基于剪滞理论的纤维应力分布分析

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20240228.005

复合材料科学与工程 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (2): 35-39.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20240228.005

基于剪滞理论的纤维应力分布分析

沈志强¹, 王华毕^2*, 章文燕³

1.华辰精密装备(昆山)股份有限公司,昆山 215300;
2.合肥工业大学机械工程学院,合肥 230009;
3.苏州大学外国语学院,苏州 215006

收稿日期:2023-02-07 出版日期:2024-02-28 发布日期:2024-04-22
通讯作者: 王华毕(1973—),男,博士,副教授,主要从事复合材料力学与结构设计方面的研究,wunghb@126.com。
作者简介:沈志强(1995—),男,硕士,工程师,主要从事复合材料振动力学方面的研究。

Fiber stress distribution analysis based on shear lag theory

SHEN Zhiqiang¹, WANG Huabi^2*, ZHANG Wenyan³

1. Hiecise Precision Equipment Co., Ltd., Kunshan 215300, China;
2. School of Mechanical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;
3. School of Foreign Languages, Soochow University, Suzhou 215006, China

Received:2023-02-07 Online:2024-02-28 Published:2024-04-22

摘要/Abstract

摘要： 探讨拉压过程中纤维与基体之间的应力,利用弹性力学基本理论,根据Cox剪滞模型,推导轴向力和剪切力理论数学公式。在推导过程中,将径向力考虑在内,同时纤维与基体间的应力传递过程需要通过剪切应力来实现,最终求解轴向力,对轴向力和剪切力的分布作图并进行详细分析。最终发现径向力存在的情况下,最大剪应力有所降低,降低幅度达5.25%,最大轴向力有所提升,提升幅度达3.76%。同时,在拉伸过程中发现纤维两端出现了最大剪应力,而最大轴向力出现在纤维中心处。

关键词: 应力分布, 剪滞理论, 剪滞模型, 轴向力, 剪应力, 复合材料

Abstract: In exploring the stress between the fiber and the matrix during tensioning and compression, the theoretical mathematical equations for axial and shear forces are derived based on the Cox shear lag model. In the derivation process, the radial force is considered, while the stress-transferring process between the fiber and the matrix needs to be realized through shear stress. Finally, the axial force is solved, and the distribution of the axial force and shear force is plotted and analyzed in detail. It was eventually found that the maximum shear stress was reduced by 5.25% in the presence of radial forces, and the maximum axial force was increased by 3.76%. Also, during the stretching process, the maximum shear stress was found to occur at the ends of the fiber, while the maximum axial force appeared at the center of the fiber.

Key words: stress distribution, shear lag theory, shear-lag model, axial force, shear stress, composites

中图分类号:

TB332

沈志强, 王华毕, 章文燕. 基于剪滞理论的纤维应力分布分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(2): 35-39.

SHEN Zhiqiang, WANG Huabi, ZHANG Wenyan. Fiber stress distribution analysis based on shear lag theory[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2024, 0(2): 35-39.

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基于剪滞理论的纤维应力分布分析

Fiber stress distribution analysis based on shear lag theory

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