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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 复合材料 » 树脂基 » 如何求复合材料在三点弯曲疲劳实验过程中的弯曲模量？
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Carpediem513

新虫 (正式写手)

[求助] 如何求复合材料在三点弯曲疲劳实验过程中的弯曲模量？ 已有3人参与

利用instron E10000电子动静态万能试验机进行 三点弯曲疲劳实验时，提取实验过程中的最大载荷、最小载荷、最大位移、最小位移、应力、应变等参数，如何根据这些参数计算出不同阶段（不同疲劳时期）的材料的弯曲模量？
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1楼 2015-05-29 15:06:08
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
楼主是指的弹性模量E吧？有材料力学的摩尔定理可得到宽为b、厚度h、跨距L的梁在集中载荷P的作用下的位移为u：
u=P*L^3/[8*E*b*h^3]
故：E1=Pmax*L^3/[8*umax*b*h^3]
      E2=Pmin*L^3/[8*umin*b*h^3]
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2楼2015-05-29 22:46:32
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Carpediem513

新虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by peterflyer at 2015-05-29 22:46:32
楼主是指的弹性模量E吧？有材料力学的摩尔定理可得到宽为b、厚度h、跨距L的梁在集中载荷P的作用下的位移为u：
u=P*L^3/
故：E1=Pmax*L^3/
      E2=Pmin*L^3/

在疲劳阶段的某一特定时期，材料的弹性模量不应该是一个值么？
    另外，我刚开始用的是这个公式：E=△F*L^3/[4*b*h^3*△f]
  其中，宽为b，厚为h，△F为载荷的增量，△f为位移（挠度）的增量。
    这个公式对于，计算静态弯曲时材料的弹性模量是有效的，但是对于弯曲疲劳试验过程中的弹性模量无法得到。在于△F为载荷的增量，△f为位移（挠度）的增量无法准确的取到。如果△F取最大载荷与最小载荷差，△f为最大挠度与最小挠度差的话，计算结果与静态弯曲时弹性模量相差比较大。
  不知道为什么会出现这种情况？
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3楼2015-05-30 09:59:56
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer
引用回帖:
3楼: Originally posted by Carpediem513 at 2015-05-30 09:59:56
在疲劳阶段的某一特定时期，材料的弹性模量不应该是一个值么？
    另外，我刚开始用的是这个公式：E=△F*L^3/
  其中，宽为b，厚为h，△F为载荷的增量，△f为位移（挠度）的增量。
    这个公式对于，计算静态 ...

这应该是涉及到了材料的非线性问题了。
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4楼2015-05-30 11:35:27
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Carpediem513

新虫 (正式写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by peterflyer at 2015-05-30 11:35:27
这应该是涉及到了材料的非线性问题了。...

您提供的公式是是利用挠曲轴近似微分方程推导出来的吧？计算了一下，我还是不理解为什么同一阶段弹性模量会有两个值呢？
   我用的材料是碳纤维环氧树脂基复合材料，在静载和低周弯曲疲劳过程中会出现非线性问题么？
    我觉得还是选用公式的问题，和公式中数值带入的问题。 您有和见解？
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5楼2015-05-30 12:27:10
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newschen

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

1,弯曲模量的概念应该限于静载的情况,用一般的弯曲应力-弯曲应变曲线初始线性段的斜率来表征;
2,疲劳过程是个动态过程,应用动态刚度(储能模量),阻尼刚度(损耗刚度),损耗系数(阻尼系数)等参数来表征复合材料的动态特性。
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6楼2015-06-01 23:14:22
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Carpediem513

新虫 (正式写手)
引用回帖:
6楼: Originally posted by newschen at 2015-06-01 23:14:22
1,弯曲模量的概念应该限于静载的情况,用一般的弯曲应力-弯曲应变曲线初始线性段的斜率来表征;
2,疲劳过程是个动态过程,应用动态刚度(储能模量),阻尼刚度(损耗刚度),损耗系数(阻尼系数)等参数来表征复合材料的动态特 ...

那请教一下：您说的这几个参数，有没有直接的计算公式或者好的计算方法，通过现有的数据（最大载荷、最小载荷、最大位移、最小位移、应力、应变）。
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7楼2015-06-03 10:24:22
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newschen

木虫 (正式写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by Carpediem513 at 2015-06-03 10:24:22
那请教一下：您说的这几个参数，有没有直接的计算公式或者好的计算方法，通过现有的数据（最大载荷、最小载荷、最大位移、最小位移、应力、应变）。...

缺1个参数，损耗角，是载荷和位移的相位差角。总刚度=（载荷峰谷值差）/（位移峰谷值差），动态弹性刚度（对应储能模量）=总刚度*cosθ，θ为损耗角。动态阻尼刚度（对应损耗模量）=总刚度*sinθ，tgθ为损耗系数。
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8楼2015-06-04 00:11:54
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Carpediem513

新虫 (正式写手)
引用回帖:
8楼: Originally posted by newschen at 2015-06-04 00:11:54
缺1个参数，损耗角，是载荷和位移的相位差角。总刚度=（载荷峰谷值差）/（位移峰谷值差），动态弹性刚度（对应储能模量）=总刚度*cosθ，θ为损耗角。动态阻尼刚度（对应损耗模量）=总刚度*sinθ，tgθ为损耗系数。...

谢谢，长姿势了！
您说的这种计算方法，有何根据？能给一篇参考文献么？
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9楼2015-06-04 14:23:39
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809172702

新虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

应该用动态刚度来描述。E0=（最大荷载-最小荷载）/（初始最大应变-初始最小应变），En=（最大荷载-最小荷载）/（瞬时最大应变-瞬时初始最小应变），刚度=En/E0，初始刚度为1，随着疲劳循环的进行，刚度越来越小，我做的纤维混凝土，最终刚度变为0.5-0.6左右。
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10楼2017-02-17 13:38:26
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