第7章复合材料力学的几个专题7.1纤维端部的应力与应变分布7.2短纤维复合材料7.3复合材料的疲劳7.4结论与讨论 图7-1纤维端部的应力与应变分布7.1纤维端部的应力与应变分布 短纤维(不连续纤维) 增强复合材料受力时,力学特性与长纤维不同。 该类材料受力基体变形时, 短纤维上应力的分布载荷是基体通过界面传递给纤维的。 在一定的界面强度下, 纤维端部的切应力最大, 中部最小。 而作用在纤维上的拉应力是切应力由端部向中部积累的结果。 所以拉应力端部最小, 中部最大。7.2短纤维复合材料7.2.1短纤维复合材料的刚度预测 作用在短纤维上的平均拉应力为β为图中l0/2线段上的面积与(σf,max乘以l0/2积) 之比值。当基体为理想塑性材料时, 纤维上的拉应力从末端为零线形增大, 则β=1/2, 因此()00σ0max,111lllldlllff≥−−==∫−βσσ−1=−llf20max,σσll0l/2σσmax 若基体屈服强度为τmy, 则纤维临界尺寸比为当基体为弹性材料时,式中短纤维增强复合材料的拉伸强度为式中σfF为纤维的平均拉伸应力, σm*为与纤维的屈服应变同时发生的基体应力。l/lc越大, 复合材料的拉伸强度也越大。 Lc/2l <<1时, 上式变为连续纤维的强度公式。 当l=lc时, 短纤维增强的效果仅有连续纤维的50%。 l=10lc时, 短纤维增强的效果可达到连续纤维的95%。 所以为了提高复合材料的强度, 应尽量使用长纤维。