复合材料弹性模量Ef.ppt

第II 阶段： 纤维弹性变形，基体塑性变形 和第I 阶段间有一个拐点。 一般 Ef ??Em，所以拐点基本上对 应基体曲线的拐点 拐点相当于基体发生屈服时的应力 如果基体?-?曲线是线性的（无拐点） Ec= EfVf+(d ?m /d ?m) Vm d ?m /d ?m：基体?-?曲线的斜率 （基体有效硬化系数） 去除外力纤维保持弹性伸长，但基  体受压。 单向连续纤维复合材料及其基体、纤维?-? 曲线 ? ? 纤维（已复合） 纤维（未复合） 复合材料 基体（未复合） I II III IV ?fk ?fs Ef ?ck Em (d ? /d ?)m ?mk Ec(I) Ec(II) ?ms 第III阶段：塑性变形阶段 基体和纤维都发生塑性变形 此阶段从纤维出现非弹性变形开始 对于脆性纤维，观察不到该阶段 对于韧性纤维，拉伸出现颈缩时， 基体对纤维施加了阻止颈缩的约束， 使颈缩推迟进行。 第IV 阶段：断裂阶段 纤维强度高，但塑性差，所以断裂从 纤维开始。 此阶段实质上是高强度纤维的断裂。 单向连续纤维复合材料及其基体、纤维?-? 曲线 ? ? 纤维（已复合） 纤维（未复合） 复合材料 基体（未复合） I II III IV ?fk ?fs Ef ?ck Em (d ? /d ?)m ?mk Ec(I) Ec(II) ?ms 1.1 应力状态软性系数 ? 二、材料在其它静载荷作用下的力学性能 外力作用下材料内任一点应力（截面上） 正应力分量 切应力分量 截面方位不同正/切应力比值不同 例如：单向拉伸 垂直截面上正应力最大，? 45?方向截面切应力最大， ?/2 一般复杂应力状态，根据力学第二强度理论和第三强度理论求得： 最大正应力 最大切应力 其比值 材料在变形和断裂过程中，正应力和切应力的作用是不同的。 只有切应力才能引起塑性变形和韧性断裂；正应力一般只引起脆断。 可以根据应力状态?值，分析判断塑性变形和断裂的情况。 ?值越大，最大切应力分量越大，材料越易发生塑性变形，然后韧断；?值越小，发生脆断。 * 材料的力学性能 张滨 Mechanical Properties of Materials 一、 材料在静载荷下的力学性能 静载荷:温度、应力状态和加载速率都固定不变。 动载荷:冲击载荷、循环载荷等。 静拉伸性能 静扭转性能 静弯曲性能 静压缩性能 静载荷 1.材料的拉伸性能 拉伸试验 常温 单向、静拉伸载荷 光滑试样 测得的力学性能指标 弹性 塑性 强度 应变硬化 韧性 1.1 应力和应变 圆柱试样 板状试样 形状、尺寸 国标 工作部分 过渡部分 夹持部分 拉伸试样 应力 (N/m2) 1N/m2=1Pa=10-6MPa 通常载荷并不垂直于其所作用的平面 单向静载拉伸条件下 工程上规定加载过程中截面积不变 工程应力（条件应力） ? ? ? P P A A0 据塑变过程中体积不变原则 S??，且随变形量增，差别明显。 真应力 实际上拉伸过程中试样的横截面积是逐步变化的 是应力作用的结果。单位长度（或面积）上的变化量。 每种应力对应一种应变 应变 ? 工程应力-工程应变 切应力-切应变 切向载荷引起的切位移与相邻两截面距离之比 等于试样转动角度的正切 e?? 切应变 真应力-真应变 某瞬时伸长 ，则瞬时应变 试样原始长度l0 ，载荷为P时，试样长度lf ，其真应变： 切应力 ? a h 例题 ?? ?1+?2 一钢坯，l0=1m，直径d0＝10mm。通过直径d1=8mm，及直径d2＝5mm的两次拔丝，问两次拉拔后的应变e1、e2，条件应变?1、?2，总真应变e，总条件应变?。 解：根据体积不变原理，两次拉拔后长度 1.2 工程应力－应变曲线 P载荷(N) 变形三阶段 弹性变形 弹塑性变形 断裂 形变强化（加工硬化）：屈服后欲 变形必须不断增载，随 塑变增大，变形抗力增大。 Pb ：强度极限的载荷 试样某一部位截面开始急降 颈缩——导致载荷下降。 Pk ：断裂载荷 Pp ：保持直线关系的最大载荷 过P点曲线开始偏离直线 Pe：变形开始阶段  卸载后立刻恢复原状（弹变）  超过，伸长只部分恢复（塑变） Ps ：屈服时的最小变形 屈服：载荷不增加或反而减少，试 样还继续伸长的现象。 屈服后，材料出现明显塑