对纤维复合材料弹性常数研究的评论
对 4 0多年的单向和正交双向纤维复合材料弹性常数的研究成果进行评论．较详细地介绍了纤维
复合材料弹性常数的计算公式，对各计算公式进行分析，并与其他类似的计算公式进行了比较 最后
给出一些简化的计算公式，可用于复合材料产品的设计和优化设计．
关 键词
1 引言 优化1 鼋 计
自从纤维复合材料问世以来，人们对其弹性常数细观力学的理论估算极为重视，由于问
题的复杂和困难性，虽经前人数十年的研究，但还未很好解决 [ 1 1 ． 纤维复合材料的最大特点
是性能的可设计性．这包括两方面 ：一是性能随组分材料性能和组分比而变化 ；二是性能随
纤维方向和铺层次序而变化．纤维复合材料弹性常数细观力学是研究性能随组分材料性能和
组分 比的变化规律，文献 【 2 — 9 】 主要研究单向纤维复合材料的弹性常数．这种材料的弹性常数
有五个．若以 L表示纵向， T表示横向， w 表示厚度方向，则五个弹性常数为 E L E T ， G L T ．
Ⅵr和 G W或 w．因为单向纤维复合材料可假设为宏观同性材料，所以 GT w与 w符合
G T W：E T ／ 2 ( I + w)根据细观分析， 纤维排列不完全是规整均匀的，因此，E T与 E w w与
I , ％ V T不完全相同．从实用角度出发，单 向纤维复合材料是薄层状，是构成复合材料的单元，
因此 G w或 V T W不重要．这样主要的是其余四个弹性常数．实际使用的复合材料往往是正交
双向或多向的，在复合材料产品设计中，弹性常数可按层板理论得出，但有时计算较复杂．
若弹性常数有简单的理论估算公式，就可简化复合材料产品设计，特别是简化优化设计的程
序．
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发表于 2009-12-9 11:01:32
