復合材料設計ppt課件-閱讀頁
2025-05-13 23:22本頁面
【正文】 ， 基體以異相方式承受拉伸和壓縮， 復合材料的壓縮強度為： 2/1m a x )]1(3/)[(2 ffmff vEEvv ?=?狀況 2同相彎折損壞： 如圖所示， 當增強體含量高時，纖維以同相彎折破 壞 ， 基體承受剪切 ，復合材料的壓縮強度為： )1/(m a x fm vG ?=? 由于增強纖維分布不均，含量少的部分彎折抗力下降，破壞易在此出發(fā)生。 基于以上原因，估算值與實驗值偏差較大。 纖維和基體的界面結合良好，所施加的應力應當通過基體傳遞到增強體上。 在彈性范圍內纖維的拉應力為： fmf E?? =它與纖維的長度有關， 當纖維上的拉應力達到斷裂應力時，纖維的長度為臨界長度。 如下表計算： 復合材料 df (μm) σf(GPa) τ(界面剪切強度 MPa） l0/d L0(mm) 玻璃短纖維/環(huán)氧樹脂 2 10~35 100~30 ~ 碳短纖維 /環(huán)氧樹脂 2 70 70 ☆ 一端埋入的情況 纖維埋入深度 L 0 σ 189。 L0 ； σ＝ *f????? 22 02 Lrr f =*整理： ?? *= frL 0纖維在基體中的受力情況為： L 1/2L0 時，隨 L增大， σ也增大，纖維被拔出 L＝ 1/2L0時， σ增大到 ，纖維被拔斷 L 1/2L0 時， σ繼續(xù)維持在 ，纖維被拔斷 末端效應 ：短纖維的端頭小于 1/2L0的部分 所承受應力永遠達不到的現(xiàn)象。L0 *f?0 ☆ 全部埋入的情況 σ L P P *f??＝ 0 L L0 L = L0 L L0 1/2L0 因為末端效應的存在，這里提出一個 平均應力 的概念。 fmffc VVLrk ?+?= * ????? *= frL0將公式 代入上式得： ***** ?=?=fffff LrrL ??????? )21()211(kf =*??2將平均應力 代入混和定律整理得到： *f?令 得到 復合材料所受應力 與纖維含量、長徑比有關。 顆粒增強復合材料力學性能設計 彈性模量 由于 增強體的不連續(xù)性 ，導致應力應變場波動，力學性能分析復雜化，混合定律預測偏離實驗測定 。 第二相顆粒阻礙基體中的位錯運動，如下圖。 2. 彌散增強與本身性能無關，與 Gp有關 。 3. 承擔載荷的主要是基體 。 相容、浸潤與界面問題 ? 相容性 復合材料制備及使用過程的要求。 ? 物理相容性 指 基體 應具有足夠的 塑性和強度 ，將載荷轉移到增強體 上，而不出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象。 對人工復合材料， 基體與增強相的浸潤性 及化學反應十分重要。 ? 浸潤性 浸潤問題。 浸潤性含義。假如基體的粘度不是太高，和增強相接觸后導致體系自由能降低的話，就會發(fā)生基體對增強材料的浸潤。材料組元之間 相互浸潤 是復合的首 要條件，界面中重要的是其 粘接程度 。 粘結強度直接影響著復 合材料的力學性能以及其它物理、化學性能，如耐熱性、耐 蝕性、耐磨性等。 界面粘結機理主要有界 面反應理論、浸潤理論、可變形層理論、約束層理 論、靜電作用理論、機械作用理論等。 當兩個表面相互接觸后，由于表面粗糙不平將發(fā)生機械互鎖（ interlock）。 當基體及增強材料的表面帶有異性電荷時，在基體與增強材料之間將發(fā)生靜電吸引力，作用的距離很短， 僅在原子尺度量級內靜電作用力才有效 。 化學作用理論 增強材料表面的化學基 (圖 3— 3(c)中標有 x面 ) 與基體表面的相容基 (標有 R面 )之間的化學粘 結。 每一種粘結理論都有它的局限性，界面 相是一個結構復雜而具有多重行為的相
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