Re: [請益] 複合材料適合用哪種強度理論?

看板Cad_Cae (電腦輔助設計)作者gamer時間2年前 (2021/08/13 22:56)推噓1(1推 0噓 6→)

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※ 引述《caron0225 (淯仔)》之銘言： : 大家好，小弟想請教複合材料適合用哪種強度理論? : 這裡好像很多作結構力學的，所以來這裡請益，不適當還請見諒。 : 小弟看一些理論書籍或是一些文獻，目前就主流四大理論(最大主應力、最大主應變、 : 最大切應力、形狀比能)討論材料的強度與破壞。 : 小弟對結構破壞的機理理解的是: : 靜態壓載造成的破壞可以用當下工況的主應力或主應變是否到達材料本身的 : 降伏位置來判定。 : 而耐久破壞則是由於變形=>生熱=>溫度改變材料強度=>破壞 : 對於類似鋼筋水泥或是橡膠包覆纖維的複合材料，由於各向異性的應力應變特性，好 : 像僅適用於最大主應力(塑性破壞範疇)或主應變(脆性破壞範疇)。 : 以上是我的理解，也許有錯，請指教。(小弟不是材料力學背景><) : 我想請教的是，實務上，大家都怎麼怎麼去評估產品的力學強度以及耐久問題呢?? : 小弟最近在研究橡膠產品耐久的問題。 : 橡膠包覆纖維經過長時間反覆變形後，兩層纖維層之間的剝裂的破壞模式適用於哪種 : 破壞理論或是何種材料力學上的定義來解釋?? 　　界面剝離的問題為界面破壞力學的範疇。簡述理論的作法是使用J積分求得在界面上的strain energy release rate來評估界面裂紋是否會成長。由於此理論的統御方程式為複變方程式，要求解並不容易，故現在大部分都用數值法來求解。　　數值法最常見的應該是virtual crcak closure technique, VCCT，這個方法是基於有限元素法發展出用來求得strain energy release rate的一個方法。上面這些方法都需要滿多背景知識的，真的要使用可能要先去修一些相關課程，或是先讀過一些相關教科書，非力學背景的可能很難短時間就有辦法理解這裏面的理論。　　至於一般的材料力學中的失效理論像是Tresca, vonMises (distorsion energy), max. principal是無法用來解此問題的。原因在於界面尖端的應力為一奇異點，此處應力的理論解為無窮大，所以沒辦法用上述準則進行失效判斷。 : 假如單純不考慮工藝問題，我盡可能地藉由改變設計或幾何形狀來降低 : 容易破壞位置的主應力，理論上會對產品的耐久性有幫助嗎?? 　　如上所述，理論上這個界面尖端的應力是無窮大，所以你改變幾何也是得到另一個無窮大的應力，這兩個應力值無法直接進行比較。不過如果是用數值解，由於收斂性的問題，你還是可以求得一個有限的應力解。　　實務上有一種benchmark method，就是假設我用相同大小及品質的元素去求解兩個模型，假設它們會有近似的收斂程度，哪麼就可以透過比較這兩個模型的應力來評估何者較佳。　　不過，由於破壞行為的定義有三種type，單純比對主應力和最大剪應力是否就能反應個別破壞type的狀況，基本上是沒有理論支持的。只能說，這是一種常見的觀點，但是不是有效還是得看你的case最終驗證的結果。 : 我看有的文獻是用應變能密度去討論類似的耐久問題，是基於怎樣的 : 耐久破壞理論呢?? : 應變能密度定義上就是單位體積下的應變*應力，感覺跟我看主應力或主應變是一樣 : 意思。為何還要特地去定義應變能密度呢?? : 懇請版上大大們不吝於分享實務上的經驗。非常感謝!! 　　這個問題有兩個層面， 1.應力跟應變準則與應變能準則有什麼不同？應力或應變準則是基於試驗觀測得到的結果，舉例來說，單軸拉伸試驗。他的出發點是工程應用上能夠方便快速取得的物理量來作為判斷依據。應變能則是從物理上出發，認為材料的失效是來自於原子鍵結的破壞，必然需要一定程度的能量才能打斷鍵結。 2.為什麼要定義密度，而不直接看應變能？因為沒有無因次化的應變能會受到尺度的影響，而無法類推到其他問題上，所以必須去除掉尺度的影響。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 182.233.132.74 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Cad_Cae/M.1628866563.A.4AB.html