材料力学课件 新材料的材料力学简介

新材料的材料力学概述经典材料力学以钢、铁为主体，研究这些材料在载荷作用下的应力和变形，这些材料的特点，一是各向同性；二是应力与应变与时间无关。

20世纪60年代应力，由于航空、航天工业以及机械、电子、生物医学领域的需要，各种新材料不断出现，并且应用于广泛的科学、技术以及工业领域。复合材料以及高分子材料都是新材料家族的重要成员。新材料的材料力学概述复合材料具有较高的比强度和比刚度。所谓比强度和比刚度是指：以较轻的重量得到较高的强度和刚度。近几十年来，复合材料在航空、航天、能源、交通、建筑、机械、生物医学和体育运动等部门日益得到广泛的应用。可以预言，21世纪将进入复合材料的时代。随着复合材料的开发和应用，复合材料力学已初步形成学科体系并处于蓬勃发展阶段。根据复合材料中增强材料的几何形状，复合材料可分为三大类：颗粒复合材料，由颗粒增强材料和基体组成；纤维增强复合材料，由纤维和基体组成；层合复合材料，由多种片状材料层合组成。新材料的材料力学概述高分子材料，又称聚合物（polymer）是由各类单体分子通过聚合反应而形成的。高分子材料，包括塑料、化纤、橡胶、粘接剂等门类。所谓高分子，是指它们是由各原子呈共价键结合的长键状大分子组成的。聚合物具有轻巧、价廉和便于加工成形等优点，这类材料在用途上和用量上都在迅速增长。目前全世界聚合物的产量，在体积上已经超过钢产量。预计本世纪将在重量上超过钢产量。高分子所具有的一些独特性能，如橡胶体的高弹性和粘结剂的高粘结性等，更是其他材料无法替代的。新材料的材料力学概述

什么是复合材料

复合材料的主要特点

复合材料的应用新材料的材料力学概述不同方向上具有相同的宏观力学性能，诸如：弹性常数、强度指标、韧性指标等等。x´y´EExyEE各向同性材料（IsotropicMaterials）什么是复合材料新材料的材料力学概述各向异性材料（AnisotropicMaterials）不同方向上具有不同的宏观力学性能，诸如：弹性常数、强度指标、韧性指标等等。xyExEyxyExEy什么是复合材料新材料的材料力学概述两种或两种以上互不相溶（熔）的材料以一定的比例和一定的方式组合成一种新型的材料。诸如：电缆

球墨铸铁

什么是复合材料新材料的材料力学概述

纤维增强复合材料（FilamentReinforcedCompositeMaterials）－复合材料中每一独立的组成部分称为相（Phase)—由基体与纤维复合而成什么是复合材料新材料的材料力学概述

基体（Matrix）—韧性好，强度较低金属基：铝合金、镁合金、钛合金非金属基：酚醛树脂、环氧树脂、碳纤维（FibreFilament）—强度高、韧性较低

碳纤维（CarbonFibre

）芳伦纤维（KevlarFibre）蜘蛛丝纤维（CobwebFibre）硼纤维（BoronFibre）玻璃纤维（GlassFibre

）钢纤维（SteelFibre）复合材料的构成什么是复合材料新材料的材料力学概述高的比强度（强度：重度）

与比刚度（模量：重度）对于蜘蛛丝纤维复合材料—在基体相同的前提下，其比强度是钢纤维复合材料的10倍。例碳纤维T300/环氧树脂5208—比强度是铝的6.3倍，比刚度是铝的4.16倍。二者相对于基体（环氧树脂5208）则分别是30倍和60倍。复合材料的主要特点新材料的材料力学概述良好的抗振性（减振性）比刚度大，固有频率高；多相材料，内阻（内摩擦），衰减快。

轻金属合金9秒

碳纤维复合材料2.5秒新材料的材料力学概述复合材料的主要特点优良的高低温性能航天飞行器进入太空时表面温差（向阳面与背阳面）260°C热膨胀系数小：碳/环氧树脂复合材料，→0，E

值很高。铝合金400°C，E→0耐高温、抗烧蚀：碳/碳复合材料，工作温度3000°C新材料的材料力学概述复合材料的主要特点向阳面与背阳面温差260OC新材料的材料力学概述复合材料的主要特点破损安全性好特殊性能

电绝缘性；

电磁波穿透性；

耐磨；

抗冲击性。新材料的材料力学概述复合材料的主要特点

高的比强度（强度：重度）

与比刚度（模量：重度）

良好的抗振性（减振性）

优良的高低温性能

破损安全性好

电绝缘性；

电磁波穿透性；

耐磨；

抗冲击性。

特殊性能新材料的材料力学概述复合材料的主要特点

建筑物（钢纤维混凝土，球墨铸铁暖气片）

航空、航天：EF2000，航天飞机

陶瓷发动机（耐高温：燃烧更充分,

节省能源，减少污染；耐磨)复合材料的应用新材料的材料力学概述

陶瓷发动机（耐高温：燃烧更充分,

节省能源，减少污染；耐磨)复合材料的应用新材料的材料力学概述汽车工业(传动轴等)(2000年占70％)复合材料的应用新材料的材料力学概述汽车钣簧－重量轻、减震性能好复合材料的应用新材料的材料