-复习题解答

第十一章第十一章复习题复习题 1 1、何谓复合材料？、何谓复合材料？ 它有何独到之处？它有何独到之处？复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材 料，通过不同的工艺方法人工合成的，各组分间有明显界面且性能优于各组成材料的多 相材料。 为满足性能要求，人们在不同的非金属之间、金属之间以及金属与非金属之间进行‘复 合”，使其既保持组成材料的最正确特性，同时又具有组合后的新特性。有些性能往往 超过各组成材料的性能的总和，从而充分地发挥了材料的性能潜力。“复合”已成为改 善材料性能的一种手段，复合材料已引起人们的重视，新型复合材料的研制和应用也愈 来愈广泛。 2 2、复合材料的类型有几种？、复合材料的类型有几种？1,复合材料种类很多，按照基体材料可将复合材料分为两 类①非金属基复合材料，它又可分为：无机非金属基复合材料，如陶瓷基、水泥基复合 材料等；有机材料基复合材料，如塑料基、橡胶复合材料。②金属复合材料，如铝基、 铜基、镍基、钛基复合材料等。 2．按照增强材料可将复合材料分为三类①纤维增强复合材料。 如纤维增强塑料、纤 维增强橡胶、纤维增强陶瓷、纤维增强金属等。②粒子增强复合材料。如金属陶瓷、烧 结弥散硬化合金等。③叠层复合材料，如双层金属复合材料〔巴氏合金一钢轴承材料〕、 三层复合材料 〔钢一铜一塑料三层复合无油滑动轴承材料〕 。 在这三类增强材料中， 以纤维增强复合材料发展最快、应用最广。 3 3、单向复合材料？、单向复合材料？单向复合材料连续纤维在基体中呈同向平行排列的复合材料，又叫 单层连续纤维增强复合材料。 4 4、、 耦合效应？耦合效应？ 在偏轴方向上的正应变可引起切应力，切应变会引起正应力。反之亦然。这种现象称为 耦合效应。耦合效应存在在偏轴方向上应力-应变关系中，具体反映在刚度系数上，这 种耦合效应使复合材料呈现出复杂的力学行为。 5 5、九个基本力学性能指标？、九个基本力学性能指标？ 各向异性的单向复合材料与各向同性材料不同，强度都随方向而改变， 有五个特征强度特征强度 值：纵向拉伸强度、横向拉伸强度、纵向压缩强度、横向压缩强度和面内剪切强度。四 个特征弹性特征弹性常数：纵向弹性模量、横向弹性模量、主泊松比和剪切弹性模量。 6 6、单向复合材料的强度预测精度远没有到达弹性常数的水平的原因？、单向复合材料的强度预测精度远没有到达弹性常数的水平的原因？ 是因为强度对结构缺陷较敏感，与材料的破坏机理密切相关。复合材料复杂的破坏机理 和工艺过程都影响其最终的强度值。而弹性常数则与这些因素无关。 7 7、层合板的力学性能取决于那些因素？、层合板的力学性能取决于那些因素？ 层合板的力学性能不仅取决于单层板的性能和叠加厚度， 而且取决于铺层的方向、层数 和顺序。 8 8、一般的非对称层合板应力一应变关系有什么特点？、一般的非对称层合板应力一应变关系有什么特点？一般层合板不具有中面对称性， 在面内力、弯矩或二者同时作用下将呈现复杂的变形行为。所以一般的非对称层合板， 在面内力作用下不仅产生面内变形，而且产生弯曲变形；而在弯矩作用下，不仅产生弯 曲变形，还要产生面内变形。面内和弯曲的耦合效应是层合板变形的一个重要特点。 9 9、判断层合板材料失效与否可使用那些破坏理论？、判断层合板材料失效与否可使用那些破坏理论？ 判断层合板材料失效与否，必须用最大主应力〔或最大主应变〕与材料的强度〔或 断裂应变〕 相比较。 其中主应力和主应变是在给定应力状态 〔或应变状态〕 下的应力 〔或 应变〕的极值，与材料性质无关；而材料强度则与应力方向无关。