復(fù)合材料受力類型與破壞模式

　　一般疊層積層板為由單層復(fù)合材料板依據(jù)(yī jù)所需角度積層成為多層板。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)為依結(jié)構(gòu)所受軸力、彎矩、剪力與扭力的大小，由受力情況決定復(fù)合材料積層板疊層特性(疊層方向與數(shù)量)。并於復(fù)材積層板疊層設(shè)計(jì)時(shí)鈴須考慮，避免疊層積層板因受簡(jiǎn)單力作用，產(chǎn)生的偶合效應(yīng)。經(jīng)由受力與對(duì)稱性考量后，可決定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)復(fù)材疊層方向、數(shù)量與順序，如此便可決定積層板潔構(gòu)承載與變形能力。
　　關(guān)於復(fù)合材料(Material)結(jié)構(gòu)受力破壞(vandalism)模式(pattern)，特做以下之說明：
　　其一，結(jié)構(gòu)復(fù)合材料基層板承受與纖維方向0º同方向之荷重，受軸拉力後破壞(vandalism)模式說明如下述:
　　1、積層板纖維方向與軸力方向0º同向，受力後纖維斷裂（fracture)，且樹脂剪力破壞(vandalism)。
　　2、積層板纖維方向?yàn)?plusmn;45º軸力方向?yàn)?º；受粒後因樹脂(Resin)與纖維積和強(qiáng)度（strength)不足導(dǎo)致破壞。碳纖維配件“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。
　　3、積層板纖維方向與軸力方向0º同向，受力後因樹脂與纖維接合弦度不足，導(dǎo)致(cause)積層板沿著厚度方向破壞(vandalism)。碳纖維配件“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。
　　4、積層板纖維方向?yàn)?º；軸力方向?yàn)?0º；受力后因樹脂(Resin)強(qiáng)度不足導(dǎo)致積層板破壞(vandalism)。
　　其二，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)承受其他形式荷重時(shí)，其可能破壞(vandalism)模式如下述:
　　1、此結(jié)構(gòu)為承受彎矩荷重，此結(jié)構(gòu)復(fù)材積層板纖維方向以軸向?yàn)橹鳎殉袚?dān)梁頂拉力或壓力。當(dāng)受載重破壞時(shí)，破壞模式可能（maybe)為纖維斷裂（fracture);積層板間層與層脫層。上述為較佳的設(shè)計(jì);為大部分構(gòu)件破壞均為發(fā)生此現(xiàn)象，此為纖維與樹脂(Resin)間的界面弦度不足所造成，提升此部分強(qiáng)度可增加彎矩承載力。
　　2、扭力荷載結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)為承受扭力荷重，積層板纖維方向以±45º為主。當(dāng)受載重破壞(vandalism)時(shí)，破壞模式(pattern)可能（maybe)為樹脂剪力度不足破壞;積層板間層與層脫層提升樹脂弦度與增加積層板間的介面強(qiáng)度（strength)，可以改善上述情況(Condition)使扭力承載力提升。
　　3、軸壓荷載，此結(jié)構(gòu)為承受軸壓荷重，積層板纖維方向以0º與90º為主。當(dāng)受載重破壞(vandalism)時(shí)，破壞模式(pattern)可能為因纖維局部（part)挫區(qū);樹脂(Resin)橫向張力（解釋:物體受到拉力作用時(shí)的相互牽引力)破壞;樹脂剪力破壞，纖維無局部挫區(qū)。改善上述情況可以提升樹脂弦度，使承載力提升。
　　由上述說明可知，大部分的復(fù)合材料(Material)結(jié)構(gòu)受載種作用時(shí)，不論是承受單純的軸力、彎矩、扭力、剪力等單一荷重或其合成載重。碳纖維生產(chǎn)傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。當(dāng)結(jié)構(gòu)受載重破壞(vandalism)時(shí)，破壞主要發(fā)生的原因?yàn)闃渲袅?qiáng)度不足;樹脂與纖維接合弦度不足;積層板問的介面強(qiáng)度不足。要改善結(jié)構(gòu)弦度避免結(jié)構(gòu)因上述原因提前破壞，除了適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)配置與適當(dāng)?shù)睦w維疊層方向外，為一方式方法就是改善復(fù)合材料的材料特性，使提升樹脂強(qiáng)度與樹脂、纖維間的介面弦度。
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