复合材料应变转换应力

❶ 应力计算中应变单位要换算成什么

这是一个弹性模量相当小的材料。
养成换算成国际单位运算的习惯：
2GPa*480μm/m
=2*10^9Pa*480*10^(-6)m/m
=960*10^3Pa
=0.96Mpa

❷ 复合材料中颗粒桥接为什么会降低裂纹尖端的局部应力和应变

复合材料中颗粒桥间降低裂纹尖端的局部应力和应变。

❸ 材料的应力与应变是什么关系

根据胡克定律在一定的比例极限范围内应力与应变成线性比例关系。对应的最大应力称为比例极限。

应力与应变的比例常数E 被称为弹性系数或扬氏模量，不同的材料有其固定的扬氏模量。虽然无法对应力进行直接的测量但是通过测量由外力影响产生的应变可以计算出应力的大小。

拓展资料

胡克定律（Hooke's law），又译为虎克定律，是力学弹性理论中的一条基本定律，表述为：固体材料受力之后，材料中的应力与应变（单位变形量）之间成线性关系。满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型（英文Hookean）材料。

胡克定律的表达式为F=k·x或△F=k·Δx，其中k是常数，是物体的劲度（倔强）系数。在国际单位制中，F的单位是牛，x的单位是米，它是形变量（弹性形变），k的单位是牛/米。倔强系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。

❹ 复合材料弹性模量计算公式是怎么推出来的

材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。弹性模量的单位是达因每平方厘米。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个统称，表示方法可以是“杨氏模量”、“体积模量”等。

复合材料弹性模量计算公式推导过程：

由于σ=εE和F=σA，所以：

纤维截面积：A1=A*V1

基体截面积：A2=A*V2

设应变为ε，则复合材料拉力：ε*E1*A1+ε*E2*A2=ε*E*(A1+A2)=F

所以：E=(E1*V1+E2*V2)/(V1+V2)

(4)复合材料应变转换应力扩展阅读

材料的抗弹性变形的一个量，材料刚度的一个指标。

钢材的弹性模量E=2.06e11Pa=206GPa (e11表示10的11次方)

它只与材料的化学成分有关，与温度有关。与其组织变化无关，与热处理状态无关。

但是与材料缠绕形状有一定关系，比如将一根弹模已知的钢丝绕成一根弹簧，则弹模会改变，或者多根钢丝捻制成绞线，把他当成一个整体来检测弹性模量，其整体弹模与材料本身的弹模是不一样的。

各种钢的弹性模量差别很小，金属合金化对其弹性模量影响也很小。

1兆帕(MPa)=145磅/英寸2(psi)=10.2千克力/平方厘米(kgf/cm²)=10巴(bar)=9.8大气压(atm)

1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克力/平方厘米(kgf/cm²)=0.0689巴(bar)=0.068大气压(atm)

1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=14.503磅/英寸2(psi)=1.0197千克力/平方厘米(kgf/cm²)=0.987大气压(atm)

1大气压(atm)=0.101325兆帕(MPa)=14.696磅/英寸2(psi)=1.0333千克力/平方厘米kgf/cm²)=1.0133巴(bar)

