=0.3，γ23=0.28，G12=4.2GPa，G13=3.6GPa，G23=2.4GPa （随便给出的）。在Abaqus编辑材料对话框中输入对应数据，完成正交各向异性材料的定义。对于横观各向同性材料，E1=E2，γ13=γ23，γ31=γ32，G13=G23，弹性常数

氧化石墨烯_聚吡咯插层复合材料的制备和电化学电容性能

氧化石墨烯/聚吡咯插层复合材料的制备和电化学电容性能石琴门春艳李娟* (新疆大学化学化工学院,乌鲁木齐830046) 摘要: 以FeCl 3-甲基橙(MO)为模板,通过化学原位聚合法成功制备出氧化石墨烯/聚吡咯(GO/PPy)插层复合材料.采用X 射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试技术对复合材料进行物性表征.此外,利用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗测试方法对复合材料在两种不同水系电解液(1mol ·L -1Na 2SO 4和1mol ·L -1H 2SO 4)中的电化学性能进行了研究.结果显示:氧化石墨烯和聚吡咯表现出各自优势并发挥协同作用,使得GO/PPy 插层复合材料在中性和酸性电解液中都显示出可观的比电容.电流密度为0.5A ·g -1时,GO/PPy 插层复合材料在Na 2SO 4和H 2SO 4电解液中的比电容分别为449.1和619.0F ·g -1,明显高于纯PPy 的比电容.经过800次循环稳定性测试后,两种不同电解液中,复合材料初始容量的保持率分别为92%和62%.其中酸性电解液体系中初始容量更大,而中性溶液中具有更稳定的循环性能.关键词: 氧化石墨烯;聚吡咯;插层复合物;电极材料;电化学电容性能中图分类号: O646 Preparation and Electrochemical Capacitance Properties of Graphene Oxide/Polypyrrole Intercalation Composite SHI Qin MEN Chun-Yan LI Juan * (College of Chemistry and Chemical Engineering,Xinjiang University,Urumqi 830046,P .R.China ) Abstract:Graphene oxide/polypyrrole (GO/PPy)intercalation composite was successfully prepared via in-situ chemical oxidative polymerization of pyrrole monomers by using methyl orange (MO)as a template agent.The morphology and microstructure of the composite were characterized by X-ray diffraction (XRD)analysis,Fourier transform infrared (FTIR)spectroscopy,scanning electron microscopy (SEM),and transmission electron microscopy (TEM).In addition,the electrochemical properties of the composite material were investigated by cyclic voltammetry (CV),galvanostatic charge/discharge and electrochemical impedance spectroscopy techniques in two different aqueous electrolytes (1mol ·L -1Na 2SO 4and 1mol ·L -1H 2SO 4).The results indicated that the GO/PPy intercalation composite displayed considerable specific capacitance in both neutral and acid electrolytes,which is attributed to taking full advantage of the superior properties and synergy of graphene oxide and polypyrrole.The GO/PPy intercalation composite exhibited the specific capacitance of 449.1and 619.0F ·g -1in the Na 2SO 4and H 2SO 4electrolytes,respectively,at a current density of 0.5A ·g -1.This is significantly higher than the corresponding specific capacitance of pure PPy.After 800cycling test,the specific capacitance of the composite remained about 92%and 62%of the initial capacitance in the two different electrolytes,respectively.A higher initial capacitance was obtained in the acidic electrolyte,but the composite showed better electrochemical cyclic stability in the neutral electrolyte. [Article] doi:10.3866/PKU.WHXB201306031 https://www.360docs.net/doc/b92620771.html, 物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao ) Acta Phys.-Chim.Sin .2013,29(8),1691-1697 August Received:March 8,2013;Revised:June 3,2013;Published on Web:June 3,2013.? Corresponding author.Email:ljpanpan@https://www.360docs.net/doc/b92620771.html,;Tel:+86-132********. The project was supported by the Doctoral Scientific Research Starting Foundation of Xinjiang University,China (BS110112),Urumqi Science and Technology Project,China (H101133001),and National Natural Science Foundation of China (21262035). 新疆大学博士启动基金项目(BS110112),乌鲁木齐科技计划项目(H101133001)及国家自然科学基金(21262035)资助 ?Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinica 1691

复合材料力学层合板若干问题解决

复合材料力学课程设计一、层合板失效载荷计算 1、问题描述：已知：九层层合板，正交铺设，铺设比为0.2m =。受载荷x N N =，其余载荷均为零。每个单层厚度为0.2t mm =。玻璃/环氧单层板性能：41 5.4010E Mpa =?， 42 1.8010E Mpa =?，120.25ν=，3128.8010G Mpa =?，31.0510t c X X Mpa ==?， 2.810t Y Mpa =?，14.010c Y Mpa =?， 4.210S Mpa =?。求解：1、计算各铺层应力？ 2、最先一层失效的载荷？ 2、使用mat lab 编程求解：将输入文件“input.txt ”经由程序“strain.m ”运行，得到输出文件“output.txt ”。求解程序见附录一。 3、计算结果：（其中R 是强度比）求单层刚度 Q1: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q2: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q3: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000

0.00000 0.00000 8800.00000 Q4: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q5: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q6: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q7: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q8: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q9: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 求中面应变 Ez: 0.0306235*R -0.00290497*R

第10讲 第5章 复合材料层合板的强度