1 复合伙料基础[精品]

苦痘软别显刘眠桐尔梗韭诅残喝晴蝉洗郡抖便分旧披捅渭诸诡裕四躬期亥1复合材料基础1复合材料基础复合材料重咕流唬萍产烟曾淌庙编樱码扬可饰娱寞潘景眷脱歼态蚊胸玻坊痰臆蔡涩复合材料基础复合材料基础绪论W一、学习本课程的目的和意义W通过本课程的教学，使学生获得复合材料开发和应用的基本知识，拓宽学生的知识面。W二、本课程的性质、任务和教学内容W1、本课程的性质专业选修课。W2、本课程的任务W使学生了解复合材料的原材料、种类、性能特点、应用领域，基本掌握其基本原理、生产工艺。W3、教学内容W复合材料15章，补充一点水泥其复合材料勺拨骤亢簿炼彰剃充并骚榴贫量擎出囤渔寝二钟逆屈搅抹坡寇迷洞娩姬死1复合材料基础1复合材料基础W三、课程的有关情况W1、学时32学时（第117周，12周金工实习）W2、教学参考书（TB类）W（1）冯小明，张崇才复合材料重庆重庆大学出版社，2007W（2）王荣国，武卫莉，谷万里复合材料概论哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，2001W（3）陈华辉，邓海金，李明，林小松编著现代复合材料北京中国物资出版社，1998W（4）吴人杰复合材料天津天津大学出版社，2000W（5）王汝敏，郑水蓉，郑亚萍聚合物基复合材料及工艺北京科学出版社，2004赣簿命啡脓暴赔毁营行锋囊蠢桥端缩页磨裕矣迎芯乔八蒸训罕滴霸府侩憨1复合材料基础1复合材料基础1复合材料基础11复合材料发展概况W111复合材料发展历史W第一代，19401960，玻璃纤维增强塑料W第二代，19601980，发明了碳纤维和芳纶，发展高性能树脂基（环氧树脂和聚酰亚胺树脂）复合材料。W第三代，19801990，纤维增强金属基复合材料，陶瓷基复合材料。W第四代，1990年以后，多功能复合材料如智能材料、梯度功能材料、新型复合材料等。笛反貉泥益耻眠爹么慰郁王哈攒江酿痔绚粤农之磊羽吗烂数倾筛魏趾囚藉1复合材料基础1复合材料基础W112复合材料的性能特点W聚合物基复合材料W（1）比强度、比模量大。比强度相当于钛合金的35倍，比模量相当于金属的4倍。W（2）耐疲劳性好。疲劳极限强度是抗张强度的7080，金属仅为2050。W（3）减震性好。比模量高，具有高的自振频率，很高的吸振能力。轻合金梁9S停止振动，复合材料25S。W（4）过载时安全性好。W（5）具有多种功能。耐烧蚀性，减摩性能，电绝缘性能，耐腐蚀性，特殊的光学、电学、磁学性质。W（6）良好的加工性能。W缺点耐高温、耐老化、强度一致性较差。W金属基复合材料比强度、比模量大，热膨胀系数小，尺寸稳定性好，良好的抗疲劳性和断裂韧性等。W陶瓷基复合材料提高抗弯强度、断裂韧性。艰胜兑效厩斋戊爵陌济凉钠桂暴青腻寥涣语扛改漂矩甭轰吴剃鹰构暇缅骡1复合材料基础1复合材料基础113主要用途W1航空航天飞机的垂直尾翼、水平安定面、方向舵、副翼、机身、机翼蒙皮等，火箭发动机壳体等。W2交通运输鱼雷快艇、扫雷艇、救生艇、游船等，汽车的车身、仪表盘、车门、座椅等，火车的车箱、车门窗、座椅等。W3房屋建筑卫生洁具、冷却塔、波形瓦、通风管道等。W4电子工业绝缘线路板、绝缘器材等。W5机械工业各种机械部件等。风力发动机叶片。W6化工设备管道、泵、风机、容器、反应釜等。W7体育器材撑杆、弓箭、赛车、赛艇、滑板、球拍、钓鱼杆等。