(完整版)12级复合材料结构设计参考资料

复合材料结构设计参考资料

复合材料与工程

考试形式

笔试闭卷

考试时间和地点

时间：2015

年6月25日14:00--15:40

地点：材料学院A107

题型与分数分布

一．名词解释 二．填空题 三．简答题 四．计算题

一、绪论 1.复合材料：由两种或两种以上具有不同的化学或物理性质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的新材料，且各组分材料之间具有明显的界面。

一相为连续相，称为基体；起连接增强体、传递载荷、分散载荷的作用。

一相为分散相，称为增强体（增强相）或功能体。是以独立的形态分布在整个连续相中的，两相之间存在着相界面。（分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料） 主要起承受载荷的作用，赋予复合材料以一定的物理、化学功能。 2.复合材料分类：

A按基体材料分：树脂基的复合材料、金属基复合材料、无机非金属复合材料

B按分散相形态分：连续纤维增强、纤维织物增强、片状材料增强、短纤维增强、颗粒增强 C按增强体材料种类分类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维。

D按用途分类：结构复合材料：利用复合材料的各种良好力学性能用于制造结构的材料。

功能复合材料：指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料

3.复合材料的结构层次： 三次结构：纤维缠绕压力容器，即平常所说的制品结构（a） 二次结构：从容器壁上切取的壳元即是由若干具有不同纤

维方向的单层材料按一定顺序叠合而成的层合板（b）

一次结构：层合板的一个个铺层，是层合板的基本单元（c） 二、单层板的宏观力学分析 1.单层板的正轴刚度

正向:也就是说应力方向与坐标方向一致方向为正向，相反为负向。 正面：截面外法线方向与坐标轴方向一致的面，否则为负面。 σ1和σ2——表示正应力分量:拉伸为正，压缩为负，也就是使整个单层板产生拉伸时的应力为正应力，而使单层板产生压缩时的应力为负应力。

τ12——表示剪应力分量:其中正面正向为正；负面负向也为正。 A．力学实验

a.纵向单轴试验：

(1)(1)

纵向泊松比v1是单层板由于纵向单轴应力σ1而引起的横向线应变ε2与纵向线应变ε1的

(1)

比值。（ε2表示的是这个应变是由纵向应力σ1引起的） b.横向单轴试验

1

c.面内剪切实验

由试验测的面内剪切弹性模量，反应了单层板在其面内的抗剪切刚度特性。在相同的τ12下，G12越大， γ12越小。 B虎克定律的推导

a.单层板正轴向的应变-应力关系（用柔量分量或柔度分量）

b.单层板正轴向的应力-应变关系（用模量分量或刚度分量）

C．工程弹性常数与柔量分量及模量分量的关系

2

2.单层板的偏轴刚度（材料非主方向上的刚度）

A正轴/偏轴转换公式

3

B．偏轴工程弹性常数、柔量、模量推导

偏轴工程弹性常数：是单层在偏轴向受单轴应力或剪切应力时的材料刚度性能参数 偏轴柔量：由偏轴应力给出偏轴应变的应变-应力关系式确定的 偏轴模量：由偏轴应变给出偏轴应变的应力-应变关系式确定的

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