選擇失敗準則的通則

選擇適當失敗準則的通則以計算設計的安全係數。

失敗準則評估

疊層失敗的理論預測是透過實驗比較而得,其方法是在不同的雙軸應力狀態下比較失敗包絡線(超出包絡線則發生疊層失敗)。疊層是假設處於平面應力的狀態下,且包含非零應力組成:σ1、σ2 及 τ12。方向 1 和方向 2 各自代表疊層方位方向及相對於疊層方位方向的橫向。

以下的示意圖顯示某特定失敗理論 (例如 Tsai-Wu 失敗準則) 的失敗包絡線。X 和 S 各自代表疊層的正向及剪力強度。t 和 c 表示拉伸及壓縮負載。第二張圖中的開放圓形顯示 τ12 > 0 的部分樣本實驗結果。

需再加上其他失敗準則 (Tsai-Hill 及最大應力準則) 的失敗包絡線,並根據實驗結果評估預測的準確性,以選出最佳的失敗準則。

此圖例不代表任何材料系統。僅用來幫助您瞭解評估失敗準則的方法。

多向疊層較難以評估應使用何種失敗理論。類似的失敗包絡線都是針對疊層而設。不過,若是如同本程式所使用的 FPF(第一層破壞), 基於某些因素,在理論預測與實驗觀察之間存在著較大的差異。

根據上述觀察結果,在此提出一些建議以協助您從各種破壞理論中進行選擇。

一般而言,由於缺乏全面性的實驗結果,因此很難判定應使用何種理論。在可能的情況下,您應當三種破壞理論全部使用,然後選擇最糟狀況套用到比較保守的設計中。

最大應力準則

如為基體控制的失敗,當橫向纖維應力 σ2 > 0 時,最大應力準則最適合應用於疊層。您可以使用應力繪圖 PropertyManager 中的「複合物選項」來查看每一層的此應力值。

Tsai-Hill 準則

當拉伸及壓縮強度相等時,Tsai-Hill 準則最適合應用於疊層。如為基體控制的失敗,當橫向纖維應力 σ2 < 0 時,Tsai-Hill 準則最適合應用於疊層。

Tsai-Wu 準則

當拉伸強度不等於壓縮強度時,Tsai-Wu 準則最適合應用於疊層。如為基體控制的破壞,當橫向纖維應力 σ2 < 0 時,Tsai-Wu 準則最適合應用於疊層。