纤维缠绕压力容器强度的细观力学研究.pdfVIP

维普资讯 一 7 { } 1999篮 ‘ 二袅璃钢复／合材料；’ 1999 第 4期 FiberReinforcedPlasfics／Comp~ites №4 纤维缠绕压力容器强度的细观力学研究’ ． r ＼ 7 ，8 塑 6 (同井大学理学院工程力学与技术系 上海 2OOO92) (上海交通大学材料；阡学与工程学院) I 关量词：墨鱼楚 曼姻观力学蔓塑堕量鱼讨薪氟{{l炙J强 1 引 言 2‘ 分 析 近年来 ，随着原材料价格的降低，以及制造技术的 从宏观断裂力学的角度，双相材料问的界面裂纹 成熟，复合材料越来越广泛地应用于国防和民用等许 特性必须用复数的应力强度因子表征-3】，而与此对应 多领域。其中纤维缠绕复合材料压力容器是最具代表 的裂纹扩展准则 目前还不能方便地应用于工程设 性的复合材料结构之一。考虑到压力容器的受力，一 计-4J。故为了不使问题复杂化，本文将利用改进的剪 般情况下，纤维缠绕分成环向和纵向两种，即压力容器 切滞后理论L5J，从弹性力学的角度，即利用分析局部应 壁由两种铺层 (环向的单 向层和纵向的角铺设层)组 变集中的方法对问题进行研究。在分析中根据单向层 成。虽然环向层主要承受环向方向的应力，而角铺设 中的裂纹是否引起局部的界面脱层，而将问题分成强 层则承受轴向和环向两个方向的应力 ，但单向复合材 界面和弱界面两种情况。 料层合板横向强度低的特点仍然使得即使在压力容器 2．1 强界面情况 许可的工作条件下，环向层仍然可能发生基体或者界 如图1(a)所示，层合板在 方向(轴向)的无穷远 面开裂，为此需在压力容器的内表面粘接柔软的密封 处受到均匀外载应变 ￡0的作用，层合板的组成从左到 层，防止渗漏。 右分别是防渗漏层、角铺设层和环向层 (9 层)。在 对于纤维缠绕压力容器，可靠的设计方法应建立 =o处，环向层有一裂纹。我们分别以 ，IlI，1It表示上 在精确的应力分析和适当的强度准则基础之上…。然 述各层在 方向的位移，显然它们都是 的函数。同 而，在此涉及到的一个难点是在进行应力分析的时候， 时以E口，El，Et和II口，hi，lI1分别表示各层相应的沿 轴 如何考虑复合材料内部损伤的影响。利用退化因子 向的弹性摸量和厚度，各层相应的沿 轴方向的剪切 (DF)的方法不失为一种简便而可行的工程方法 【1】，但 模量用 Gn，Gl，Gl表示。根据剪切