對纖維復合材料彈性常數研究的評論
對 4 0多年的單向和正交雙向纖維復合材料彈性常數的研究成果進行評論．較詳細地介紹了纖維
復合材料彈性常數的計算公式，對各計算公式進行分析，并與其他類似的計算公式進行了比較 最后
給出一些簡化的計算公式，可用于復合材料產品的設計和優化設計．
關 鍵詞
1 引言 優化1 黿 計
自從纖維復合材料問世以來，人們對其彈性常數細觀力學的理論估算極為重視，由于問
題的復雜和困難性，雖經前人數十年的研究，但還未很好解決 [ 1 1 ． 纖維復合材料的最大特點
是性能的可設計性．這包括兩方面 ：一是性能隨組分材料性能和組分比而變化 ；二是性能隨
纖維方向和鋪層次序而變化．纖維復合材料彈性常數細觀力學是研究性能隨組分材料性能和
組分 比的變化規律，文獻 【 2 — 9 】 主要研究單向纖維復合材料的彈性常數．這種材料的彈性常數
有五個．若以 L表示縱向， T表示橫向， w 表示厚度方向，則五個彈性常數為 E L E T ， G L T ．
Ⅵr和 G W或 w．因為單向纖維復合材料可假設為宏觀同性材料，所以 GT w與 w符合
G T W：E T ／ 2 ( I + w)根據細觀分析， 纖維排列不完全是規整均勻的，因此，E T與 E w w與
I , ％ V T不完全相同．從實用角度出發，單 向纖維復合材料是薄層狀，是構成復合材料的單元，
因此 G w或 V T W不重要．這樣主要的是其余四個彈性常數．實際使用的復合材料往往是正交
雙向或多向的，在復合材料產品設計中，彈性常數可按層板理論得出，但有時計算較復雜．
若彈性常數有簡單的理論估算公式，就可簡化復合材料產品設計，特別是簡化優化設計的程
序．
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發表于 2009-12-9 11:01:32
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