铺层角度对碳纤维/环氧树脂基复合材料板等效刚度的影响

作者：步鹏飞; 任辉启; 阮文俊^*

来源：南京理工大学学报, 2021, 45(05): 537-544.

DOI：10.14177/j.cnki.32-1397n.2021.45.05.003

• 碳纤维
• 复合材料
• 层合板理论
• 拉剪耦合
• 等效刚度
• 铺层角

为了准确计算复合材料等效刚度,指导复合材料设计过程中铺层角度的选择。该文基于经典层合板理论,建立了考虑拉剪耦合效应的三维层合板等效刚度计算方法。基于该方法对碳纤维/环氧树脂基复合材料板等效刚度随铺层角的变化趋势进行了分析,结果显示:随着铺层角θ1的增加,铺层方式为(θ1)25/(θ2)25的层合板的面内轴向刚度Ex、横向刚度Ey的变化曲线包含变化率显著不同的两个阶段;法向刚度Ez呈正弦变化趋势且当正交铺层时有最大值;面内剪切刚度Gxy在θ1=45°且θ2=135°时有最大值;面外剪切刚度Gxz和Gyz变化曲线关于θ2=90°对称。通过比较层合板与单向板等效刚度发现,选择合适的铺层角度组合能够有效提高结构的法向刚度和面内剪切刚度。

• 单位
  中国人民解放军军事科学院; 南京理工大学