c／e復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度散布特性的初步探討

1、 一。I9 9 2 籃 強(qiáng)度 與 環(huán) 境 射 3j( 總 8 7 )c ／ E復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度散布特性 的初步探討 ( 北京強(qiáng)度環(huán)境研究所)＼ ／。 ． 2文 摘 C ／ E復(fù)合持料 姑構(gòu)強(qiáng)度 的散 布特性是 一個(gè) 重要 的研 究 課 題。誼 問題 關(guān) 系到 受力結(jié)構(gòu)能否采 用c ／ E復(fù)合材料。本 文針對(duì)這一 問題，搜 集、分析、整理 已有資料?，F(xiàn)有資料說 明， 不計(jì)及溫 濕效應(yīng)時(shí)，C ／ E復(fù)合材料 的單向板、多向板 的強(qiáng)度參

2、數(shù)的 變差 系數(shù)C v =0 ． O 8 ～0 ． 1 3 之 問。 復(fù)合材料 的結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度( 破 壞 或 失穩(wěn) ) 的 變差 系數(shù) 和 相 同結(jié) 構(gòu) 相 同 載荷 的 金屬 結(jié) 構(gòu) 強(qiáng) 度 的 變差 系數(shù) 相 近 。高 溫和 低 溫 的 強(qiáng) 度 變差 系數(shù) 和 常 溫 的強(qiáng) 度 變差 系數(shù) 相近 。 為 了更確 切地 說 明 問 題， 應(yīng) 該 補(bǔ) 充一 些 實(shí)驗(yàn) ，特 別 是 溫 濕 效 應(yīng) 的 有 關(guān) 宴驗(yàn) 。4J0主 題 詞基 全

3、盟竺立 塋 ： 生 豆連 接強(qiáng) 度結(jié) 構(gòu) 穩(wěn)定 性變 差 系 數(shù) 一、 刖 吾復(fù)合材料結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度的 散布度的大小，對(duì)結(jié) 構(gòu)可靠性設(shè) 計(jì)、對(duì)航天結(jié)構(gòu) 使用 復(fù)合材料 至關(guān)重要。 有人提 出，復(fù)合材 料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的 散布度大 ，不能作為結(jié)構(gòu)材料使用。復(fù) 臺(tái)材 料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度散 布度比金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度散布度大 多少卻說不清。有人認(rèn)為，對(duì)某種 問題， 復(fù) 合材料結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度 散布度比相應(yīng)的金屬結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度 散布度要 小， 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 高， 可 明顯

4、的減輕結(jié)構(gòu)重量 。實(shí) 際情況究竟 如何 ?應(yīng) 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究 。本 文搜集 已有的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：C ／ E 單 向板 機(jī)械性 能實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)，C ／ E 構(gòu)件連接強(qiáng) 度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， C ／ E殼體 ( 圓筒殼 、截 錐殼)穩(wěn)定性 實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng) 計(jì)分 析， 主要 是研 究、分析 變差系 數(shù)，變差系數(shù)能較好的 說 明 分 散 度 。 這 些 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 沒 有反 映 溫 濕效 應(yīng) 影 響， 沒 有 考 慮 使用 環(huán)境 (如 振

5、 動(dòng) 、 沖 擊、腐蝕介質(zhì) 等)的影響 實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析說 明，對(duì)穩(wěn)定和 斷裂 嗣題 ，C ／ E復(fù)合材料 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變 差系 數(shù)和 金 屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變 差系 數(shù)相比，兩者比較接近。對(duì)于工藝穩(wěn) 定的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)， 初 步 設(shè) 計(jì) 時(shí)，可近似 采用 金屬結(jié)構(gòu) 相應(yīng)的 變差系數(shù)C。文末給出變差系數(shù) 的工程統(tǒng)計(jì)方 法， 根據(jù)實(shí)驗(yàn)確 定 了C近似符 合正態(tài)分 布，給 出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及 幾種 情況的C v 使用界 限值。最后，建議應(yīng) 開展的 幾個(gè)研究

6、內(nèi)容。本 文 1 9 9 1 年 7 月 I9日牧 j j 。4 三維普資訊 http://www.cqvip.com 一 一 一 一 ’一 ．㈣ 焉 =圖 2C ／ E圓柱殼 均勻俐外 壓臨界值 分 布 函數(shù) 的 數(shù) 據(jù) 圖 p圖 8C ／ E圓柱 殼( 截錐 殼) 軸外壓 臨 界 值 分布 函數(shù) 的 數(shù)據(jù) 圖 【 。 】表 1可靠性分析時(shí)復(fù)合材料與盤屬材料 的特 點(diǎn)對(duì) 比 對(duì) 比 項(xiàng) 日金 屬 材 料 材料的靜強(qiáng)度分布 正態(tài)分 布

7、 規(guī)律 的描述 力學(xué)性能的變 差系數(shù) 疲勞壽命分布 規(guī)律 的描述 相 關(guān) 性 小 于 1 0～ 俄希 前一數(shù)正對(duì)態(tài)分布 力登 ．的與 a成 正 比相 關(guān) 性?’ 一破 壞模 式間的 相 關(guān) 性 零件厚 度尺 寸公差 的 影 響 單 獨(dú) 一個(gè) 元 件 不 存 在 模 式 相 關(guān) 性 復(fù) 合 材 料 具有多層次的強(qiáng)度分布：絲： 威布爾分布 絲束： 正 態(tài)分布 樹 脂 基 體 ： 正 態(tài)分 布 單向?qū)?壓板 ： 尚無 定論 ， 暫按