市場(chǎng)上有幾種層壓板計(jì)算機(jī)程序可供選擇，其中較簡(jiǎn)單的程序采用“經(jīng)典層壓板理論”方法，該方法是通過點(diǎn)應(yīng)力分析和失效標(biāo)準(zhǔn)的選擇給出的。用戶輸入包括材料數(shù)據(jù)庫（鋪層工程特性）、鋪層配置、載荷和環(huán)境條件（工作溫度和濕度）。這樣的程序相對(duì)便宜，大約從100美元到500美元不等。
或者，也可以在Excel、MathCAD或Matlab等上開發(fā)自己的程序。在這里使用了一個(gè)名為GENLAM的相當(dāng)老的程序(基于DOS系統(tǒng))，因?yàn)樗谝粋€(gè)簡(jiǎn)單的可讀文件中提供了大量的輸出。
引用此前的示例，E玻璃纖維/環(huán)氧樹脂層壓板中所需的剛度比（Edesign/Eply）為0.6，建議在[0，±45，90]中疊層的百分比為[50/30/20]。如果設(shè)計(jì)應(yīng)變約為4000µ應(yīng)變（0.4%），且層壓結(jié)構(gòu)為[±45,02,90,02，±45,002,90]s，則所得分析結(jié)果如下：
工程剛度矩陣（A、B、D）為：
從中我們可以看出，當(dāng)0度層數(shù)多于90度層數(shù)時(shí)，A11（26.689 GPa）要比A22（16.431 GPa）大得多；當(dāng)A16 = A26 = 0時(shí)，層合板在平面內(nèi)平衡，+45度層和-45度層的比例相等；當(dāng)拉伸/彎曲耦合剛度矩陣[B] = 0時(shí)，層合板具有背板對(duì)稱性。還要注意的是，彎曲剛度矩陣[D]的大小與平面內(nèi)剛度矩陣[A]相似，并且在彎曲時(shí)層壓板只會(huì)輕微扭曲，因?yàn)镈16＝D26＝0.401 GPa與D11＝25.601 GPa相比較小。
然后將這些關(guān)系計(jì)算為平面內(nèi)模量、泊松比、CTE、水分膨脹系數(shù)和抗彎剛度模量的工程特性：
平面內(nèi)工程常數(shù)：
彎曲工程常數(shù)
我們注意到，基于Eply = 40 GPa，因此設(shè)計(jì)剛度Edesign = 24 GPa，已達(dá)到所需剛度。
結(jié)果文件中也給出了設(shè)計(jì)荷載和應(yīng)力：
這表明最終失效的安全系數(shù)(基于鋪層纖維方向拉伸強(qiáng)度為1060 MPa)為FS = 8.3。該程序根據(jù)選定的失效標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算每層的FS。在這種情況下，選擇了二次失效標(biāo)準(zhǔn)，第一層和最終失效FS結(jié)果如下：
這表明，層壓板在剛超過施加載荷一半的情況下開始在基體中開裂，但在最終斷裂之前可以承受5倍的載荷。該程序還建議了哪些層最先失效以及漸進(jìn)失效模式。
基于這些簡(jiǎn)單的程序，我們可以開發(fā)層壓板設(shè)計(jì)的點(diǎn)應(yīng)力/應(yīng)變和工程特性。未來的工作將關(guān)注結(jié)構(gòu)構(gòu)件（梁和板）的細(xì)節(jié)，以及關(guān)注結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的其他程序。
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
