复合材料习题集

复合材料概论习题集一、解释名词与术语

1.碳/碳复合材料

2.纤维增强水泥

3.先进复合材料

4.片状模塑料

5.凯芙拉纤维

6.环氧树脂

7.安全系数

8.氧指数

9.ABS树脂，

10.团状模塑料11.缠绕工艺

12.湿法缠绕

13.干法缠绕，

14.复合材料

15.酚醛树脂

16.界面

17.聚酰胺树脂

18.拉挤成型

19.表面处理

20.碳纤维

二、简答题

1、复合材料通常有几种分类法？

2、与传统材料相比，复合材料有哪些特点和优点？

3、热塑性酚醛树脂与热固性酚醛树脂的区别？

4、RTM的基本原理是什么？它有那些特点？

5、间苯型不饱和聚酯与邻苯型相比具有那些特性？

6、接触低压成型工艺的特点？

7、简述热塑性树脂的基本性能，复合材料常用热塑性树脂有那些？

8、作为先进复合材料基体的高性能树脂有几类？并举例。

9、制造玻璃纤维及其制品时浸润剂的作用是什么？

10、注射成型相对于模压成型的特点：

11、制作碳纤维的五个阶段是什么？

12、简述复合材料界面的机能。

三、论述题

1、写出一种不饱和聚酯合成反应式以及交联固化反应式，指出各步反应的反应机理，为了

降低交联密度可采取哪些措施？

2、论述界面的作用机理及界面的表征方法。

3、以玻璃纤维为例说明增强材料进行表面处理的原因及方法。

4、论述聚合物基复台材料成型工艺的发展概况。

5、影响玻璃纤维化学稳定性的因素是什么？

6、简述热塑性树脂的基本性能。

四、综合应用题

1、举例说明树脂基复合材料发展迅速且广泛应用的原因。

2、请详细说明要使用复合材料的理由。

3、论述复合材料制品成型的工艺特点和成型工艺的选择原则及方法。

4、分别叙述聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料和金属基复合材料各自的优点。

5、画出手糊工艺的流程，叙述手糊工艺的优缺点。

复合材料总思考题及参考答案

复合材料概论总思考题 一．复合材料总论 1.什么是复合材料？复合材料的主要特点是什么？ ①复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。 ②1）组元之间存在着明显的界面；2）优良特殊性能；3）可设计性；4)材料和结构的统一 2.复合材料的基本性能（优点）是什么？——请简答6个要点 （1）比强度，比模量高（2）良好的高温性能（3）良好的尺寸稳定性（4）良好的化学稳定性（5）良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性（6）良好的功能性能 3.复合材料是如何命名的？如何表述？举例说明。4种命名途径 ①根据增强材料和基体材料的名称来命名，如碳纤维环氧树脂复合材料 ②(1) 强调基体：酚醛树脂基复合材料（2）强调增强体：碳纤维复合材料 （3）基体与增强体并用：碳纤维增强环氧树脂复合材料（4）俗称：玻璃钢 5.复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类，各表示什么？在结构设计过程中的设计层次如何，各包括哪些内容？ 3个层次 答：1、一次结构：由集体和增强材料复合而成的单层材料，其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界面区的性能； 二次结构：由单层材料层复合而成的层合体，其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何三次结构：指通常所说的工程结构或产品结构，其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。 2、①单层材料设计：包括正确选择增强材料、基体材料及其配比，该层次决定单层板的性能； ②铺层设计：包括对铺层材料的铺层方案作出合理安排，该层次决定层合板的性能； ③结构设计：最后确定产品结构的形状和尺寸。 6.试分析复合材料的应用及发展。 答：①20世纪40年代，玻璃纤维和合成树脂大量商品化生产以后，纤维复合材料发展成为具有工程意义的材料。至60年代，在技术上臻于成熟，在许多领域开始取代金属材料。 ②随着航空航天技术发展，对结构材料要求比强度、比模量、韧性、耐热、抗环境能力和加工性能都好。针对不同需求，出现了高性能树脂基先进复合材料，标志在性能上区别于一般低性能的常用树脂基复合材料。以后又陆续出现金属基和陶瓷基先进复合材料。 ③经过60年代末期使用，树脂基高性能复合材料已用于制造军用飞机的承力结构，今年来又逐步进入其他工业领域。

