工程力学（1-2）（范钦珊）工程力学2－第27章.pptVIP

? 什么是复合材料 各向同性材料（Isotropic Materials） 高的比强度（强度：重度） 与比刚度（模量：重度） 碳纤维T300/环氧树脂5208—比强度是铝的6.3倍，比刚度是铝的4.16倍。二者相对于基体（环氧树脂5208）则分别是30 倍和60倍。 良好的抗振性（减振性） 比刚度大，固有频率高；多相材料，内阻（内摩擦），衰减快。 优良的高低温性能 耐高温、抗烧蚀：碳/碳复合材料，工作 温度3000°C 破损安全性好 ? 建筑物（钢纤维混凝土， 球墨铸铁暖气片） ? 对于确定的复合材料， 求E ； 这些问题请同学们自己分析研究 ? 串联模型是静定 的还是超静定的？ ? 总伸长怎样确定？ 各向同性材料弹性常数E、G、ν 其中只有两个是独立的 考虑两相材料横向变形的相互作用： ? 纤维增强效应 ? 复合材料的名义应力与 纤维和基体中的实际应力 －纤维受力 －基体受力 基体实际应力 纤维实际应力 F′P FNm FNf ? 纤维增强效应 ? 复合材料的名义应力与纤维和基体中的实际应力 ? 纤维增强效应 ? 增强效应 增强效应与纤维和基体的应力应变关系有关。 基体的强度极限－ 纤维的极限应变值－ 纤维的强度极限－ ? 纤维增强效应 ? 增强效应 基体中相应的应力值－ 增强效应与纤维和基体 的应力应变关系有关 ? 纤维增强效应 ? 增强效应 例 题 2 纤维－钨丝，强度极限 2069 MPa;钨丝的极限应变 值 0.15 基体－铜，强度极限 207 MPa;铜中相应于钨丝 极限应变的应力值 55.2 MPa; 钨丝的体积比－Vf = 35%. 求：复合材料的强度极限 ? 纤维增强效应 ? 增强效应 ?fb=2069 MPa; ?fb= 0.15时的 (?m) ?fb= 55.2 Mpa Vf = 35% ? 纤维增强效应 ? 增强效应－例题 2 增强效应与纤维和基体 的应力应变关系有关 对于具有明显屈服 平台的基体材料 ? 纤维增强效应 ? 增强效应 如果基体中与纤维 极限应变对应的应力 值等于基体的屈服强 度，则复合材料的强 度极限为： ? 纤维增强效应 ? 增强效应 ? 结论与讨论 第27章 复合材料的弹性模量 与增强效应 返回 返回总目录 ? 复合材料是可以设计的 ? 复合材料与各向同性材料比较 ? 沿轴弹性模量与离轴模量 ? 耦合剪应变 ? 简化模型的近似性 ? 结论与讨论 ? 复合材料是可以设计的 ? 结论与讨论 根据所需要的弹性模量值，选择基体与纤维;选择合适的体积比. 以单向铺层纤维增强复合材料为例 ? 结论与讨论 ? 复合材料是可以设计的 ? 复合材料与各向同性材料比较 ? 结论与讨论 ? 复合材料与各向同性材料比较 ? 结论与讨论 汽车工业(传动轴等) (2000年占70％) ? 引 言 ? 复合材料的应用 汽车钣簧－重量轻、减震性能好 ? 引 言 ? 复合材料的应用 高速铁路机车 ? 引 言 ? 复合材料的应用 ? 引 言 ? 复合材料的应用 流线型车头—玻璃钢 ? 引 言 ? 复合材料的应用 车体结构—玻璃钢、耐水胶合板、铝板夹层 ? 引 言 ? 复合材料的应用 替代钢筋的复合材料筋 ? 引 言 ? 复合材料的应用 其它方面的应用 ? 引 言 ? 复合材料的应用 其它方面的应用 ? 单层纤维复合材料 第27章 复合材料的弹性模量 与增强效应 返回 返回总目录 ? 单层纤维复合材料 复合材料的弹性模量不仅与基体和纤维材料的弹性模量有关，而且与两种材料的体积比有关。本节将应用拉、压静定问题和超静定问题的两种模型与分析方法，分别确定单层纤维复合材料垂直于纤维方向和平行于纤维方向的弹性模量。 ? 单层纤维复合材料 ? 垂直于纤维方向的弹性模量 ? 平行于纤维方向的弹性模量 ? 单层纤维复合材料 ? 平行于纤维方向的弹性模量 纤维单向铺层(单层)复合材料 基 体 Em 纤 维 Ef ? 单层纤维复合材料 ? 平行于纤维方向的弹性模量 ? 设计复合材料: 根据工程对刚度的要求 ( E )，选用何种基体与 纤维， 并确定二者的比 例。 问 题 基 体 Em 纤 维 Ef ? 单层纤维复合材料 ? 平行于纤维方向的弹性模量 EmVm EfVf l FP F′P x y ?