第七章_复合材料力学性能的复合规律.ppt

1、第七章复合材料力学性能的复合规律，连续纤维增强复合材料的力学复合表面和界面的化学基础短纤维增强复合材料的力学复合关系粒子复合材料的力学性能，微观力学：根据增强体和基体性能及相互作用，了解复合材料(更多单向复合材料)的特性，使用近似模型模拟复合材料的微观结构，然后根据复合材料组的性能预测材料的平均性能。绪论、宏观力学：基于单向复合材料的物理和机械实验结果进行分析。即，根据单向复合材料的纵向杨氏模量E1、横向杨氏模量E2、主泊松比12、面内剪切系数G12和适当的强度平均值，使用宏观动力学方法设计或预测复合材料的性能。这两种方法都是复合材料的群组性质，决定复合材料的弹性系数和强度。7.1连续纤维增强

2、复合材料的力学复合材料，晶须3360长1001000米，直径约110米的单晶。1，单向板的机械性能，1，材料力学分析单向板的弹性性能，简单模型：，2，材料力学方法预测E1，E2修正，分析复合材料的横向杨氏模量E2时，无论横向载荷作用如何，纤维和气体在纤维纵向方向发生的徐璐其他约束造成的双轴效果差异很大。徐璐不同的制约因素是两个阶段的变异不同，而且两个阶段的泊松比不同时更为明显。因此，Ekvall提出了E2修正公式。有人提出了更简单的关系：P105(7.24)，3，弹性理论分析单边板的弹性性能，复合材料单边板的确定，能量法是单向板的弹性常数，下界的确定：上限的确定：(Tsai建议)，光纤分布的相

3、邻概念，如何直接确定单向板的弹性常数，C可以通过实验确定，Halpin和Tsai使用简化方法提出了复合材料弹性性能的预测方程。，P107(7.30)，树脂中沿AB线变化的放大值，比率，如，纯裴秀智条：拉伸后变形变量3360，变形：纤维包含条：、3、各自在材料受损之前的断层，变形。讨论：1)，低情况下，单向板块强度主要发生在纤维断裂之前，由于气体断裂，所有负载转移到纤维上。裴秀智破坏时(以及破坏后):刚破坏时：纯裴秀智破坏时：纯纤维破坏时：，(参见下图)，非等强度纤维单向复合板的纵向拉伸强度，失效长度：纤维断裂处(纤维应力为零)的纤维应力从0增加到全部应力的特征长度。故障长度是从矩阵中拉出的各种

4、长度的纤维所需应力的测量实验，可以确定故障长度是临界长度的一半。对于纤维，每根纤维的强度取决于纤维长度有缺陷的概率。纤维强度和长度的关系符合威布尔统计分布。Daniels建议：对于非常大的N的纤维，所有纤维束指向相同的强度平均值，长度为L的N束纤维的强度可以用正态分布来解释。Rosen使用纤维束链模拟复合材料。所有链的强度为：，当纤维和气体之间没有结合强度时：对于简单的正方形排列模型：当树脂对切割不敏感时：纤维和纤维之间的裴秀智变形扩大，牙齿部分的树脂必须先破坏。，正方形阵列圆周形孔降低气体的抗拉强度。纤维相邻时：分析：纤维和气体紧密粘合时，横向拉伸强度取决于气体强度和介面粘结强度。粘合完好，

5、裴秀智内的应力和变形扩大，在纤维之间获得最大值。提高横向拉伸强度的措施：粘合不好时间隙引起应力集中，导致横向拉伸强度低的其他原因包括树脂的内聚破坏和纤维内聚破坏之前的介面解吸。在脆基底上均匀混合细微的弹性粒子改造体，在加强体气体界面上采用过渡层，压缩破坏图案对复合材料和裴秀智性能，单向板纵向抗压强度，影响因素：纤维和气体的特性，介面粘结强度，空隙含量，加工条件。敏感性。剪切模式，拉伸模式，屈曲分析基于能量方法。P116 7.54，低情况下拉伸异常屈曲模式，P116 7.55，实验值和单向板的横向压缩强度，平面BEDF面的剪切导致纤维断裂，复合材料的强度由基座或界面控制，与纤维本身的强度几乎无关