复合材料特性

（1）力学性能 石墨烯被认为是迄今为止强度最高的物质，添加石墨烯可以增加聚合物的力学性能。拓展石墨烯的改性范围，开发出多种的增强复合材料变得尤为重要。改性的程度有许多影响因素，例如强相的浓度和在基质中的分布状态，界面粘合性和增强相的长径比等。石墨稀纳米片和聚合物基体之间的界面粘合性强，是进行有效加固的关键。局部两相间不相容性可能由于石墨稀对基体的附着力差而降低应力转移几率，导致了一个较低的机械性能复合材料。可使用氢键和范德华力非共价键改善界面相互作用，提高聚合物基体机械性能[1]。 尽管些物理相互作用可以提高复合材料的性能，在外部受力下填料与基体之间相对移动是不可避免的。这限制了材料的最大使用强度。为了缓解该问题，关键是选择有效的手段，提高界面与基体间的抗剪切强度。改善填料与基体之间靠共价键形成的应力传递。例如，利用GO表面的羟基（-OH）与聚氨酯链上的端部的-NCO基团反应，形成聚氨甲酸酯键(-NH-CO)而共价键合到聚氨酯上。（2）导电导热性能 石墨烯的导电性能是目前已知导电材料中最好的，其载流子迁移率达15000 cm2·V- 1·s- 1[ 2]。这个数值是目前已知具有最高迁移率的锑化铟材料的两倍，是商用硅片迁移率的10倍以上。石墨烯具有高导电性，当加入到聚合物基体中，可导电的石墨烯分散在基体中形成导电网络，可以大大提高复合材料的导电性。复合材料表现出导电性随石墨烯含量的增加呈现一种非线性增长。 石墨烯的导热性能很高，在室温下为3000W·M-1·K-1，已被用来作为基体填充物，以改善聚合物的热导率和热稳定性。片状石墨稀的二维片层结构在聚合物较低的界面热电阻，从而产生更好的导电性增强聚合物复合材料。其他因素，例如石墨稀片的长径比，取向和分散，基体的种类等也将影响复合材料的热性能。（3）热稳定性 热稳定性是复合材料的另一个重要性能，可以通过在聚合物基体中嵌入石墨烯来实现。高的热稳定性和层状结构的石墨烯的加入，会使复合材料热性能显著提高。Ramanathan等[3]系统研究发现石墨烯的加入可以使聚甲基丙烯酸甲酯的模量、强度、玻璃化转变温度和热分解温度大幅度提高。并且石墨烯的作用效果远远好于单壁碳纳米管和膨胀石墨。 （4）气体阻隔性能 石墨烯的加入相对于原始的聚合物可以显着减少气体对聚合物复合材料的透过率。各种研究表明,气体渗透性降低可能由于石墨稀长径比和高表面积,以及在聚合物基体中形成的“弯曲通道”效应 (tortuous path effect)，从而有效的阻隔了气体分子的扩散和穿透。Pinto等[4]研究了聚乳酸/石墨稀复合材料对氧气和氮气的阻隔性。结果表明，与未加入石墨稀前相比在复合物中使用0.4%(重量)添加量可以使复合材料对氧气的透过量下降三倍,对氮气的透过量下降四倍。（5）吸附性能 众所周知，吸附强烈依赖于孔隙结构和表面面积，以及吸附剂的官能团。石

金属基复合材料基体材料

金属基复合材料基体材料 姓名：xx 班级：xx 学号：xx 学院：xx

金属基复合材料基体材料 金属基复合材料是上世纪60年代发展起来的一门相对较新的材料科学，是复合材料的一个分支。随着航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，这些都有力地促进了先进复合材料的迅速发展。电子、汽车等民用工业的迅速发展又为金属基复合材料的应用提供了广泛的前景。特别是近年来，由于复合材料成本的降低，制备工艺逐步完善，在21世纪金属基复合材料将会得到大规模的生产和应用。 本文主要介绍金属基复合材料的基体材料。 一、金属机体的作用： 固结增强体，与增强体一道构成复合材料整体，保护纤维使之不受环境侵蚀；传递和承受载荷，在颗粒增强金属基复合材料中基体是主要承载相，在纤维增强金属基复合材料中，基体对力学性能的贡献也远大于在聚合物基体和陶瓷基体在复合材料中的贡献；赋予复合材料一定形状，保证复合材料具有一定的可加工性;复合材料的强度、刚度、耐高温、耐介质、导电、导热等性能均与基体的相应性质密切相关。 二、金属基体占得比重： 基体在复合材料中占有很大的体积百分数。在连续纤维增强金属基复合材料中基体约占50%一70％的体积，一般占60%左右最佳。颗粒增强金属基复合材料中根据不同的性能要求，基体含量可在90%一25％范围内变化，多数额粒增强金属基复合材料的基体约占80%一90％。而晶须、短纤维增强金属基复合材料基体含量在70％以上，一般在80一90％。 三、金属基体的优势： 金属是最古老、最通用的工程材料之一，它们有许多成熟的成型、加工、连接方法可供金属基复合材料借鉴。在使用寿命、性能测试等方面有丰富的技术资料；对金属基体自身的性能积累有丰富的数据，对它们在使用中的优缺点拥有丰富的经验。弹性模量和耐热性高；强度高，还可以通过各种工程途径来进行强化；塑性、韧性好，是强而韧（strong and tough)的材料; 电、磁、光、热、弹等性能好，有应用于多功能复合材料的发展潜力。 四、金属基体的种类 金属与合金的品种繁多，目前用作金属基体材料的主要有铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、钢与铜合金、锌合金、铅、钛铝金属间化合物等。 五、金属基体选取的原则 基体材料成分的正确选择，对能否充分组合和发挥基体金属和增强物的性能特点，获得预期的优异综合性能满足使用要求十分重要。所以，在选择基体金属时应考虑以下几方面：

