材料科学与工程基础 教学课件 作者 顾宜 主编 第四章 第九讲.pptVIP

尚辅网 尚辅网 4-7 复合材料的性能properties of composites principle of combined action of composites, rule of mixture of particle composites What is difference of particle size, fiber length and orentation for strengthening composites Calculate longitudinal and transverse modulus, and longitudinal strength for an aligned and continuous fiber-reinforced composite. Compute longitudinal strengths for discontinuous and aligned fibrous composite materials. 4-7-2 复合材料的力学性能（mechanical properties of composites) 1.单向板的强度与模量（strength and modulus of an aligned fiber-reinforced composites) (1)纵向载荷弹性行为（Elastic Behavior –longitudinal loading) 条件；FC=Fm + Ff εc= εm= εf Vm +Vf =1 推导结果：模量 强度 （2）横向载荷弹性行为（Elastic Behavior-transverse loading) 条件： σ c= σ m= σ f = σ εc= εm Vm +Vf εf Vm +Vf =1 推导结果：模量 或 1/Ect=Vm/Em +Vf/Ef （3）不连续短纤增强单向板纵向拉伸强度（Longitudinal tensile strength of discontinuous and aligned fiber (composites) llc: 2) llc: * 尚辅网 尚辅网 4-7 复合材料的性能(properties of composites) 4-7-1 复合材料的复合效应(principle of combined action ） 1.?复合材料各组元（相）相互作用 基体： ① 将增强材料粘合成整体并使增强材料的位置固定。 ②?增强材料间传递载荷，并使载荷均匀，自身承受一定载荷。 ③?保护增强体免受各种损伤。 ④ 很大程度上决定成型工艺方法及工艺参数选择。 ⑤ 决定部分性能。 增强体：主要承受绝大部分载荷、增强、增韧 功能体：赋予一定功能 界面相层：复合材料产生组合力学及其它性能，复合效应产生的 根源 尚辅网 PMC界面区域示意图 1-外力场； 2-树脂基体； 3-基体表面区； 4-相互渗透区； 5-增强剂表面区；6-增强剂 尚辅网 2、复合效应 ? 复合效应表现形式多种多样大致可分为： 混合效应：线性加合 固有性质，如密度、 模量、 比热 ? 非固有性质， 如强度、 泊松比等 ? 协同效应：非线性综合、转递性质 尚辅网 混合效应：平均效应或组份效应， 是组份材料性能取长补短共同作用的结果，是组份材料性能比较稳定的总体反应，局部的挠动、薄弱环节、界面、工艺因素等通常对混合效应没有明显的作用，表现为各种形式的混合律。 协同效应：① 复合材料的本质特征， 使复合材料的性能与组份材料相比，发生飞跃式提高，甚至具有组份材料没有的性能，这些潜在性能是研制开发新材料的源泉。复合材料追求的就是这种协同效应。 ② 对微观非均匀性、薄弱环节、界面、制备工艺，甚至某些偶然因素都十分敏感。 尚辅网 3. 协同效应：界面效应、尺寸效应、量子尺寸效应、乘积效应、 系统效应、混杂效应、诱导效应等。 ( 1)??混合