第8章结构复合材料ppt课件.ppt

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1、结构复合材料工程应用的角度结构复合材料功能复合材料以其力学性能如强度、刚度、形变等特性为工程所应用以其声、光、电、热、磁等物理特性为工程所应用，诸如压电材料、阻尼材料、自控发热材料、吸波屏蔽材料、磁性材料、生物相容性材料、磁性分离材料。作用：主要用作承力和次承力结构。要求：质量轻、强度和刚度高，且能耐一定的温度。组成：由增强体和基体复合而成，前者是复合材料中承受载荷的主要组元，后者则使增强体彼此粘接形成整体，并起传递应力和增韧的作用。结构复合材料无机非金属基复合材料基体材料树脂基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料、石膏基复合材料、水泥基复合材料、氯氧镁基复合材料、碳基复合材

2、料分类：增强纤维的类型碳纤维复合材料玻璃纤维复合材料有机纤维复合材料增强物的外形连续纤维增强复合材料纤维织物或片状纤维短纤维增强硼纤维复合材料混杂纤维复合材料粒状填料9.1玻璃纤维增强聚合物复合材料近代复合材料中的第一代产品，集中了玻璃纤维和聚合物的优点，比强度高、绝热、耐烧蚀、电绝缘、抗磁和成型制造方便等优点。增强体玻璃纤维基体聚合物不饱和聚酯树脂酚醛树脂环氧树脂基本性能影响复合材料性能的因素：原材料、结构设计方法及成型工艺。(1)增强材料的强度及弹性模量以及基体材料的强度及化学稳定性等是决定GFRP性能的主要因素;(2)增强材料的含量及其排布方式与方向次之;(3)增强纤维

3、与基体树脂的界面粘结状况构成性能玻璃纤维毡四层玻璃布八层无捻粗纱布三层玻玻玻璃璃璃布毡布二四二层层层玻玻玻璃璃璃布毡布二四二层层层板厚(mm)632.57.54.0角度0º45º90º0º45º90º0º45º90º0º45º90º0º45º90º拉伸强度(MPa)868491171109175207772441098510420893204拉伸模量(GPa)8.59.19.316.110.916.919.811.019.910.28.710.016.910.716.7弯曲强度(MPa)137139142262206253403225407199104201295211274

4、玻璃纤维的构成与FRP的机械性能构成性能玻璃纤维毡四层玻璃布八层无捻粗纱布三层玻玻玻璃璃璃布毡布二四二层层层玻玻玻璃璃璃布毡布二四二层层层板厚(mm)632.57.54.0角度0º45º90º0º45º90º0º45º90º0º45º90º0º45º90º弯曲模量(GPa)7.77.77.713.78.513.414.79.615.711.88.611.313.78.713.1压缩强度(MPa)192193204156145182166117188185203193212129230压缩模量(GPa)5.75.76.711.27.212.315.77.615.17.48.37

5、.312.77.112.3构成性能玻璃纤维毡四层玻璃布八层无捻粗纱布三层玻玻玻璃璃璃布毡布二四二层层层玻玻玻璃璃璃布毡布二四二层层层板厚(mm)632.57.54.0角度0º45º90º0º45º90º0º45º90º0º45º90º0º45º90º剪切强度(MPa)979695107113108124136128999899119129118拉伸泊松比0.3190.3270.3130.1620.3960.1740.1890.4960.1770.2660.4080.2680.1800.4320.193增强材料及成型方法和强度的关系成型方法性能手糊成型真空袋成型加压袋成型热压釜

6、成型模压成型增强材料玻璃毡(600g/m2)无捻粗纱布(900g/m2)玻璃布(340g/m2)玻璃毡(600g/m2)玻璃布(340g/m2)玻璃毡(600g/m2)玻璃毡(600g/m2)玻璃毡(600g/m2)成型压力(MPa)0~0.070.8410.5~28.017.5~70.035.0~120.0纤维含量(%)2351463850414850密度(g/cm3)1.521.641.631.501.671.531.611.63拉伸强度(MPa)81231168130169136150156拉伸模量(GPa)6.414.413.66.727.78.58.69.0弯曲强度

7、(MPa)143190217190247204218227弯曲模量(GPa)5.712.713.88.713.89.09.710.0压缩强度(MPa)118119132157148159162163压缩模量(GPa)6.517.117.28.110.88.58.79.01、机械性能的特点（1）比强度高FRP密度为1.4～2.2g/cm3，约为钢1/4~1/5，而强度与一般的碳素钢相近。因此FRP的比强度很高。（2）各向异性明显的方向依赖性，应尽量在最大外力方向上排布增强纤维，以求充分发挥材料的潜力，降低