纤维增强复合材料疲劳性能研究进展

纤维增强复合材料疲劳性能研究进展 宋磊磊李嘉禄 （天津工业大学复合材料研究所天津市和教育部共建先进纺织复合材料重点实验室天津 300160） 摘要：随着科技的发展，纤维增强复合材料作为一种新型材料越来越多的应用于众多领域。然而，纤维增强复合材料的疲劳性能对应用具有重要影响。本文根据近年来国内有关复合材料疲劳性能的研究和探索，综述了纤维增强复合材料疲劳性能的定义、机理以及影响因素，并提出了当前存在的一些问题。 关键词：纤维增强复合材料疲劳 1 前沿 随着科技的进步，很多工业特别是高新技术工业对材料的要求不断提高。复合材料由于比强度和刚度高、质量轻、耐磨性和耐腐蚀性好等优点，广泛应用于船舶、汽车、基础设施和航空航天等领域，以及文体用品、医疗器械、生物工程、建筑材料、化工机械等方面。 在复合材料构件的使用过程中，由于应力和环境等因素的影响，会逐渐产生构件的损伤以至破坏，其主要破坏形式之一是疲劳损伤。疲劳损伤的产生、扩展与积累会加速材料的老化，造成材料耐环境性能严重下降以及强度与刚度的急剧损失，大大降低其使用寿命，甚至报废。为了使复合材料的应用更加广泛和深入，本文综述了近年来在纤维增强复合材料疲劳性能方面的研究。 2 复合材料疲劳性能及损伤机理 在周期性交变载荷作用下材料发生的破坏行为称为疲劳，它记述了材料经受周期应变或应变时的失效过程。复合材料疲劳主要是指复合材料构件在交变荷载作用下的疲劳损伤机理、疲劳特性（强度、刚度随着时间变化规律及其破坏规律）、寿命预测及疲劳设计。 复合材料是非均质（在大尺度上）和各向异性的，它以整体的方式积累损伤，且失效并不总是由一个宏观裂纹的扩展导致。损伤积累的微观机构机理，包括纤维断裂基体开裂、脱粘、横向层开裂和分层等，这些机理有时独立发生，有时以互相作用的方式发生，而且材料参数和试验条件可能强烈影响其主要优势。多种损伤及其组合，使疲劳损伤扩展往往缺乏规律性，完全不像大多数金属材料那样能观察到明显的单一主裂纹扩展，复合材料不仅初始缺陷/损伤大，而且在疲劳破坏发生之前，疲劳损伤已有了相当大的扩展。 3 影响复合材料疲劳性能的主要因素 3.1 基体材料 Boller研究了基体材料对玻璃纤维增强复合材料疲劳性能的影响，研究证明，不同的基体材料具有完全不同的疲劳性能。一般情况下，疲劳性能最好的是环氧树脂。 很多复合材料的疲劳试验证明，基体和界面是薄弱环节。尽管树脂含量的变化在106次循

复合材料概论

复合材料概论 王荣国武卫莉谷万里主编 复习 第一章总论 复合材料定义：复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料；在复合材料中通常有一个相为连续相，称为基体，另一相为分散相，陈伟增强材料。 生产量较大，适用面广，性能相对较低的为常用复合材料，高精尖的为先进复合材料。 复合材料的命名：玻璃纤维环氧树脂复合材料、玻璃/环氧复合材料，玻璃纤维复合材料，环氧树脂复合材料，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。 常用的分类方法： 1．按增强材料形态分类（连续纤维复合、短纤维复合、颗粒复合、编织复合） 2．按增强材料纤维种类分类（玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维、混合）3．按基体材料分类（聚合物基、金属基、无机非金属基） 4．按材料作用分类（结构复合材料、功能复合材料） 复合材料的共同特点： 1．可综合发挥各组成材料的优点 2．可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造（最大特点！！） 3．可制成所需的任意形状的产品 聚合物基复合材料的主要性能： 1．比强度、比模量大 2．耐疲劳性能好

3．减震性能好 4．过载时安全性能好 5．具有多种功能性 6．良好的加工工艺性 金属基复合材料的主要性能 1．高比强度、比模量 2．导热导电性能优良 3．热膨胀系数小、尺寸稳定 4．良好的高温性能 5．耐磨性好 6．良好的疲劳性能 7．不吸潮、不老化、气密性好 陶瓷基复合材料的主要性能：强度高、硬度大、耐高温、抗氧化、高温下抗磨损性能好、耐化学腐蚀性优良、热膨胀系数和相对密度较小；断裂韧性低，限制其为结构材料使用。 复合材料力学性能取决于增强材料的性能、含量和分布，取决于基体材料的性能和含量 第二章复合材料的基体材料 1 基体材料是金属基复合材料的主要组成，起着固结增强物、传递和承受各种载荷（力热电）的作用。 2 金属基：铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、铜与铜合金、锌合金、铅、钛铝、镍铝金属间化合物等 3 在连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用是以充分发挥增强纤维的性能为主，基体本身应与纤维有良好的相容性和塑性，而并不要求基体本身有很高的强度。

