材料的力學性能ppt課件(已修改)
2025-01-31 08:07 本頁面
【正文】 第十四章 復合材料的力學行為 引言 結(jié)構(gòu)復合材料是用人工辦法將高強度、高模量纖維與基體材料結(jié)合起來而形成的新型結(jié)構(gòu)材料。由于復合材料的比強度、比剛度、耐熱性、減震性和抗疲勞性都遠遠優(yōu)于作為基體的原材料，近年來愈來愈多地受到人們的重視。復合材料有著與其它工程材料力學性能的共同點，也有其自身的許多特點。 單向連續(xù)纖維增強復合材料的基本假設(shè) 連續(xù)纖維在基體中呈同向平行等距排列的復合材料叫單向連續(xù)纖維增強的復合材料。 圖 141 單向連續(xù)纖維增強復合材料示意圖 為方便地預測這種復合材料的基本力學性能，可先作出如下基本假設(shè)： 1） 各組分材料都是 均勻 的。纖維平行等距地排列，其性質(zhì)與直徑也是均勻的。 2） 各組分材料都是 連續(xù) 的，且單向復合材料也是連續(xù)的，即認為纖維與基體結(jié)合良好。因此，當受力時與纖維相同的方向上各組分的應變相等。 3） 各相在復合狀態(tài)下的性能與未復合前相同。基體和纖維是 各向同性 的。 4） 加載前，組分材料和單向復合材料 無應力 。加載后，纖維與基體間 不產(chǎn)生橫向應力 。 代表性體元 根據(jù)上述假設(shè)，單向復合材料宏觀上是均勻的，因此可取一單元體進行研究。這種單元體的選取，應當小得足以表示出細觀材料的組成結(jié)構(gòu)，而又必須大得足以能代表單向復合材料體內(nèi)的全部特性。這樣的單元體再經(jīng)適當簡化后稱為代表性體元。 σ 1 σ 1 tm/2 tf tm/2 tT 圖 142 復合材料中的體積元示意圖 (a) 體積單元； （ b） 代表性體積單元 ι 復合材料的縱向力學性能 縱向彈性模量 mmfbfbL VV ??? ??mmfbfbL VEVEE ??（ 144） （ 147） 式（ 144）和（ 147）表明，纖維和基體對復合材料的力學性能所做的貢獻與它們的體積分數(shù)成正比，這種關(guān)系稱為混合定則（ Rule of Mixtures）。顯然， 1?? mf VV 當沿 L向施加拉伸載荷時 ,按式 (147)預測的值與實驗結(jié)果接近；而為 壓縮載荷 時 ,按式 (147)預測的值偏離實驗結(jié)果較大。例如： 碳纖維 /環(huán)氧樹脂復合材料 ， M P aEVM P aE mfbfb 3 0 0 0,5480,1 8 0
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