《材料力學(xué)性能復(fù)合材料的力學(xué)性能 材料力學(xué)性能 講義教案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《材料力學(xué)性能復(fù)合材料的力學(xué)性能 材料力學(xué)性能 講義教案（60頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、會(huì)計(jì)學(xué)1材料力學(xué)性能材料力學(xué)性能 復(fù)合材料的力學(xué)性能復(fù)合材料的力學(xué)性能 材料材料力學(xué)性能力學(xué)性能 講義講義6/7/20222第1頁(yè)/共60頁(yè)6/7/20223第2頁(yè)/共60頁(yè)6/7/20224本章討論的是作為結(jié)構(gòu)材料使用的纖維復(fù)合材料，指以高性能的碳纖維、陶瓷纖維、芳綸（聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺）纖維、晶須等為增強(qiáng)體，以金屬、陶瓷、聚合物為基體的先進(jìn)復(fù)合材料。第3頁(yè)/共60頁(yè)6/7/20225第4頁(yè)/共60頁(yè)6/7/20226第5頁(yè)/共60頁(yè)6/7/20227第6頁(yè)/共60頁(yè)6/7/20228(3) 抗疲勞性好n金屬、陶瓷材料的疲勞破壞是沒(méi)有明顯預(yù)兆的突發(fā)性破壞，而纖維復(fù)合材料中纖維和基體的界面能

2、阻止裂紋擴(kuò)展，所以纖維復(fù)合材料疲勞破壞總是從纖維的薄弱環(huán)節(jié)開(kāi)始，逐漸擴(kuò)展到結(jié)合面上，破壞前沒(méi)有明顯預(yù)兆。第7頁(yè)/共60頁(yè)6/7/20229(4) 減振性能好n通過(guò)改變纖維、基體的種類和相對(duì)含量，纖維集合形式及排布方式等可滿足復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的設(shè)計(jì)要求。n復(fù)合材料的高比強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn)，是由于這種材料受力時(shí)高強(qiáng)度、高模量的增強(qiáng)纖維承受了大部分載荷，基體只是作為傳遞和分散載荷給纖維的媒介引起的。(5) 可設(shè)計(jì)性強(qiáng)第8頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202210第9頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202211第10頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202212n單向復(fù)合材料的強(qiáng)度和鋼度都隨方向而改變，有五個(gè)特征強(qiáng)度：n（1）縱向抗拉

3、強(qiáng)度、（2）縱向抗壓強(qiáng)度、n（3）橫向抗拉強(qiáng)度、（4）橫向抗壓強(qiáng)度、n（5）面內(nèi)抗剪強(qiáng)度。n有四個(gè)特征彈性常數(shù)：n（1）縱向彈性模量、（2）橫向彈性模量、n（3）主泊松比、（4）切變模量。第11頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202213第12頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202214第13頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202215第14頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202216第15頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202217第16頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202218第17頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202219第18頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202220n 是纖維全部分散、互不接觸，獨(dú)立時(shí)的橫向彈性模量，是橫向彈性模量的最小值；n 是纖維全部接觸、連通時(shí)的橫向

4、彈性模量，是橫向彈性模量的最大值。第19頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202221第20頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202222根據(jù)纖維與基體軸向并聯(lián)模型所得到的切變模量：第21頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202223第22頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202224第23頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202225橫向泊松比：當(dāng)沿垂直于纖維方向彈性拉伸時(shí)，其縱向應(yīng)變與橫向應(yīng)變之比：第24頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202226n（一）縱向抗拉強(qiáng)度n玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、陶瓷纖維增強(qiáng)的熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料的變形特性只有I、IV階段；n金屬基和熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料，包含第II階段；n脆性纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，觀察不到第III階段，而韌性纖維復(fù)合材料有第

5、III階段。第25頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202227第26頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202228第27頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202229第28頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202230第29頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202231第30頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202232（二）縱向抗壓強(qiáng)度第31頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202233第32頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202234第33頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202235第34頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202236第35頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202237第36頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202238第37頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202239第38頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202240第39頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202241

6、第40頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202242第41頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202243第42頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202244第43頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202245第44頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202246第45頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202247n復(fù)合材料中，基體因強(qiáng)度低，所以在材料受載時(shí)先于纖維變形，到復(fù)合材料完全斷裂時(shí)，纖維周?chē)幕w也隨之?dāng)嗔选?2) 基體變形和開(kāi)裂n若裂紋穿過(guò)基體擴(kuò)展遇到纖維時(shí)，裂紋可能分叉，轉(zhuǎn)向平行于纖維方向擴(kuò)展。裂紋可在基體內(nèi)，也可沿界面擴(kuò)展，取決于界面與基體的相對(duì)強(qiáng)度。如果界面結(jié)合較弱，就將使纖維與基體脫膠。(3) 纖維脫膠第46頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202248n這是發(fā)生在層合板情

7、況下的一種損傷。當(dāng)裂紋穿過(guò)層合板的一個(gè)鋪層擴(kuò)展時(shí)，其尖端遇到相鄰鋪層的纖維，可能受到阻滯。n但因與裂紋尖端相鄰的基體中切應(yīng)力很高，裂紋可能分枝出來(lái)，開(kāi)始在平行于鋪層平面的界面上擴(kuò)展，形成分層裂紋。(5) 分層裂紋第47頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202249第48頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202250第49頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202251第50頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202252第51頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202253第52頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202254第53頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202255偶聯(lián)劑：是一類具有兩不同性質(zhì)官能團(tuán)的物質(zhì)，它們分子中的一部分官能團(tuán)可與有機(jī)分子反應(yīng)，另一部分官能團(tuán)可與 無(wú)機(jī)物表面的吸附水反應(yīng)，形成牢固的粘合。偶聯(lián)劑在復(fù)合材料中的作用在于它既能與增強(qiáng)材料表面的某些基團(tuán)反應(yīng)，又能與基體樹(shù)脂反應(yīng)，從而增強(qiáng)了增強(qiáng)材料與樹(shù)脂之間粘合強(qiáng)度，提高了復(fù)合材料的性能。按偶聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)及組成分為有機(jī)鉻絡(luò)合物、硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸化合物四大類。 第54頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202256第55頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202257第56頁(yè)/共60頁(yè)6/7/2022583. 缺口的影響4. 界面性質(zhì)的影響第57頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202259第58頁(yè)/共60頁(yè)6/7/202260第59頁(yè)/共60頁(yè)