复合材料

1、复合材料的定义、分类、命名 定义：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的固体材料。 命名：（1）基体材料名称与增强体材料并用 （2）强调增强体时以增强体材料的名称为主 （3）强调基体时以基体材料的名称为主 分类：按基体材料分：聚合物基复合材料，金属基复合材料，陶瓷基复合材料，水泥基复合材料，碳基复合材料； 按增强材料形态分为以下三类 （1）、纤维增强复合材料： a.连续纤维复合材料 b.非连续纤维复合材料 （2）、颗粒增强复合材料：包括微米颗粒和纳米颗粒； （3）、板状增强体、编织复合材料：以平面二维或立体三维物为增强材料与基体复合而成。 （4）、层叠复合材料 按材料作用分两类 ①功能复合材料：使用的是材料的光、电、磁、热、声等非力学性能 ②结构复合材料：应用的材料的力学性能 2、复合材料都有哪些部分组成，各部分的作用是什么？ 复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体；基体的作用是将增强体粘合成整体并使复合材料具有一定的形状，传递外界作用力、保护增强体免受外界的各种侵蚀破坏作用。当然也决定复合材料的某些性能和加工工艺 另一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相，与连续相相比，这种分散相的性能优越，会使材料的性能显著增强，故常称为增强体(也称为增强材料、增强相等，功能复合材料中也称功能体)。 相界面是一个具有一定厚度的，结构随组分而异、与基体和增强体明显不同的新相。界面区的范围是从增强体内部性质不同的一点开始，到基体内整体性质相一致的点之间的区域。 界面是基体和增强体之间连接的纽带，是应力及其他信息传递的桥梁。它的结构、性能以及结合强度等因素，直接关系到复合材料的性能。 3、复合材料都有哪些性能特点？ （1）比强度、比模量高（2）良好的抗疲劳性能（3）优良的高温性能（4）减震性好（5）破断安全性好。 4、复合材料的界面定义是什么，包括哪些部分？ 复合材料的界面是指基体与增强物之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。 包括：基体表面区，相互渗透区，增强剂表面区 5、复合材料界面具有哪些效应，都有哪些界面理论？ 界面的效应： (1)传递效应界面能传递力，即将外力传递给增强物，起到基体和增强物之间的桥梁作用。 (2)阻断效应结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。 (3)不连续效应在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。

复合材料的特点及应用

复合材料的特点及应用 定义：复合材料是由两种或多种不同类型、不同性能、不同形态、不同成分和不同相型的组分材料，通过适当的复合方法，将其组合成一种具有整体结构特性的，使用性能优异的材料体系。 复合材料品种较多，按基本分类通常为：金属基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基复合材料、碳/碳复合材料和纳米复合材料。 在这里，且介绍我们从事的树脂基复合材料。 树脂基复合材料主要由树脂基体、增强材料、填料与助剂组成。 一、常用的热固性树脂基本有：不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、乙烯基酯树脂、有机硅树脂等。见表1 表1几种热固性树脂及复合材料的主要特性和用途 二、树脂基复合材料常用的增强材料有玻璃纤维及其织物、芳纶纤维及其织物、碳纤维及其织物、高拉伸聚乙烯纤维及其织物以及其他高性能纤维及其织物等。 三、树脂基复合材料的主要特点 1.材料的形成与制品的成型同时完成。 利用复合材料形成和制品成型同时完成的特点，可以实现大型制品一次性成型，从而简化了制品结构并且减少了组成零件和联接零件的数量，这对减轻制品质量，降低工艺消耗和提高结构使用性能十分有利。 2.制品轻质高强、具有突出的比强度、比模量 纤维增强制品相对密度仅有1.4～2.0，只有普通钢的1/4～1/6，比铝合金还轻1/3。而机械强度却达到或超过普通钢的水平。玻璃纤维增强的环氧复合材料拉伸强度和弯曲强度均在400Mpa以上。碳纤维增强的环氧树脂比强度、比模量见表2

表2 1.03×）× 0.13×0.27× 可见复合材料的比强度比钢高3～8倍，比模量高3～6倍。 3.尺寸稳定性好 4.优越的耐热、耐高温特性。一般其热变形温度在150℃～260℃之内。 5.电性能优良 由于复合材料具备的优良的电性能，其制品不存在电化学腐蚀和杂散电流腐蚀，可广泛地用于制造仪表、电机及电器中的绝缘零部件，以提高电气设备的可靠性并延长其使用寿命。此外，制品在高频作用下良好的介电性和微波透过性，已用于制造多种雷达罩等高频绝缘产品。 6.卓越的耐腐蚀性 对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等介质具有良好的化学稳定性，特别是在强的非氧化性酸和相当广泛的PH值范围内的介质中具有良好的稳定性。 7.可设计性、可配制性显著 鉴于复合材料的上述优越特性，多用于制造机械结构件、绝缘件、高频受力件和其他功能性结构部件。

