Verbundlaminate

In der Materialwissenschaft, Verbundlaminate sind Anordnungen von Schichten aus Faserverbundwerkstoffen, die verbunden werden können, um die erforderlichen technischen Eigenschaften, einschließlich Steifigkeit in der Ebene, der Biegesteifigkeit, der Festigkeit und thermischen Ausdehnungskoeffizienten.

Die einzelnen Schichten bestehen aus hochmodulen, hochfesten Fasern in einem polymeren, metallische oder keramische Matrixmaterial. Typische Fasern umfassen Graphit, Glas, Bor und Siliciumcarbid und einige Matrixmaterialien sind Epoxidharze, Polyimide, Aluminium, Titan und Aluminiumoxid.

Schichten aus unterschiedlichen Materialien verwendet werden können, was zu einem Hybridlaminat. Die einzelnen Schichten sind im allgemeinen orthotropen oder isotropen quer mit dem Laminat dann ausstellenden anisotropen, orthotropen oder quasi-isotropen Eigenschaften. Quasiisotrope Laminate isotrope inplane Reaktion sind aber nicht darauf beschränkt, out-of-plane-Antwort isotrop. In Abhängigkeit von der Stapelreihenfolge der einzelnen Schichten kann das Laminat Kopplung zwischen inplane und out-of-plane-Antwort aufweisen. Ein Beispiel eines Biegedehnen Kopplung ist das Vorhandensein der Krümmung der Entwicklung als Folge der in der Ebene liegenden Belastung.

Klassische Laminat-Analyse

Verbundlaminate können als eine Art von Platte oder dünnen Schalenstruktur betrachtet werden, und als solche ihre Steifigkeitseigenschaften können durch Integration des in der Ebene liegenden Spannung in der Richtung senkrecht zu der Schichtoberfläche finden. Die breite Mehrheit der Lage oder Lamina Materialien gehorchen Hookeschen Gesetz und damit alle ihre Belastungen können durch ein System linearer Gleichungen in Beziehung gesetzt werden. Laminate werden als durch die Entwicklung von drei Stämmen von der Mittelebene / Oberfläche und drei Krümmungsänderungen verformen

 und

wo und definieren das Koordinatensystem bei der Laminatebene. Einzelnen Lagen haben die lokalen Koordinatenachsen, die mit den Materialien charakteristischen Richtungen ausgerichtet sind; wie die Hauptrichtungen seiner Elastizität Tensor. Unidirektionale Lagen von beispielsweise immer ihre erste Achse mit der Richtung der Verstärkung ausgerichtet ist. Ein Laminat ist ein Stapel von einzelnen Lagen mit einem Satz von Lagen Ausrichtungen

was einen starken Einfluss sowohl auf die Steifigkeit und Festigkeit des Laminats als Ganzes. Dreh anisotropem Material zu einer Änderung seiner Elastizitätstensors. Wenn in seinem lokalen Koordinaten eine Lage wird angenommen, dass nach der Spannungs-Dehnungs-Gesetz verhalten

dann unter einem Rotationstransformation es die geänderten Geschäftsbedingungen Elastizität hat

Daher

Eine wichtige Voraussetzung für die Theorie der klassischen Laminat Analyse ist, dass die Stämme von Biegung mit linear variieren in der Dickenrichtung, und dass die Gesamt in-plane-Stämme sind eine Summe der auf die aus Membranbelastungen und Biegelasten ableiten. Daher

Ferner ist ein dreidimensionaler Spannungsfeld von sechs Schnittkräfte ersetzt ist; drei Membrankräfte und Biegemomente je Längeneinheit. Es wird angenommen, dass wenn diese drei Größen werden an jedem Ort bekannt, kann der Spannungen können daraus berechnet werden. Sobald ein Teil eines Laminats der transformierte Elastizität wird als abschnittsweise in Abhängigkeit von der Dickenrichtung behandelt, daher kann die Integrationsoperation als Summe einer endlichen Reihe behandelt werden, so dass

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