6、。平面ABCD面的剪切不会导致纤维断裂。，复合材料的轴向(垂直)拉伸强度(，)、复合材料的横向拉伸强度(，)、复合材料的剪切强度(，)、依赖、充填指示(最大)，5，单向板破坏韧性的一般概念，破坏表面能量()，单位：kJ/m2，破坏阻力(R):裂纹增长的能量条件：能量释放率G必须大于或等于破坏表面能量R。临界条件：GGc=R，应力强度系数：每种材料的开口裂纹：断裂的临界状态：破坏动力学，承受带小裂纹的板的拉伸载荷的简单情况：破坏时：，定义方法为2，2，短纤维复合材料的纤维方向分布，1，纤维的方向分布，方位角，方向定义，纤维截面形状和方位角定义，方位角，方向定义，可以直接从投影图中获得。可从纤维的

7、投影长度LP和薄片厚度T中获得。椭圆2a:椭圆长轴长度，定义为纤维截面形状和方位角，2，复合系统流动时纤维方向、流速分布，高粘度层、乳头流、流道壁，短纤维注射在流道内流动的状态，注射时流道内流动单元的变形和方向，平行于3纤维的应力作用下沿纤维X位置拉伸应力FX，界面的剪切应力：沿纤维长度的介面剪切应力分布，在纤维末端最大，但在中间减小到几乎0。徐璐不同纤维长度的应力分布，三种茄子不同长度的纤维可以承受的应力分布：徐璐不同纤维长度的应力分布，纤维拉伸屈服应力，介面屈服应力，临界长费，载荷转移长度，讨论：复合材料破坏时纤维应力未达到极限，因此不能充分发挥纤维增强作用。要达到纤维的最大应力值，纤维长

8、度必须大于临界纤维长度，或达到临界长经比。大于临界长度的纤维端未承受足够的载荷，长度为。纤维长度小，载荷的传递需要良好的界面，纤维的增强效果取决于介面粘结强度。除了介面强度外，纤维强度是限制提高效果的另一个重要因素。在短纤维复合材料中，纤维具有末端效应，气体应力通过界面逐渐传递给纤维。纤维肠镜比较时，纤维的增强作用未充分发挥，载荷传递长度与介面屈服应力密切相关。Cox由剪切延迟模型确定：4，单向短纤维复合材料的机械复合，1，短纤维复合材料的弹性特性，单向短纤维复合材料的纵向弹性特性，取向短纤维复合材料的弹性性能，第二：时间：纤维含量高时，纤维为主负载体，一旦纤维受损，复合材料无效。纤维体积含量

9、低时，纤维断裂后，机体仍能承受载荷，复合材料在气体破坏前不会失效。7.3粒子复合材料的力学性质、1、粒子复合材料的弹性常数、球形粒子、完全分布在基座上、Guth认为复合材料的杨氏模量E与复合材料的杨氏模量Em和粒子的体积分数Vf有关。与基础和粒子的其他性能无关。提出了上述复合材料弹性模量的最简单公式。也就是说，适用于粒子大小大、材料刚性大的粒子复合材料。Kerner提出了粒子复合材料的杨氏模量表达式。也就是说，应用得更多，复合材料的粒子刚度大大大于基本刚度时，Kerner公式为：适用于无机填充物聚合物系统。粒子几何图形和尺寸的影响：非结构粒子：粒子的分散度由加强体的填充系数表示。填充系数是增强器的最大复合体积分数。Nielsen提出了非常广泛的弹性常数预测。弹性常数可以是、或体积系数。表征粒子的形状，与气体泊松比复合材料有关。系数的影响，与爱因斯坦常数一起，表征了粒子增强体和气体系数的差异对复合材料的影响。反映粒子的聚集状态。也就是说，与粒子增强体的最高状态有关。体积分数，Halpin和Tsai从弹性力学的角度提出了半经验公式。对于粒子复合材质：2，粒子复合材质的强度特性，粒子复合材质中粒子对强度的影响有两种茄子情况。表面惰性粒子，表面活性粒子，1，关系：复合材料抗拉