【环氧板】材料设计的新途径

1.一体化设计

即材料一工艺设计综合考虑、 整体设计的方法。

2.环氧板材料的软设计
即利用软科学理论(模糊理论、混沌理论)、手段来进行环氧板材料设计的方法。例如:  环氧板材料最大拉应力准则: σ< 1000MPa作为设计基准进行设计时，有很多不足:①o= 99MPa 与01001MPa无实质性区别，但根据准则，前者可行，后者就不允许了。其实这里允许的概念是模糊的，不是绝对的，该问题只有用软科学解决:②材料及其结构在使用过 如程中存在许 多不确定的随机因素，确定性判据忽略了这些随机性因素，不能说明结构在使用期间的可靠性。软设计即可克服以上不足，具有以下优点:首先，克服传统设计的机械性。 包由于软设计的强度 允许范围具有一定的模糊性和随机性，如果某一个次要构件的应力稍大于许用应力，只要总的方案可行，仍可采用。而传统设计，尤其是计算机设计时，任何约束条件的轻微破坏，整个方案即被否决，这样可能会错过最佳方案，这个矛盾软科学即可解决。其次，环氧板材料的性能受诸多因素如组分材料的尺寸、体积分数、分布、界面形态、成型工艺等的影响，这些因素存在着较大的不确定性和模物性，这些不确定性可由软科学来解决。再次，环氧板材料在使用过程中影响环境载荷的不确定性因素较多，使得载荷很难用函数关系准确表达，因而载荷具有随机性、模糊性和不确定性，同样，这些问题通过软科学得到解决。

3.环氧板材料的宏观、细观(介观)及微观设计
首先通过对环氧板材料的细观和宏观力学分别研究，建立起环氧板材料的细、微观结构参数及各组分材料特性与环氧板材料宏观性能的定量关系，将环氧板材料均匀化，然后将其作为一个整体进行宏观分析，研究它们的平均应力场和动态响应，并考虑组分材料的性能和细观结构的随机性以及它们之间破坏的相关性建立耗收结构理论模型，进行环氧板材料设计的方法。该法的优点具体如下:

(1)建立起环氧板材料的宏观性能与组分材料性能及细观结构之间的定量关系。

(2)揭示出不同组分材料环氧板具有不同宏观性能如强度、刚度及断裂韧性的内在机制。(3)根据需要选取合适的组分材料，设计最优的环氧板材料结构。

4.环氧板材料的虚拟设计.
环氧板材料的虚拟设计是一-种运用虚拟技术进行设计的方法，过程复杂，必须由计算机完 成， 美国波音777客机，从整机设计、制造到各部件性能测试、组装等就是通过虚拟设计来实现的。其流程框图如图3-4所示。

虚拟设计具有以下优点:

(1)可以研究任何一个设计参量单独变化时对环氧板材料及其结构性能的影响规律，如材料常数、宏观与微观结构的几何参数、边界条件、初始条件等的变化对环氧板材料结构的强度、刚度、稳定性、可靠性等的影响。它不像模型实验那样要求实验时各物理量在满足相似性原理的情况下才能将实测结果近似地应用到实际结构上。

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