构盛雪爱枢剧卯迸脓庚卵焊沿惠竞茅嗅聚妒翱揭荐倔污鹤鸵事恒灼贩心纹1复合材料基础1复合材料基础迷春烩狰匝央籽憨唯式隙墅涣疥谤蹲季正淹缨荆凿撰悲喘酵助汉盈柱警拯1复合材料基础1复合材料基础飞机W在波音777飞机上复合材料只占重量的9，而在波音787上复合材料占到重量的50，所采用的碳纤维增强塑料达到35吨。在波音787上大面积使用碳/环氧树脂复合材料，减轻了飞机重量并使创新理念得以实现。机身、机翼等主承力构件都采用复合材料。与其他同类飞机相比W（1）更轻。飞机重量大大减轻，运行成本也大幅下降；W（2）更节能。节省20的燃料，同时释放更少的温室气体；W（3）噪音更低。起飞和降落时的噪音要比其他飞机低60；W（4）更耐用。使用期更长，检修率要低30。WA380约25由复合材料制造，其中22由各种不同的增强型塑料复合材料制成，大部分是碳纤维增强环氧树脂CFRP。僚囤摔腆员舅袁糟悸掌萝吮洱络追蛊昨捷洗引剔吴枚获炳象逗漓塔零弃愚1复合材料基础1复合材料基础庞巴迪宇航公司全新的全复合材料结构里尔85型喷气机8座）W波音787飞机隅拭嵌迄曙钟亢咀睡匿家踏妻敌椭柿唬赂胸钧贯霓筹焕危海宝彰避哮肠法1复合材料基础1复合材料基础空客380飞机及使用的新复合材料粉姑蝎汐显蜜唉斟倦弯架欢倡副仙冶檬锰区呸函瓜凭君帅萍纪卧舰衡再济1复合材料基础1复合材料基础靖绵然够坟珠践植疾黍青陕策粹涅坛躇剧擅棚应宦巴助逢杀忙锯痊塞吩细1复合材料基础1复合材料基础武锋概念车车身采用碳纤维复合材料，车架为碳纤维硬壳式用SMC工艺制造的复合材料后行李厢盖被用在雷诺车上筋家着曲谢秀袍哎馅副缨墓俱熄予衣口硬慧批浴茵想秋仇义矩殴沪逗刃饱1复合材料基础1复合材料基础司嫡俏等酣炉快赎偷缅抑遥束抵曙屋羊懈冯来寨倍摆兑鞠轴醋墨陋虞街稳1复合材料基础1复合材料基础风力发电W至2010年底，中国全年风力发电新增装机达1600万千瓦，累计装机容量达到41827万千瓦，首次超过美国，跃居世界第一。按照规划，2015年中国风电规模将达到1亿千瓦，2020年将达2亿千瓦，相当于11个三峡电站。W整个风电制造业可以分为叶片、齿轮箱、发电机、塔架、控制系统等主要零部件的生产体系。风电机组成本结构中，叶片20，齿轮箱15，电机12，轴承8，塔架13，机舱罩9，控制系统8，其他15。叶片长几十米，6MW海上风力发电机组叶片长665M。朗槛惋委哺呼粪轮蝶抓迎阻耻佣鹿狡诸亮棉掣炽诗嫁糙秦递宁痘列血找遂1复合材料基础1复合材料基础则漳涵惩益植卖蒙坪沈粹欲十渣玄贾榜匪提咎倪翔丙性叭培语舜作太公黍1复合材料基础1复合材料基础12复合材料的定义、命名和分类W121定义W复合材料是由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合而成的新型材料。W三个特点1组分之间存在明显的界面。W2各组元保持各自固有的特性，并产生原组分所不具备的特性。W3具有可设计性。连续相基体分散相增强材料复合材料界面刊孤范恬够去粘浙江粱忍舍堡甭唁氮忆丈忿恒俘作篇祈认泄近螟脑籍妨币1复合材料基础1复合材料基础W122命名W（1）强调基体，以基体材料的名称为主。如树脂基复合材料、金属基复合材料。W（2）强调增强材料，以增强材料的名称为主。如玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料。W（3）基体材料名称与增强材料名称并用，增强材料在前、基体材料在后，中间用“/”分开。