《复合材料概论》课件

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1、复合材料概论2011.02.11注意事项迟到5次或旷课3次、早退3次及以上，平时成绩为0分；勤作笔记，课后做作业，常思考，多查资料考核办法：平时(出勤率，课堂提问）20%，期终考查，闭卷80%。联系方式:Emai:cxzhang2004@163.comTel:15375537070主要内容：掌握复合材料的定义、组成、特点；了解复合材料的发展状态；掌握复合材料的命名方法；掌握复合材料的分类；掌握复合材料结构设计基础了解复合材料的应用；了解复合材料的发展趋势第一章绪论材料是人类社会进步的物质基础石器时代；青铜器时代；钢铁时代－材料的发展推动生产力的发展，也推动社会的前进二十世纪中后期

2、以来，高分子、陶瓷材料崛起以及复合材料的发展，又给人类带来了新的材料和技术革命，新的技术进而也推动了新材料的出现。当前材料、能源、信息和生物技术是现代科技的三大支柱，它会将人类物质文明推向新的阶段。二十一世纪将是一个新材料时代。现代高科技的发展对材料提出了更高、更苛刻的要求。航空、航天和海洋开发领域的发展、现代武器系统，要求材料质轻、高强、高韧、耐热、抗疲劳、抗氧化、抗腐蚀、吸波、隐身等特点。很明显，传统的单一材料无法满足以上综合要求，不能满足现代科学技术发展的需要。一、复合材料出现的必然性二、复合材料发展状况（1）几乎所有的生物材料都是复合材料－竹子、骨骼、贝壳等等古代人们用草

3、梗和泥造墙，用稻草和泥做屋顶复合材料发展状况（2）1940～1960年之间的20年是玻璃纤维增强塑料的时代，称为复合材料发展的第一代1960～1965年英国研制出碳纤维，1971年美国杜邦公司开发出Kevlar－49，1975年先进复合材料“碳纤维增强环氧树脂复合材料及Kevlar纤维增强树脂复合材料”已应用于飞机、火箭的主承力件上，1960～1980年为复合材料的第二代，是复合材料的发展时代；1980年～1990年，是纤维增强金属基复合材料的时代，其中铝基金属复合材料应用最为广泛，称为复合材料发展的第三代；1990年以后称为复合材料的第四代，多发展功能复合材料，如光学、磁学、机

4、敏和智能复合材料。三、复合材料的定义用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的固体材料。复合材料的特点两种或两种以上的化学相具有两种材料所不具备的优良性能人工设计出来的，具有可设计性四、复合材料的构成复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体；基体的作用是将增强体粘合成整体并使复合材料具有一定的形状，传递外界作用力、保护增强体免受外界的各种侵蚀破坏作用。当然也决定复合材料的某些性能和加工工艺另一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相，与连续相相比，这种分散相的性能优越，会使材料的性能显著增强，

5、故常称为增强体(也称为增强材料、增强相等，功能复合材料中也称功能体)。相界面是一个具有一定厚度的，结构随组分而异、与基体和增强体明显不同的新相。界面区的范围是从增强体内部性质不同的一点开始，到基体内整体性质相一致的点之间的区域。界面是基体和增强体之间连接的纽带，是应力及其他信息传递的桥梁。它的结构、性能以及结合强度等因素，直接关系到复合材料的性能。复合材料结构示意图a)层叠复合b)连续纤维复合c)细粒复合d)短切纤维复合五、复合材料的性能○比强度、比模量高○良好的抗疲劳性能纤维复合材料，对缺口、应力集中敏感性小，且纤维与基体界面能够阻止疲劳裂纹扩散，改变裂纹扩展方向。○优良的高温

6、性能铝合金在300℃时，强度由室温的500MN/m2降到30～50MN/m2，而用碳纤维或硼纤维增强后，300℃的强度与室温基本相同。○减震性好试验表明，冲击能量的消耗除了用于纤维的断裂功外，层板的分层、纤维与基体界面脱粘以及纤维拔出等都消耗较多的能量。○破断安全性好纤维复合材料中，当纤维断裂时，载荷就会重新分配到其他未破裂的纤维上，因而构件不致在短期内突然断裂。密度g/cm3抗拉强度×103MN/m2拉伸模量×105MN/m2比强度×106MN·m/kg比模量×108MN·m/kg钢7.81.032.10.1327铝2.80.470.750.1727钛4.50.961.140.

7、2125玻璃钢2.01.060.40.5320高强度碳纤维-环氧1.451.51.41.0397高模量碳纤维-环氧1.61.072.40.67150硼纤维-环氧2.11.382.10.66100有机纤维PRD-环氧1.41.40.81.057SiC纤维-环氧2.21.091.020.546硼纤维-铝2.651.02.00.3875复合材料和金属的疲劳破坏性能复合材料在世界各国还没有统一的名称和命名方法，比较共同的趋势是根据增强体和基体的名称来命名，通常有以下三种情况：六、复合