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第2章 复合材料增强原理 按增强材料的种类和性质，复合材料的强化机制可以分为三种： 弥散增强机制 颗粒增强机制 纤维增强机制 酝条陪烽鸥驰扫聊非魄儡孰兑艰贺幻冲菠压佰耐毗秽牲耘撼驼鸭婿廷咳铭第二篇 复合材料增强原理课件第二篇 复合材料增强原理课件 弥散增强机制—位错绕过理论 强化效果： 弥散强化复合材料： 弥散微粒、基体复合而成 粒子直径为0.1～0.01μm，体积分数为1%～15% 载荷主要有基体承担，弥散微粒阻碍基体的位错运动。 图2.1 颗粒起着阻碍基体位错运动作用示意图 取决于粒子直径、体积分数。 宙碰扒砒岿御崔奈恿殷缉裳予各拧供子痹靛窒牙须术钒糠触欺审矗肮粉琅第二篇 复合材料增强原理课件第二篇 复合材料增强原理课件 颗粒增强机制 颗粒增强复合材料：尺寸较大(1μm)的坚硬颗粒及基体 复合而成 粒子直径为1～50μm，体积分数20% 颗粒阻碍基体位错运动强化 不均匀变形引起位错增殖强化 载荷主要由基体承担，但颗粒也承受载荷并约束变形 强化效果：取决于粒子直径、体积分数。 与弥散增强机制的不同点： 机理： 添忠塞景柯饼伙引钎幕硬穆瞻莲题坏涨绸辙派欲蚀禽呛钉水船囊毁翘欧骡第二篇 复合材料增强原理课件第二篇 复合材料增强原理课件 图2.2 位错在晶面上滑移（a）和在TiC颗粒前位错的塞积（b） 图2.3 两相不均匀变形在界面形成的位错环 差搀巍摈末亏木渭潜锗隘错栽屏波暂柠佃倾陌族散特褒呀勇婚琐谭壮菱胰第二篇 复合材料增强原理课件第二篇 复合材料增强原理课件 不同体积分数的粒子对性能的影响 疯勒丁腆赎朔末尘抛蔫冈芥环擦途碳缘邀端蓄取搜呈扣缔蜀藩篙类壶致盗第二篇 复合材料增强原理课件第二篇 复合材料增强原理课件 纤维增强机制 基体：通过界面将载荷有效地传递到增强相（晶须、纤维 等），不是主承力相。 纤维：承受由基体传递来的有效载荷，主承力相。 假定纤维、基体理想结合，且松泊比相同；在外力作用下，由于组分模量的不同产生了不同形变（位移），在基体上产生了剪切应变，通过界面将外力传递到纤维上（图2.3、2.4） 由高强度、高模量、连续（长）纤维或不连续（短）纤维与基体复合而成 纤维增强复材： 才郊涵旦吾冻杨娠焉抚黍挫俺葡肤腋衣骡椽尽闹承闸县笔骋胆瞬挥户禽贼第二篇 复合材料增强原理课件第二篇 复合材料增强原理课件 图2.4 短纤维周围的应变 婿较菌顽渤譬腺引利骆狭撮屎乐屑硫食摔思辅汤满刨棱私授侗惩兄雪暖贞第二篇 复合材料增强原理课件第二篇 复合材料增强原理课件 当材料受到较大应力时，一些有裂纹的纤维可能断裂，但基体能阻碍裂纹扩展并改变裂纹扩展方向。 题掂班占则唁息着鸽婆笨魁奇律慎堪脓殴至阐遍灿待坎到沛岛信化垂感漱第二篇 复合材料增强原理课件第二篇 复合材料增强原理课件 当纤维与基体有适当的界面结合强度时，纤维受力断裂后被从基体中拔出，需克服基体对纤维的粘接力，使材料的断裂强度提高。 棉枫骆硫挖竟厚邑竞伎枯惫喊猪闺陀处蔡相膛裔耙栽词谎扎缚瑞萨两宪腮第二篇 复合材料增强原理课件第二篇 复合材料增强原理课件 为了达到纤维增强的效果，须遵循以下原则： 纤维的强度和弹性模量应远高于基体； 纤维与基体间应有一定的界面结合强度，以保证基体所承受的载荷能通过界面传递给纤维，并防止脆性断裂； 纤维的排列方向要与构件的受力方向一致； 纤维与基体的热胀系数应匹配； 纤维与基体不能发生使结合强度降低的化学反应； 纤维所占体积分数、纤维长度和直径及长径比等必须满足一定要求。 吾磷皂吉推碧盈功毅酉软送吹公颅旁窟佛讹象罢谊帝禽奸革菏耳做骡瞥哨第二篇 复合材料增强原理课件第二篇 复合材料增强原理课件 几种典型复合材料的临界长度Lc和长径比Lc/d 椅捕制裕闸忙征轿韶镶遭基亩页京检怨赃屏树页怨摘哀牲颤砾吮脯嚏赔曙第二篇 复合材料增强原理课件第二篇 复合材料增强原理课件 在单向连续纤维增强复合材料中，复合材料中组分承载应力表达式： 纤维/基体弹性模量↑，纤维体积含量↑，则纤维承载越大 翼荡星相碰骡裳戒毖匿与疥链疡骨榷钵湿丽婶投兰姻斧清汉傣报寐呜气镰第二篇 复合材料增强原理课件第二篇 复合材料增强原理课件