材料的力學(xué)性能ppt課件(已修改)
2025-01-31 08:07 本頁(yè)面
【正文】 第十四章 復(fù)合材料的力學(xué)行為 引言 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是用人工辦法將高強(qiáng)度、高模量纖維與基體材料結(jié)合起來(lái)而形成的新型結(jié)構(gòu)材料。由于復(fù)合材料的比強(qiáng)度、比剛度、耐熱性、減震性和抗疲勞性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于作為基體的原材料，近年來(lái)愈來(lái)愈多地受到人們的重視。復(fù)合材料有著與其它工程材料力學(xué)性能的共同點(diǎn)，也有其自身的許多特點(diǎn)。 單向連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)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(fù)合材料叫單向連續(xù)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料。 圖 141 單向連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料示意圖 為方便地預(yù)測(cè)這種復(fù)合材料的基本力學(xué)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(fù)合材料也是連續(xù)的，即認(rèn)為纖維與基體結(jié)合良好。因此，當(dāng)受力時(shí)與纖維相同的方向上各組分的應(yīng)變相等。 3） 各相在復(fù)合狀態(tài)下的性能與未復(fù)合前相同?；w和纖維是 各向同性 的。 4） 加載前，組分材料和單向復(fù)合材料 無(wú)應(yīng)力 。加載后，纖維與基體間 不產(chǎn)生橫向應(yīng)力 。 代表性體元 根據(jù)上述假設(shè)，單向復(fù)合材料宏觀上是均勻的，因此可取一單元體進(jìn)行研究。這種單元體的選取，應(yīng)當(dāng)小得足以表示出細(xì)觀材料的組成結(jié)構(gòu)，而又必須大得足以能代表單向復(fù)合材料體內(nèi)的全部特性。這樣的單元體再經(jīng)適當(dāng)簡(jiǎn)化后稱(chēng)為代表性體元。 σ 1 σ 1 tm/2 tf tm/2 tT 圖 142 復(fù)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(fù)合材料的縱向力學(xué)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(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能所做的貢獻(xiàn)與它們的體積分?jǐn)?shù)成正比，這種關(guān)系稱(chēng)為混合定則（ Rule of Mixtures）。顯然， 1?? mf VV 當(dāng)沿 L向施加拉伸載荷時(shí) ,按式 (147)預(yù)測(cè)的值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近；而為 壓縮載荷 時(shí) ,按式 (147)預(yù)測(cè)的值偏離實(shí)驗(yàn)結(jié)果較大。例如： 碳纖維 /環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料 ， M P aEVM P aE mfbfb 3 0 0 0,5480,1 8 0
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