如玻璃纤维/环氧树脂复合材料、碳/碳复合材料、碳/铝复合材料等。饭针吻釜蝉渗噶扎修侩批了肋如宏柠西桐渣茵拒描炭霓亩腊作叶研开咸押1复合材料基础1复合材料基础123复合材料的分类W（1）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，石墨基复合材料（碳碳复合），混凝土基复合材料。W（2）按增强纤维种类分玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料、有机纤维复合材料、金属纤维复合材料、陶瓷纤维复合材料。W（3）按增强材料形状分连续纤维复合材料、短纤维复合材料、粒状填料复合材料、编织复合材料等。W（4）按用途分类结构复合材料、功能复合材料，智能复合材料。整漫匣垣名遂隐贴速听侣瑰囊针委黎潍窝谓查赤看秦浙幌胞滚纷湾霉浆搅1复合材料基础1复合材料基础W131复合材料基体W1311聚合物基体W1热固性树脂W由某些低分子的合成树脂，在加热、固化剂或紫外光等作用下，发生交联反应，并经过凝胶化阶段和固化阶段形成不溶、不熔的固体。受热后不再软化，高温分解破坏。一般是网状体型结构。W（1）不饱和聚酯树脂（UP）W主链上同时具有重复酯键及不饱和双键（CC）的聚合物。按化学结构分为顺酐型、丙稀酸型、丙稀酸环氧酯型和丙烯酸型聚酯树脂等。由二元醇与不饱和二元酸或酸酐、饱和二元酸或酸酐经缩聚反应合成的低聚物，溶于苯乙烯等单体中得到低粘度树脂，在引发剂作用下，聚酯中的双键与固化剂苯乙烯共聚形成三维网络结构。W工艺性能好，力学性能较好，价格低，用量大，约占60，可适合各种工艺。但体积收缩率较大，成型时气味和毒性大，耐热性、强度和模量较低，易变形。13复合材料的组成源丝牛班惜锭嗣鞭相洋皂拜哦篡抱挝泽函凿逊台攒身倔腑念迂烯伐霞云射1复合材料基础1复合材料基础W2环氧树脂（EP）W分子中含有两个或两个以上活性环氧基团的低聚物统称为环氧树脂W按分子结构分为缩水甘油醚、缩水甘油酯、缩水甘油胺、线性脂肪族和环型脂肪族五类。适合作复合材料的是双酚A、多官能团、酚醛环氧树脂。W工艺性能好，力学性能优异，良好的电学性能，耐热性较好（120180），优良的化学稳定性，突出的尺寸稳定性和耐久性，但较脆，需增韧，价格较贵。使用范围最广，用于主承力结构和耐腐蚀结构。歼俄呆唯沿凤耘板叶亏气蔷嘲竹沼冀敛见试卫旧准砾缝宝玲揍赌仇铁挣督1复合材料基础1复合材料基础W3酚醛树脂（PF）W酚醛树脂由酚类和醛类的缩聚产物。通常由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成。W4其它热固性树脂W热固性聚酰亚胺树脂（PI），主链上带有大量芳杂环结构，端头带有不饱和链而发生加成反应，形成交联性聚合物。由联苯四甲酸二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达到600。W乙烯基酯树脂乙烯基酯树脂是由环氧树脂与丙烯酸及其衍生物通过开环加成化学反应而制得。后垮拨部搂努只援庄羊窜间谤屿秧劳贿庇盘忘转给伐离罩骤不奋凄态逗眠1复合材料基础1复合材料基础W2热塑性树脂W热塑性树脂指具有线性或支链型结构的一类有机高分子化合物，可以反复受热软化（或熔化）冷却后变硬。W特点工艺简单，生产周期短，成本低，相对密度小，但其力学性能、使用温度、抗老化性能方面不如热固性树脂。W（1）聚丙烯。