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第一章介绍 第一节 复合材料的定义和分类 【教学目的】：掌握复合材料的定义和各种分类方法。 【教学重点】：复合材料的定义。 【教学难点】：复合材料的定义。 【教学方法与手段】：课堂讲授 【课外作业】：本章相关的习题 【课时分配】：2 +2 【教学内容】： 人类开展史与物质开展史密切相关。研究人类历史可以清楚 地看到，人类历史各方面的进步都离不开新材料的创造、出现和 应用。 材料一般可分为四大类：无机材料（包括水泥、砖块、瓷器、玻 璃等）、金属材料、高分子材料（包括塑料、橡胶、纤维等）和 复合材料。 一般来说，复合材料的范围非常广泛，其开展和应用可以追溯到 人们使用秸秆粘土和纸增强石灰材料的时代。竹、木、草、骨头、 牙齿、肌肉、毛皮和贝壳等生物材料都是天然复合材料，它们都 具有非常复杂的微观结构和复合材料的所有特性。许多深刻的启 示有助于对具有优异性能的复合材料的理解和开展。由于单一材 相对廉价，一些性能（如比刚度）差，工程用量大。，称为工 程复合材料。 在复合材料中，仅使用一种纤维和基体材料，称为单一复合 材料；如果使用两种或两种以上的纤维材料，那么称为混合纤维复 合材料。对于层压复合材料的纤维混炼方式，可分为逐层混炼和 逐层混炼两种。在逐层杂化复合材料中，每一层仅使用一种纤维 和基体，但不同的层可以使用不同的纤维和基材，或金属薄片； 在逐层杂化复合材料中，任何一层都含有两种或两种以上的各种 纤维。具有两种混合形式的超混合复合材料也可用于增加设计自 由度。 混杂的复合材料会表现出混杂效应或所谓的混合效应。如果 存在单一复合材料所不具备的优良特性，这种效应称为正混杂效 应；如果存在单一复合材料所没有的明显缺点，这种效应称为负 混杂效应。一般来说,虽然混合复合材料在主要方面获得了积极 的混杂效应，但在次要方面可能存在一些负面的混杂效应。 第二节复合材料的基本性能特点 【教学目的】：掌握复合材料的基本结构和性能特点。 【教学重点】：复合材料的基本结构；复合材料的性能特点。 与界面的结合强度大于基体的强度，当基体完全填充时，轴向最 大承载力可以到达最大承载值。 此外，当X轴受力时，纤维基体之间没有受力，只有气相转变， 其强度受夹持方式的影响。如果夹紧松动，只能是基体变形造成 的，其中纤维因基体变形而不能传输，不起作用；如果夹持过紧, 纤维与基体之间会产生一定的机械摩擦，基体会发生变形。转移 到纤维上，纤维也开始承受力，导致Z轴强度的增加和模量的 变化。 实际上，夹持作用就像增加了纤维和基体之间的相互结合。 当粘合效果到达或超过增强纤维的破坏强度时，纤维复合材料的 强度和模量将到达最高值。.显然，要获得理想的复合材料并满 足实际要求，最关键的是解决两种物质之间或两相物质之间的界 面和形成。界面通常被认为是纤维复合材料三要素（纤维、基体 树脂和界面）中最重要的局部。纤维或基体的作用力将通过它们 之间的界面相互传递，形成整体的宏观力学行为。纤维和基体对 物理化学环境的特殊性能，也对复合材料本身起到保护或特殊作 用，使纤维增强复合材料适应不同的场合。 纤维增强复合材料一般由高强高模增强纤维与低强低模基 体树脂组成，形成既有纤维又有基体的多相结构材料，以及新的 复合界面。增强纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、 陶瓷纤维和金属纤维。纤维可以定向或随机分布在基体中；它们 可以是连续长丝或短纤维；纤维直接与基体复合，可制成纱线、 织物，甚至多维织物进行复合加工。基体多为高分子树脂，如热 固性树脂、热塑性树脂、共混聚合物和耐高温聚合物树脂等。还 有陶瓷和金属物质作为基体材料。 组成纤维复合材料的纤维和基体不同，复合材料的加工方法 也不同。这将导致纤维复合材料在结构和性能上的多样性和复杂 性。但最终的纤维复合材料是有机复合材料，而不是简单的积木。 可以组合的是它们的界面。虽然界面极薄，在整个复合体中的体 积占有率几乎为零，但它确实存在，并且具有非常复杂的结构和 作用机制。可以是基体与粘结剂、粘结剂与纤维之间的多相多层 界面结构，也可以是基体与纤维之间膨胀渗透的过渡边界层；界 面可以是物理纠缠或静电吸引，也可以是化学键合或交联结构； 界面层可以是无序结构区，也可以是规那么有序的结晶区。界面的 复杂性还表达在人们对世界本身的形状和性质的认识和理解上。 界面是具有一定厚度或等效厚度的层状区域，还是几何上厚度为 零的理想界面，界面对应的传递特性是柔性界面还是刚性界面 等，都是界面的理论研究，复合材料的加工。，开发和应用提 出了许多理论和实践问题。 1.2界面和键合理论的基本概念 界面是复合材料的要素之一。它的存在和作用对复合材料的 性能极为重要。特别是对于纤维增强复合材料，没有有机结合界 面，纤维增强和基体应力传递过程无法讨论。但是接口结构和属 性的复