複合材料

將埋入基材中的短纖維沿纖維方向拉伸時,纖維內拉伸應力的分布,下列何者正確?設界面不滑動,以固定的剪切應力傳遞負荷。

  1. A在兩端幾乎為零,因界面剪切而隨遠離端部增加,纖維夠長時在中央成為定值
  2. B界面剪切應力在全長上一定,因此纖維中的應力也均勻,與纖維長度無關
  3. C端面直接承受負荷,因此在纖維兩端最大,往中央逐漸變小
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正確答案:A. 在兩端幾乎為零,因界面剪切而隨遠離端部增加,纖維夠長時在中央成為定值

纖維的端面幾乎不傳遞負荷,因此纖維中的應力在端部幾乎為零。隨著遠離端部,負荷經由界面剪切應力τ一點一點地傳入,應力大致與離端部的距離成比例增加。纖維夠長時,在某一距離之後纖維與基材的應變一致,應力成為固定的最大值。使此最大值達到纖維抗拉強度所需的長度是臨界纖維長度lc,在離端部lc/2的距離處達到強度。纖維比lc長得多時,應力低的端部所占比例變小,可得到接近連續纖維的補強效果。界面剪切應力一定,表示纖維應力增加的比率一定,並不表示應力本身均勻。認為負荷從端面傳入、應力在端部最大的說法正好相反。

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