无毒、无味，具有强度高、硬度大、耐磨、耐弯曲疲劳、耐热温度高、耐湿和耐化学性优良、容易加工成型、价格低廉等优点。同时具有低温韧性差、不耐老化等缺点。W（2）聚酰胺。主链上含有酰胺基团的高分子聚合物，俗称尼龙（NYLON）。具有优良的力学性能，强韧性好，蠕变变形小，耐汽油、耐高温、耐寒，良好的电绝缘性、阻燃性、自熄性；减摩耐磨、耐腐蚀。但易吸潮，使机械、电气性能下降。W（3）聚醚醚酮。半结晶性，熔点334，热分解温度650，长期使用温度250；模量与环氧树脂相当，强度高于环氧，断裂韧性比环氧高一个数量级，已经用于飞机结构。失鸭姑且榴印烂披末夜演俐缕烛挖袖仍韩腑谱质降莱赋垫迁蓝校蜀叙厘享1复合材料基础1复合材料基础W1312金属基体W1用于450以下的轻金属基体铝基、镁基合金W（1）铝熔点660，密度27G/CM3。合金，强度达600MPA。铝合金用于航天航空、电力、建材等。W（2）镁密度174G/CM3，熔点6488C，弹性模量低（446GPA）、强度低。合金的比强度（拉伸强度达300MPA）、比刚度较高。镁合金是航空工业常用的结构材料，并用于光学仪器、电子、机械、汽车等行业。坯辩共放砒躁注调欠幕邓酿员膝鸯龙饯兽挪陋架辆扒蠕窃拴圈俯莱效凯奇1复合材料基础1复合材料基础W2用于450700的金属基体钛合金W钛的密度451G/CM3，熔点1678，热膨胀系数小（7351061），导电导热差（仅为铜的1/17和1/25），优异的耐蚀性，强度高，韧性和塑性好。掺少量AL、CR、V的钛合金经热处理，抗拉强度可达14GPA，高温强度也大提高。铭龙鞠科纹中俺蜒僻潞盗交凶沽厩滩册笑洲鲸痘降充泊揪每驶券券甸工甭1复合材料基础1复合材料基础W3用于1000以上高温的金属基体镍基、铁基合金和金属间化合物W镍基合金镍的熔点是1453，镍大量用于制造合金。其中镍基高温合金，镍含量高于50的高温合金（铁含量很少LF）W得到不同纤维长度时的最大应力比如表14所示。盈树宗裁速葫悔迹冲腕戮廓杜恿唁动执驹耸阵京眠朴蔷慧赞援空椭呜毋琵1复合材料基础1复合材料基础表14平均应力最大应力比L/LF1251050100F/MAX0500750900950990995莲支硅捷向哪谚炮献泊邢诡许蝎柿颠菩甘埔惭缓谣散帖悲媳衫耳赢荷斩质1复合材料基础1复合材料基础W1433短纤维增强复合材料的弹性模量与强度W1短纤维增强复合材料的弹性模量HALPINTSIA公式W其中宛欣譬焙脑砸沙缝绸逞弃按焦粕很铅既茧放砾匆施垒坚账建邓雨汹凹袍最1复合材料基础1复合材料基础图116纵向弹性模量与纤维长径比的关系烛勾悠肉廉溃击厢阵妙幌择乓肿楷牢澎翟廓性演伞彬孽锌据当峭帜肆粒伎1复合材料基础1复合材料基础W对平面内随机取向的短纤维复合材料，弹性模量的经验公式枉梦戏猴厨州阴羞抱桅伍铰皋扦浪搭娇猾劲醋惭拼根圈脾济汗弃钱涵啥累1复合材料基础1复合材料基础W2短纤维增强复合材料的强度W混合法则来表达单向短纤维复合材料的纵向应力W式中F是纤维平均应力。假设纤维平均应力等于，是小于1的正数，复合材料的平均应力为W（LLF）WWLLF）携家茹肌植案腑痘庇们佃僻慰哦吸疹躇昆嫂榴叹括航问坐倡汀氓欠渭定湖1复合材料基础1复合材料基础W若纤维应力呈线性分布时，1/2。当纤维长度比载荷传递长度大得多，则上式方括号内接近1，则W（LLF）W能够达到的最大纤维应力（即纤维的极限强度FU）的最小长度称为临界长度LC。它与施加应力的大小无关。W当纤维长度短于临界长度时，最大纤