复合材料概论习题

复合材料习题 第四章 一、判断题：判断以下各论点的正误。 1基体与增强体的界面在高温使用过程中不发生变化。（：） 2、比强度和比模量是材料的强度和模量与其密度之比。（：） 3、浸润性是基体与增强体间粘结的必要条件，但非充分条件。（：） 4、基体与增强体间界面的模量比增强体和基体高，则复合材料的弹性模量也越高。（：） 5、界面间粘结过强的复合材料易发生脆性断裂。（：） 6、脱粘是指纤维与基体完全发生分离的现象。（：） 7、混合法则可用于任何复合材料的性能估算。（：） 8纤维长度1<1 c时，纤维上的拉应力达不到纤维的断裂应力。（：） 二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。 1复合材料界面的作用（B） A、仅仅是把基体与增强体粘结起来。 B将整体承受的载荷由基体传递到增强体。 C总是使复合材料的性能得以改善。 D总是降低复合材料的整体性能。 2、浸润性（A D） A、当:sl + Jv< :sv时，易发生浸润。 B当:sl + Jv > :sv时，易发生浸润。 C接触角=0 :时，不发生浸润。 D是液体在固体上的铺展。 3、增强材料与基体的作用是（A、D） A、增强材料是承受载荷的主要组元。 B基体是承受载荷的主要组元。 C增强材料和基体都是承受载荷的主要组元。 D基体起粘结作用并起传递应力和增韧作用。 4、混合定律（A） A、表示复合材料性能随组元材料体积含量呈线性变化。 B表示复合材料性能随组元材料体积含量呈曲性变化。 C表达了复合材料的性能与基体和增强体性能与含量的变化。 D考虑了增强体的分布和取向。 5、剪切效应是指（A） A、短纤维与基体界面剪应力的变化。

复合材料的性能和应用

摘要：近年来，各种复合材料制备技术日益更新，从陶瓷基复合材料、金属基复合材料到聚合物基复合材料，各种制备技术都得到了很大改善，使得复合材料的性能和应用得到了显著提高。本文综述陶瓷基复合材料、金属基复合材料、聚合物基复合材料等几种重要的研究方法以及应用。 关键词：先进，复合材料，制造技术。 正文：一·陶瓷基复合材料 工程陶瓷的开发是目前国内外甚为重视的新型材料研究领域。纯陶瓷材料因其脆性，不能满足苛刻条件下的使用要求。因此，目前广泛采取增韧技术来提高陶瓷的使用性能。纤维和晶须增韧陶瓷是一类有效的方法。用纤维来增韧陶瓷的技术是十年代以后开始的，最初是用碳纤维增强陶瓷，八十年代以来又开发了用陶瓷纤维和晶须增韧陶瓷，增韧效果不断取得进展，增韧技术也不断有所创新。连续纤维增强陶瓷基复合材料是最有前途的高温结构材料之一，以其优异的高韧性、高强度得到世界各国的高度重视。 连续纤维补强陶瓷基复合料(Continuous Fiber Reinforced Ceramic Matrix Composites，简称CFCC)是将耐高温的纤维植入陶瓷基体中形成的一种高性能复合材料。由于其具有高强度和高韧性，特别是具有与普通陶瓷不同的非失效性断裂方式，使其受到世界各国的极大关注。连续纤维增强陶瓷基复合材料已经开始在航天航空、国防等领域得到广泛应用.20世纪70年代初，科学家在连续纤维增强聚合物基复合材料和纤维增强金属基复合材料研究基础上，首次提出纤维增强陶瓷基复合材料的概念，为高性能陶瓷材料的研究与开发开辟了一个方向。随着纤维制备技术和其它相关技术的进步，人们逐步开发出制备这类材料的有效方法，使得纤维增强陶瓷基复合材料的制备技术日渐成熟。 由于纤维增强陶瓷基复合材料有着优异的高温性能、高韧性、高比强、高比模以及热稳定性好等优点，能有效地克服对裂纹和热震的敏感性[5-6]，因此，在重复使用的热防护领域有着重要的应用和广泛的市场。连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有类似金属的断裂行为，对裂纹不敏感，不会发生灾难性破坏。其耐高温和低密度特性，使其成为发展先进航空发动机、火箭发动机和空天飞行器防热结构的关键材料。 二·金属基复合材料 金属基复合材料具有比强度高，比刚度高，耐热，耐磨，导热，导电，尺寸稳定等优点，是一种很有发展前途的新材料，金属基复合材料广泛应用于制造航空抗天零部件，也用于制造各种民用产品。 按基体分，金属基复合材料分为：铝基、镁基、钛基、锌基、铁基、铜基等金属基复合材料；按增强材料分，可分为：纤维增强金属基复合材料；其纤维有C、SiC、Si3N4、B4C、Al2O3等纤维；粒子增强金属基复合材料，增强粒子有：Al2O3、TiC、SiC、Si3N4、BN、SiC、MgO等。 纤维增强金属基复合材料的制造方法： （1）叠层加压法：工艺过程是：将金属（合金）箔片或纤维增强金属片按要求剪裁，并一层一层的进行叠层，然后加热加压进行成型和连接，一般是在真空或气体中进行。适于这种方法的材料有铝、钛、铜、高温合金，其增强纤维随需要而定。为了改善连接性能，有事在两片之间加入中间金属或在待连接表面涂覆或沉积一层中间金属。 （2）辊轧成型连接法：其主要的基材是铝、钛箔片，增强纤维主要是B、C、SiC、Si3N4等，有时在基材表面要涂覆一层低熔点的中间金属，增强纤维表面要预先浸沾铝或经物理气相沉积（PVI）、化学气相沉积（CVI）处理。 （3）钎焊法：在增强纤维与基材之间加入箔状、粉末状或膏状的钎料，经真空钎焊或保护钎焊而成。钎焊法可以制造管材、型材、叶片等。 （4）热等静压法：如图2所示，其工艺过程是：将纤维与基材进行叠层并装入一模具中，

