复合材料力学上机编程作业(计算层合板刚度).docx

1、复合材料力学上机编程作业学院：School of Civil Engineering专业：Engineering Mechanics小组成员信息：James Wilson（201203189001）、Tau Young（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，Tau Young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

2、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m E1（Pa） E2（Pa） v12 v21 G12（Pa） 角度（）1 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 0.002 1.00E-03 9

3、.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 90.003 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 0.004 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 90.005 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 0.00（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m E1（Pa） E2（Pa） v12 v21 G12（Pa） 角度（）1 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.

4、10 0.40 1.00E+10 0.002 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 90.003 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 0.004 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 90.005 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 0.006 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 90.00（3）5层对称角铺设层合板（T5

5、-9）数据文档层数 5层序数 厚度m E1（Pa） E2（Pa） v12 v21 G12（Pa） 角度（）1 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 30.002 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 -30.003 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 30.004 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 -30.005 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10

6、 0.40 1.00E+10 30.00（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m E1（Pa） E2（Pa） v12 v21 G12（Pa） 角度（）1 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 30.002 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 -30.003 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 30.004 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 -

7、30.005 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+10 30.006 1.00E-03 9.60E+10 2.40E+10 0.10 0.40 1.00E+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m E1（Pa） E2（Pa） v12 v21 G12（Pa） 角度（）1 1.00E+00 5.40E+10 1.80E+

8、10 0.083 0.250 8.80E+09 0.002 1.00E+01 5.40E+10 1.80E+10 0.083 0.250 8.80E+09 90.003 1.00E+00 5.40E+10 1.80E+10 0.083 0.250 8.80E+09 0.00二、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【laminates without bending-extension coupling】的排列有两种材料，一种是Boron-Epoxy，一种是Glass-Epox

9、y。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m E1（Pa） E2（Pa） v12 v21 G12（Pa） 角度（）1 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 0.002 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 0.003 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 60.004 1.00E-0

10、3 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 60.005 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 -60.006 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 -60.007 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 -60.008 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 60.009 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.

11、021 0.230 5.59E+09 0.0010 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 -60.0011 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 -60.0012 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 60.0013 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 60.0014 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09

12、0.0015 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 0.0016 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 0.0017 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 60.0018 1.00E-03 2.04E+11 1.85E+10 0.021 0.230 5.59E+09 -60.00（2）Glass-Epoxy材料。（Glass-Epoxy）数据文档层数18层序数厚度m E1（Pa）E2（Pa）v12v21G12（Pa）角度（）11.00E-033.86E+108.27E+090.0560.