复合材料力学上机编程作业(计算层合板刚度).docx

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复合材料力学上机编程作业

学院：

SchoolofCivilEngineering专业：

EngineeringMechanics

小组成员信息：

JamesWilson（201203189001）、TauYoung（201203189001）

复合材料力学学了五个星期，这是这门课的第一次编程作业。

我和杨涛结成一个小组，我用的是Fortran编制的程序，TauYoung用的是matlab编制。

其中的算例以我的Fortran计算结果为准。

Matlab作为可视化界面有其独到之处，在附录2中将会有所展示。

作业的内容是层合板的刚度的计算和验算，包括拉伸刚度A、弯曲刚度D以及耦合刚度B。

首先要给定层合板的各个参数，具体有：

层合板的层数N；各单层的弹性常数E1、E2、、G12；各单层对应的厚度；各单层对应的主方向夹角。

然后就要计算每个单层板的二维刚度矩阵Q，具体公式如下：

；；；；

得到Q矩阵后，根据课本上讲到的得到。

然后根据z坐标的定义求出到，接下来，最重要的一步，根据下式计算A、B、D。

一、书上P110的几个问题可以归纳为以下几个类型。

（1）正交铺设5层对称层合板（T5-7）

数据文档

层数5

层序数厚度mE1（Pa）E2（Pa）v12v21G12（Pa）角度（°）

11.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+100.00

21.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+1090.00

31.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+100.00

41.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+1090.00

51.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+100.00

（2）正交铺设6层反对称层合板（T5-8）

数据文档

层数6

层序数厚度mE1（Pa）E2（Pa）v12v21G12（Pa）角度（°）

11.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+100.00

21.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+1090.00

31.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+100.00

41.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+1090.00

51.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+100.00

61.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+1090.00

（3）5层对称角铺设层合板（T5-9）

数据文档

层数5

层序数厚度mE1（Pa）E2（Pa）v12v21G12（Pa）角度（°）

11.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+1030.00

21.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+10-30.00

31.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+1030.00

41.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+10-30.00

51.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+1030.00

（4）6层反对称角铺设层合板（T5-10）

数据文档

层数6

层序数厚度mE1（Pa）E2（Pa）v12v21G12（Pa）角度（°）

11.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+1030.00

21.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+10-30.00

31.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+1030.00

41.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+10-30.00

51.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+1030.00

61.00E-039.60E+102.40E+100.100.401.00E+10-30.00

（5）我还想验证一个书上的例题，在课本P114。

三层层合板，外层厚度t1，内层10t1，正交铺设比m=0.2,。

玻璃/环氧单层板性能：

E1=5.4E10Pa，E2=1.8E10Pa，v21=0.25，G12=8.8E9Pa。

数据文档

层数3

层序数厚度mE1（Pa）E2（Pa）v12v21G12（Pa）角度（°）

11.00E+005.40E+101.80E+100.0830.2508.80E+090.00

21.00E+015.40E+101.80E+100.0830.2508.80E+0990.00

31.00E+005.40E+101.80E+100.0830.2508.80E+090.00

二、验证Verchery的论文里给出的数值算例。

这里一直到Table5的数据都是从Verchery的论文中截获。

Verchery论文中的18层序列，第（21）式【laminateswithoutbending-extensioncoupling】的排列有两种材料，一种是Boron-Epoxy，一种是Glass-Epoxy。

而且都给出了最终的计算结果Q，A*，D*。

下面是我的Fortran计算数据文档和结果文档。

（1）Boron-Epoxy材料。

（Boron-Epoxy）数据文档

层数18

层序数厚度mE1（Pa）E2（Pa）v12v21G12（Pa）角度（°）

11.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+090.00

21.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+090.00

31.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+0960.00

41.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+0960.00

51.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+09-60.00

61.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+09-60.00

71.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+09-60.00

81.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+0960.00

91.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+090.00

101.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+09-60.00

111.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+09-60.00

121.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+0960.00

131.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+0960.00

141.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+090.00

151.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+090.00

161.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+090.00

171.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+0960.00

181.00E-032.04E+111.85E+100.0210.2305.59E+09-60.00

（2）Glass-Epoxy材料。

（Glass-Epoxy）数据文档

层数18

层序数厚度mE1（Pa）E2（Pa）v12v21G12（Pa）角度（°）

11.00E-033.86E+108.27E+090.0560.