高分子基复合材料

高分子基复合材料 Polymer Matrix Composite Materials 课程编号：07370380 学分：2 学时：30 (其中：讲课学时：30 实验学时：0 上机学时：0) 先修课程：材料科学导论、高分子化学、大学物理 适用专业：高分子材料与工程、复合材料与工程 教材：《聚合物复合材料》黄丽主编，中国轻工业出版社，2012.01 第二版开课学院：材料科学与工程学院 一、课程的性质与任务 高分子基复合材料是建立在数学、物理学、化学等课程知识的基础上，为材料科学与工程专业学生开设的一门专业方向课，其性质为选修。 通过本课程的学习，旨在让学生获得复合材料的有关基本理论和基本知识，为拓宽学科方向和今后从事相关研究和工作奠定必要的基础。其主要任务是使学生具备下列知识和能力： 1.熟悉复合材料的常用基体材料和常用增强材料结构与性能； 2.初步掌握聚合物基、碳基、纤维增强复合材料的种类和基本性能； 3.能够根据实际要求合理设计材料，从微观或亚微观水平上选定合适的基体和 增强体或功能体； 4.依靠复合材料设计知识，确定合适的表面处理技术和成型工艺； 5.了解先进复合材料的发展概况。 二、课程的基本内容及要求 第1章绪论 1. 教学内容 （1）.复合材料的发展史 （2）.复合材料的定义、命名及分类 （3）.复合材料的特性 （4）.对高性能复合材料的期望及开发现状 2. 学习要求 （1）.了解复合材料的发展简史 （2）.掌握复合材料的概念、分类及命名规则 （3）.理解复合材料的特性及发展趋势 3. 重难点 掌握复合材料的定义及特性既是本章的重点，也是难点

第2章基体材料 1. 教学内容 （1）.概述 （2）.聚合物基体 （3）.金属基体 （4）.陶瓷基体 （5）.碳基体 2. 学习要求 （1）.理解基体的概念 （2）.掌握基体在复合材料材料中的作用及对复合材料性能的影响（3）.了解复合材料中常用的基体类型 （4）.掌握聚合物基体的特性 3. 重难点 （1）.重点是熟悉复合材料中基体的类型及各类基体的特性（2）.难点是掌握几种常用聚合物基体的制备原理和工艺 第3章复合材料的增强材料 1. 教学内容 （1）.玻璃纤维 （2）.碳纤维 （3）.有机高分子纤维 （4）.陶瓷纤维 （5）.金属纤维 （6）.晶须 （7）.粉体增强材料 2. 学习要求 （1）.理解增强材料在复合材料中的作用 （2）.理解各类增强材料增强原理 （3）.掌握常用增强材料的制备工艺 3. 重难点 （1）.重点是理解各类型增强材料的增强机制和特点 （2）.难点是掌握几种常用增强材料的制备工艺 第4章纤维复合材料及其制造方法 1. 教学内容 （1）.聚合物基复合材料

