復(fù)合材料設(shè)計(jì)ppt課件(已修改)
2025-05-10 23:22 本頁面
【正文】 ? 復(fù)合材料 ： 由兩種或兩種以上物理和化學(xué)不同物質(zhì)組 合起來而得到的一種 多相 固體材料。 ?更確切地說．利用適當(dāng)?shù)墓に嚪椒?，將兩種或幾種在物理性能和化學(xué)性能不同的物質(zhì)組合而成的多相固體材料。復(fù)合材料各組分間有明顯界面。 167。 1. 基本概念 材料的性能比組成材料的性能好，具有復(fù)合效果，即具有組成材料相互取長補(bǔ)短的良好綜合性能。 ? 基體： 在復(fù)合材料中，通常有一相為連續(xù)相， 稱為基體。 ? 增強(qiáng)材料： 復(fù)合材料中另一相為分散相，稱為 增強(qiáng)材料。 注意： 分散相是以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù)相中的，兩相之 間存在著相界面。 分散相是 增強(qiáng)纖維，顆粒狀或 彌散狀的填料 。 復(fù)合材料由基體 (即連續(xù)相 )和分散或增強(qiáng)材料 (由纖維或顆粒等組成相 )，通過一定工藝方法固結(jié)成一體。 ? 復(fù)合材料組成及顯微結(jié)構(gòu) 基體 +增強(qiáng)體 +（界面） +（孔隙） ? 多相材料性能 取決于 ：各組成體的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)、 幾何形態(tài)、數(shù)量、分布及界面行為 ? 一般原則 根據(jù)產(chǎn)品使用性能選擇 ，同時(shí)考慮組成體間的 相容性、基體與增強(qiáng)體的界面反應(yīng)、可加工性、 經(jīng)濟(jì)成本等因素。 例如： 結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料注重最佳強(qiáng)度與剛度； 功能復(fù)合材料應(yīng)具有良好的物理性能； 高溫材料要求良好熱強(qiáng)性、耐蝕性； 金屬基復(fù)合材料還應(yīng)注意其具備良好的工藝性。 167。 2. 組成體選擇原則 ? 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 基體作用與要求 : 賦形 傳遞與分配載荷、界面結(jié)合 增強(qiáng)纖維作用與要求 : 承受載荷的主體 最佳強(qiáng)度與剛度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、最少缺 陷、無 界面反應(yīng)、結(jié)合良好； 短纖維增強(qiáng)的最佳長徑比 基本原則 : ? 纖維的強(qiáng)度和模量都要高于基體。 ? 纖維和基體之間要有一定的粘接力。 ? 纖維和基體的熱膨脹系數(shù)相差不能過大。 ? 纖維和基體之間不能發(fā)生有害的化學(xué)反應(yīng)。 ? 纖維所占的體積、纖維的尺寸和分布必須適宜。 ? 顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料 增強(qiáng)體作用： 增強(qiáng)體約束基體變形 要求基體： 具有較高強(qiáng)度與剛度，易加工 （金屬基）、與增強(qiáng)體良好相容 性、不發(fā)生界面反應(yīng)。 基本原則： ? 顆粒應(yīng)高度彌散均勻的分散在基體中。 ? 顆粒直徑大小要合適。 ? 顆粒數(shù)量一般應(yīng)大于 20%。 ? 顆粒與基體之間有一定的粘接作用。 材料設(shè)計(jì)初期階段根據(jù)目標(biāo)性能，對 材料組元數(shù)和各組元含量進(jìn)行初步而簡單的估計(jì) ，最簡單的估計(jì)方法是復(fù)合準(zhǔn)則 ,即：假設(shè)復(fù)合材料的性能與組元的體積含量成正比： Pc—— 復(fù)合材料的性能指標(biāo) Pi —— 各組元的性能指標(biāo) i —— 各組元的體積含量 N—— 組元的數(shù)目 n —— 實(shí)驗(yàn)參數(shù) (?1?n?1 ) 167。 3. 復(fù)合準(zhǔn)則 ( ) ? = = N i i i v P P 1 n n c v ? （一） 力學(xué)性能的復(fù)合準(zhǔn)則 幾種主要的力學(xué)模型： 層板模型、 切變延滯模型、 連續(xù)同軸柱體模型、 有限差分與有限元模型
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