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：
有三层对称正交铺设层合板，总厚度为t ，外层厚12t ，内层厚t 6
5，材料为硼/环氧，受轴向拉力x N 作用，MPa E 51100.2⨯=，MPa E 42100.2⨯=，
30.021=v ，MPa G 312106⨯=，MPa X t 3100.1⨯=，MPa X c 3100.2⨯=，MPa Y t 2100.6⨯=，MPa Y c 200=，MPa S 60=，试求层合板极限载荷)/(t N x 。
解:
1，开始破坏时的“屈服”强度值：
（1）计算ij ij Q A 和： 由:)(t)(1051.71,3341'得MPa A A A ⨯==-
（2）求000,,xy
y x γεε （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N x /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：
（1）求削弱后的复合板刚度： 其中第一、三层板材料第一主方向破坏后，[]MPa
Q 43,11000002.01810000
⨯⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡=
不能抗剪，故Q
=0，继续计算复合板刚度A：
66
（2）、求应变和应力：
（3）、由Hill-蔡强度理论得：
/t=500.5代入第二层求得应力：
将N
x
即第二层第二主方向破坏，因此层合板在N
方向全部破坏，层合板不能继续承
x
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。
