复合材料结构力学例题-MATLAB.doc

在复合材料结构力学中，了解材料的特性以及如何利用这些特性进行分析至关重要。这个文档包含了一系列MATLAB程序，用于计算复合材料的力学性能，特别是针对单向层压板的刚度矩阵和顺应矩阵，以及考虑平面应力条件的情况。以下是相关的知识点： 1. **复合材料的性质**：复合材料是由两种或更多不同材料组成的，具有独特的力学性能。在这个例子中，关注的是由石墨纤维和环氧树脂制成的编织织物层。石墨纤维提供了高强度和刚性，而环氧树脂作为基体，增加了材料的韧性和粘接性。 2. **工程常数**：在材料科学中，有几个关键的工程常数用来描述材料的力学性能。对于复合材料，这些常数包括正切模量E1、E2，剪切模量G12，以及泊松比NU12、NU23。这些参数对计算复合材料的刚度矩阵和顺应矩阵至关重要。 3. **MATLAB函数**：文档中的MATLAB函数如`TransverselyIso1tropicCompliance.m`和`ReducedStiffness.m`是用来计算材料性能的。`TransverselyIso1tropicCompliance`函数用于生成横观各向同性的顺应矩阵，它接受五个独立的材料常数作为输入，返回一个6x6的顺应矩阵。而`ReducedStiffness`函数则是计算纤维增强材料的简化刚度矩阵，需要四个材料常数作为输入，输出为3x3的刚度矩阵。 4. **刚度矩阵与顺应矩阵**：在结构力学中，刚度矩阵描述了材料在受力时的变形情况，而顺应矩阵是刚度矩阵的逆矩阵，描述了应变与应力的关系。这两个矩阵对于预测材料在不同载荷下的行为至关重要。 5. **平面应力状态**：在某些情况下，如薄壁结构，材料可能只受到两个方向的应力，形成平面应力状态。在这种情况下，可以使用简化的计算方法，如文档中2.2节的例子所示，结果与单向层压板相同。 6. **编织织物层的近似处理**：对于（±45）编织织物层，文档中的2.3节采用了一个简化的模型，将编织层视为45°和-45°单向层压板的组合。这种方法允许我们用已知的单向层压板的属性来估算织物层的性能。 7. **减小的刚度矩阵**：在纤维增强材料中，由于纤维的方向性，刚度矩阵通常不是对称的。减小的刚度矩阵（3x3）只考虑了沿纤维方向和垂直于纤维方向的力学响应，忽略了与纤维斜交的分量。 这些MATLAB程序和示例提供了一种实用的方法，用于理解和计算复合材料结构在受力时的行为，这对于设计和分析复合材料结构的工程师来说是非常有价值的工具。通过理解这些基本概念和计算方法，工程师可以更准确地预测和优化复合材料的性能。