❺ 复合材料力学的计算

复合材料力学的计算基础对研究纤维增强复合材料来说，单向层材料的研究是基本的问题。在研究之前，需要建立一些基本假设，它们是：①纤维是均匀的、线弹性的，并且在同一方向上是均匀排列的；②基体是均匀的、线弹性的，各向同性的；③单向层材料是均匀的，线弹性的、正交各向异性的，纤维和基体在纤维方向的应变是一致的；④多向层材料是线弹性的、各向异性的，在厚度方向上纤维分布是非均匀的。
有了上述假设，第二步是由纤维和基体的弹性常数
确定单向层材料的有效弹性常数。以E、G、ν和V表示弹性模量、剪切模量、泊松比和体积含量（体积的百分比），则单向层材料中基本有效弹性常数粗略估计的理论关系式可写作：
式中下标L和T分别表示纤维方向和与纤维垂直方向；下标f和m分别表示纤维和基体。在用上述五个公式计算EL、ET、GLT、、之前，需要通过实验方法测出纤维的弹性常数Ef.、Gf、和基体的弹性常数Em、Gm、。实际上，由于材料中的纤维并非理想直线，以及由于纤维的排列不一定均匀，所以用上述理论关系式计算出的值与实验数值相比略偏高。利用单向层材料的弹性常数还可进一步计算出多向层材料的弹性常数。
为了提高复合材料有效弹性模量的预报精度，各种细观力学方法被发展了。稀疏模型(dilute approximation)假设夹杂（增强相）埋于无限大基体中，完全忽略夹杂之间的相互作用，这种忽略会低估复合材料的有效模量（在夹杂模量更大的情况下）。自洽法(self-consistent method) 假设夹杂埋于无限大等效复合材料中，会高估有效模量。Mori-Tanaka法假设夹杂埋在无限大基体中，但无穷远作用的应力是未知基体的平均应力，并由此计算夹杂的应力集中系数，可以看做是对稀疏模型的推广，具有较高精度。广义自洽法(generalized self-consistent method)则取由基体包围的夹杂为一个代表性体积单元，此单元中夹杂和基体的体积分数与整个复合材料相同，这个代表性体积单元又埋在无限等效复合材料中，是自洽法的发展，精度较高。微分法(differential scheme) 是自洽法的另一种改进，它假设夹杂埋于无限大等效复合材料中，但夹杂是从零开始逐步添加到指定体积分数。进一步还有假设夹杂严格周期分布和考虑随机分布的细观力学研究。
一般说现在已经能较好预报复合材料的有效弹性性质，但离完全精确预报复合材料的强度还有很大的距离。对于常规材料在很多情况下可忽略剪切变形，但对纤维增强复合材料的多向层板和层壳，由于各层的泊松比不一样而形成较大的剪切变形。另一方面，层间剪切强度比较低，所以多向层材料的破坏往往从层间的破坏开始。这类破坏在自由边界，孔的周围以及几何尺寸突变或者外载荷突变的部位尤其容易发生，所以层间剪切是多向层材料计算中必须考虑的因素。
常规材料在线弹性范围内的正交各向异性的应力-应变关系式，可以直接应用到纤维增强复合材料问题的研究中。对于属于二维问题的正交各向异性单向层材料，应力-应变关系可以表示为：
式中、、为主轴坐标系中的应变分量；、、为主轴坐标系中的应力分量；
上式的另一种写法为：
式中
单向层板在非主轴方向坐标系中的应力-应变关系，可经坐标变换由上两式得到。

❻ （二）根-土复合体护坡作用的原理

植物根系与边坡土壤作用的力学机理，目前存在两种计算模型。一种是把植物根系和土壤看成两种不同性质的材料，两者通过界面相互影响、相互作用；另一种是宏观的把植物根系和土壤看成根-土复合材料，根系与土的相互作用表现为内力，只对复合材料的性质产生影响，而不直接出现在应力应变的计算中。目前，人们对植被根系生态护坡的力学研究大多倾向于第二种模型，本书采用的是根-土复合体的力学模型。

1.根系护坡抗滑移作用

生态护坡是通过植物根系与土壤颗粒的相互作用来实现的。在植被覆盖的坡体内，其根系深入土中形成具有一定抗拉强度的根系网，如同“土钉”，把浅层潜在滑动的土壤锚固到深处较稳定的土层中去，从而增加了边坡土体的稳定性。

目前，常用的根-土复合体作用模型是Wa1dron等提出的受力平衡模型，植物根系提高土的抗剪强度主要是通过根-土接触面的摩擦力把土中的剪应力转换成根的拉应力来实现，如图10-9所示。

图10-9 根与土体作用的力学模型

2.根系护坡的抗侵蚀作用

植物根系的生态护坡作用还表现在对水土保持的功能上。研究表明，根系在其生长发育过程中，分泌了大量高分子黏胶物质和多糖类颗粒物质，这些物质存在巨大的黏结力。一方面通过增加土壤有机胶结物质及团粒结构等，将土颗粒或团粒聚体缠绕串联起来，提高了土壤抗冲击分散能力和结构、空隙的稳定性；另一方面，须根对土壤的穿插挤压和缠绕，根系强化土壤抗侵蚀能力。

本次试验采用柽柳根系与土壤混合形成根土复合体，按照试验设计要求制作成试样后进行直剪试验。由于根土复合体原状土进行直剪试验时，需要采集的试样较多，不便带回室内进行，而进行野外试验又受时间、环境条件、试验设备的限制，故本实验采用扰动土进行。具体操作如下。

❼ 材料力学：应力与应变的关系的问题

在材料力学的范畴内，物体由于外因（受力、湿度、温度场变化等）而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，单位面积上的内力称为应力。应力是矢量，沿截面法向的分量称为正应力，沿切向的分量称为切应力：

物体在受到外力作用下会产生一定的变形，变形的程度称应变。应变有正应变（线应变），切应变（角应变）及体应变。正应变公式为ε＝ΔL/L，式中L是变形的前长度，ΔL是其变形后的伸长量。应变的大小与应力的大小成正比，与材料的性质（弹性模量）成反比，称谓虎克定律。