复合材料的疲劳损伤模型---英文

A fatigue damage model of composite materials Fuqiang Wu *,WeiXing Yao Key Laboratory of Fundamental Science for National Defense-Advanced Design Technology of Flight Vehicle,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China a r t i c l e i n f o Article history: Available online 20February 2009Keywords:Composite Fatigue Accumulative damage Predicted life a b s t r a c t The mechanical properties of composite materials degrade progressively with the increasing of the num-ber of cyclic loadings.Based on the stiffness degradation rule of composites,a phenomenological fatigue damage model is presented in this paper,which contains two material parameters.They are proportional to the fatigue life of materials and inversely proportional to the fatigue loading level.Thirteen sets of experimental data of composite stiffness degradation were employed to verify the presented model,and the statistical results showed that this model is capable of describing the damage evolution of com-posite materials.The characteristics of damage development and accumulation of composite materials subjected to variable loading were studied in this paper.Four sets of two-level loading experimental data were cited to verify the damage model,and the results showed that the predicted life is in good agree-ment with the experimental ones. ó2009Elsevier Ltd.All rights reserved. 1.Introduction The damage evolution mechanism is one of the important fo-cuses of fatigue behavior investigation of composite materials and also is the foundation to predict fatigue life of composite struc-tures for engineering applications.As known,the fatigue damage and failure mechanism of composites is more complex than that of metals and four basic failure types will occurr in composites un-der cyclic loading,which are matrix cracking,interfacial debond-ing,delamination and ?ber breakage.Based on a great deal of experimental investigations,many damage models [1–8],which have been,respectively,de?ned by strength degradation,stiffness degradation and energy dissipation of composites,have been em-ployed to describe the damage development of materials in the re-cent decades.The cognition to damage evolution mechanism had been developed from linear model to nonlinear model.However,most models are just suited to a special composite and are not capable of ?tting others.To obtain the parameters of the models,a mass of fatigue experimental data is necessary.The fatigue dam-age mechanism of composites has not yet been recognized wholly.In this paper,the factors related to fatigue damage development of composites were analyzed and a phenomenological fatigue damage model de?ned by material stiffness degradation is de-scribed.Thirteen sets of experimental data were employed to ver-ify the model,and the results show that the model can describe the damage evolution of composite laminates under the different fati-gue loadings.And it is also veri?ed that the model can predict residual fatigue life of composite laminates quite well by four sets of two-level experimental data.2.Damage model Under cyclic stress or strain,the non-inverse structural change will occur in micro local ?eld in composite materials and these changes lead to fatigue damage of composites.With an increase in the number of loading cycles,the quantity of this change will in-crease and the damage will cumulate synchronously.The accumu-lation of damage leads to a change in the macroscopic mechanical properties of the composites,such as the degradation of strength or stiffness of the material.Based on the experimental investigation,Reifsnider [1]concluded that fatigue damage evolution is nonlin-ear in composite materials.During the initial period of fatigue life,many non-interactive cracks occur in the matrix.When the matrix crack density reaches saturation,the ?ber failure,interfacial deb-onding and delamination occur in the composites.Damage will rapidly develop and the material causes ‘‘sudden death”in the end period of fatigue life,as shown in Fig.1. To test the change in Young’s modulus of materials,the damage development of composite materials can be described by stiffness degradation of materials in fatigue behavior investigation.Based on this technique that spends less experimental time and cost,many nonlinear damage evolution models [8]were presented.And the models de?ned by stiffness degradation of composite lam-inates are widely investigated theoretically and experimentally and they fairly described the damage progress in the initial or/and middle period of the fatigue life.However,they are not capable of ?tting the damage progress in the whole period,as shown in 0142-1123/$-see front matter ó2009Elsevier Ltd.All rights reserved.doi:10.1016/j.ijfatigue.2009.02.027 *Corresponding author.Tel.:+862584892576.E-mail address:stonefuq@https://www.wendangku.net/doc/9112691930.html, (F.Wu). International Journal of Fatigue 32(2010) 134–138 Contents lists available at ScienceDirect International Journal of Fatigue journal homepage:w w w.e l s e v i e r.c o m/l o c a t e /i j f a t i g u e

复合材料概论补考试卷

考试中心填写：中南林业科技大学课程考试试卷月日年 考试用 分钟；考试时间：120；试卷编号：卷复合材料概论课程名称： 院级

班业 学专 分）3分，共30一、填空题（每题评卷人复 查人得分 基复合材料．按基体材料进行分类，可将复合材料分为基复合材料、1 )线以及无机非金属基复合材料。此过超。 和2．碳纤维复合材料具有良好的摩阻特性和减摩特性，是因为碳纤维具有 得不应用最为广泛。3．玻璃纤维常用有机铬络合物作为偶联剂，其中题答作基体树脂，是因为其具有良好的耐火性、自熄4．汽车的内部装饰件常采用(线 订性、低烟性和低毒性。装效应，使得复合材料具有良好的抗震能力。5．由于界面具有 6. 金属基复合材料构件的使用性能要求是选择金属基体材料最重要的依据，例如，航空航天工业选择轻金属如、、合金作为基体。 7.聚酰胺用玻璃纤维增强后，耐水性、耐热性以及力学性能得到很大的提高，唯一的缺点是 变差了。 8.酚醛树脂分子结构中含大量苯环与极性羟基，使得分子链的刚性、 差，因此酚醛树脂硬度和脆性较大。 9.用纤维布增强陶瓷基制得的复合材料，在纤维布二维方向上的性能，垂直于纤维布方向上的性能。 10.若结构要求有很好的低温工作性能，可选用低温下不脆化的纤维作为增强材料。 二、选择题（每题3分，共30分） 得分评卷人复查人 。））下列哪一项不是聚合物基复合材料普遍具有的特点（1（． A.减震性能好 B.比强度大 C.过载时安全性好 D.耐老化性能好 （2）在1500℃以下强度随温度的升高而增加，超过此温度，强度随稳定的升高而下降，直到1900℃后趋于稳定，而模量随温度的升高而不断增加，这是（）。 A.玻璃纤维 B.硼纤维 C.芳纶纤维 D.石墨 纤维 （3）以下环氧树脂中，具有化学稳定性高，耐紫外线和大气老化性能好，且具有自熄性的是（）。