目前，几种应用比较 广泛的破坏理论： 最大应力理论、最大应力理论、 最大应变理论、最大应变理论、 最大畸变能理论、最大畸变能理论、 二次方程破坏理论、二次方程破坏理论、 最先层破坏理论。最先层破坏理论。 1010、多向层合板基本破坏机制有几种？、多向层合板基本破坏机制有几种？ 多向层合板基本破坏机制有四种: :基体开裂、层间脱粘、纤维断裂和界面脱粘。基体开裂、层间脱粘、纤维断裂和界面脱粘。任何破 坏机制的结合都会引起复合材料损伤，使复合材料强度和刚度下降。损伤程度取决于材 料性能、成型工艺〔包括铺层次序〕和载荷的类型等。 1111、复合材料有那些共同的力学性能指标？、复合材料有那些共同的力学性能指标？复合材料虽然种类繁多、性能各异，但不同 种类的复合材料却有一些相同的性能特点。 1．比强度和比模量高２．良好的抗疲劳性能３．破断安全性好４.优良的高温性能 ５．减震性能好 1212、纤维增强复合材料的增强机制是什么？为到达强化目的，必须满足那些条件、纤维增强复合材料的增强机制是什么？为到达强化目的，必须满足那些条件? ?纤维 增强复合材料的增强机制：纤维增强复合材料是由高强度、高弹性模量的连续〔长〕纤 维或不连续〔短〕纤维与基体〔树脂或金属、陶瓷等〕复合而成。复合材料受力时，高 强度、高模量的增强纤维承大部分载荷，而基体主要作为媒介，传递和分散载荷。为到 达强化目的，必须满足以下条件：① 增强纤维的强度、弹性模量应远远高于基体，以 保证复合材料受力对主要由纤维承受外加载荷。 ② 纤维和基体之间应有一定结合强度， 这样才能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。③ 纤维的 排列方向要和构件的受力方向一致，才能发挥增强作用。④ 纤维和基体之间不能发生 使结合强度降低的化学反应。⑤ 纤维和基体的热膨胀系数应匹配，不能相差过大，否 则在热胀冷缩过程中会引起纤维和基体结合强度降低。⑥ 纤维所占的体积分数、纤维 长度Ｌ和直径ｄ及长径比Ｌ/ｄ等必须满足一定要求。 一般是纤维所占的体积分数愈高、 纤维愈长、愈细，增强效果愈好。 1414、纤维增强复合材料断裂过程、纤维增强复合材料断裂过程/ /机理？机理？断裂过程主要是纤维断裂和脱粘、纤维拔出、 基体微裂纹和平行于纤维的基体裂纹等因素引起的内层裂纹〔分层〕 。它们将造成复合 材料结构承载能力的下降，并且在循环载荷作用下会迅速扩展。 1515、简述复合材料的疲劳损伤机理？、简述复合材料的疲劳损伤机理？ 纤维增强聚合物基复合材料〔层合板〕在交变载荷作用下，呈现出非常复杂的 破坏机理，可以相继或同时发生普及整个试样的四种疲劳损伤机理：基体开裂、分 层、界面脱胶和纤维断裂。这四种疲劳损伤及其任何组合均可导致复合材料疲劳强 度和疲劳刚度的下降。这些损伤的形式和程度与复合材料的材料性能、 层合板的铺 层以及疲劳载荷类型等因素直接相关。一般情况下，复合材料在疲劳载荷作用下损 伤的种类及其扩展与静载荷作用下情况两者既类似又区别， 更有自己的疲劳损伤扩 展特点。 1616、材料中那些参数对复合材料冲击性能造成重要影响？、材料中那些参数对复合材料冲击性能造成重要影响？ 纤维方向/铺层结构/界面强度 1717、、 复合材料在载荷作用下可能通过哪些途径吸收外界能量？复合材料在载荷作用下可能通过哪些途径吸收外界能量？材料承受静载荷或冲 击载荷时，它能以两种基本机理吸收能量，即材料变形和形成新的外表。此外复合材料 还具有五种能量吸收机理： 〔〔l〕纤维断裂 虽然纤维是使复合材料具有高强度的主要原 因，但纤维断裂吸收的能量在材料断裂吸收的总能量中仅