复合材料概论复习题

复合材料概论复习提要 一、名词解释 1、复合材料 2、基体 3、增强体 4、聚合物基复合材料 5、金属基复合材料 6、陶瓷基复合材料 7、水泥基复合材料 8、碳/碳复合材料 9、玻璃钢 10、脱模剂 11、复合材料的蠕变: 材料在常应力作用下，变形随时间的延续而缓慢增长的现象。 12、CVD 13、玻璃纤维：以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的一种性能优异的无机非金属材料 14、碳纤维 15硼纤维 16氧化铝纤维 17、晶须 18、A玻纤、E玻纤、S玻纤、M玻纤 19、玻璃纤维增强环氧树脂 20玻璃纤维增强酚醛树脂 21玻璃纤维增强聚酯树脂 22、单模、对模 23、等代设计法。 24、水泥 二、重要知识点 1、复合材料中的基体有三种主要作用。 2、复合材料的界面的作用和效应。 3、复合材料的可设计性以及意义、如何设计防腐蚀（碱性）玻璃纤维增强塑料。 4、增强材料的表面处理、沃兰（V olan）的结构式，沃兰和有机硅烷对玻纤表面处理的机理。 5、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶的生产过程以及性能（优点和缺点）、表面处理方法。 6、不饱和聚酯树脂的固化过程以及性能（优缺点）。 7、玻璃纤维增强环氧树脂、玻璃纤维增强酚醛树脂、玻璃纤维增强聚酯树脂主要性能。 8、铝基复合材料的制造与加工。 9、陶瓷基复合材料的使用温度范围。 10、晶须或者纤维增韧陶瓷基复合材料的制造工艺和成型加工方法。 11、RTM成型工艺、模压成型工艺和手糊成型工艺。 12、在连续玻璃纤维及其制品的制造过程中，拉丝时要用浸润剂的原因。 13、金属基纤维复合材料的界面结合形式以及影响界面稳定性的因素。

13年复合材料总思考题

复合材料概论总思考题 一.复合材料总论 1．什么是复合材料？复合材料的主要特点是什么？ 所谓复合材料，是指由两种或两种以上不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的，各组分间有明显界面且性能优于各组成材料的多相固体材料。复合材料的特点： A复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组元通过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之间存在着明显的界面；B复合材料中各组元不但保持各自的固有特性，而且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不具备的优良特殊性能；C复合材料具有可设计性。可以根据使用条件要求进行设计和制造，以满足各种特殊用途，从而极大地提高工程结构的效能。D材料和结构的统一 2．复合材料的基本性能（优点）是什么？——请简答6个要点 1)比强度，比模量高（强度/密度，模量/密度）2)良好的高温性能3）良好的尺寸稳定性——热膨胀系数下降.石墨纤维增强镁基复合材料中，当石墨纤维的含量达到48% 时，复合材料的热膨胀系数为零。4）良好的化学稳定性：聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料具有良好的抗腐蚀性。5)良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性：由于增强体的加入，复合材料的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性等性能得到提高，特别是陶瓷基复合材料的脆性得到明显改善。 6)良好的功能性能：包括光、电、磁、热、烧蚀、摩擦及润滑等性能。 3．复合材料是如何命名的？如何表述？举例说明。 4种命名途径 根据增强材料和基体材料的名称来命名;如“增强材料+基体材料”复合材料 (1) 强调基体即强调了基体材料的种类和特征(酚醛树脂基复合材料、铝合金基复合材料等) (2) 强调增强体即强调增强材料的种类和性质（碳纤维复合材料、金属纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等） (3) 基体与增强体并用即同时出现基体材料和增强体材料(碳纤维增强环氧树脂复合材料、玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料等。) (4) 俗称 (玻璃钢就是玻璃纤维增强树脂基复合材料的俗称) 4． 5．复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类，各表示什么？在结构设计过程中的设计层次如何，各包括哪些内容？ P8 1、复合材料的三个结构层次 2、复合材料设计的三个层次： 一次结构——单层材料——微观力学一次结构?单层材料设计 二次结构——层合体——宏观力学二次结构?铺层设计 三次结构——产品结构——结构力学三次结构?结构设计 6．试分析复合材料的应用及发展。 二.复合材料的基体材料 1．复合材料中聚合物基体的主要作用是什么？