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复合材料力学;第一部分 复合材料力学基础 第一章 绪 论;理论力学、弹性力学、材料力学 运动、变形、受力…… 塑性变形、损伤失效…… 均质、各向同性、线弹性…… ?复合材料力学？ ?复合材料？ ;;人类历史上的材料应用的四次重大突破 天然材料：新石器时代 人工材料：铜器和铁器时代 合成材料：塑料、橡胶 复合材料：玻璃纤维 ;;复合材料的内涵不断拓展 从宏观尺度的复合到纳米尺度的复合 从结构材料到结构功能一体化材料和多功能复合材料 从简单复合到非线性复合效应的复合 从复合材料到复合结构 从机械设计到仿生设计 ; 复合材料的定义？;复合材料是指由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料，它既能保留原有组分材料的主要特色，又通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得新的优越性能，与一般材料的简单混合有本质的区别 （1994年出版，师昌绪主编《材料大辞典》） 由两种以上材料组合而成的、物理和化学性质与原材料不同、但又保持某些有效功能 一般一种材料作为基体，其他材料作为增强相 一定尺度上的组合 ;先进复合材料（Advanced Composite Materials，简称ACM）是指加进了新的高性能纤维的而区别于“低技术”的玻璃纤维增强塑料的复合材料 (美国麻省理工学院材料科学与工程系教授J. P. Clark，1985) 以碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维等高性能增强材料，并使用高性能树脂、金属与陶瓷等为基体，制成的具有比玻璃纤维复合材料更好性能的先进复合材料 ;“到2020年，只有复合材料才有潜力获得20-25%的性能提升，其中陶瓷基和聚合物基复合材料的密度、刚度、强度、韧性和抗高温能力都可能有如此大的改善，而被列为最优先发展的材料”。 美国国防部委托国家科学研究院发表的“面向21世纪国防需求的材料研究”报告指出 ;复合材料包括三要素： 基体材料 增强相 复合方式（界面结合形式） ;复合材料的分类 按增强剂形状不同，可分为颗粒、连续纤维、短纤维、弥散晶须、层状、骨架或网状、编织体增强复合???料等 按照基体材料的不同，复合材料包括聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料等 按使用功能不同，可分为结构复合材料和功能复合材料等 ;复合材料关注的性能 强度、刚度、耐腐蚀性、疲劳寿命 与温度有关的性能和绝热性等 其它性能 ;复合材料的特点;复合材料的优点;复合材料的缺点;国防、航空航天领域——轻质化;;国外航空复合材料发展历史;A380复合材料部件 (用量23%);Boeing 787 结构材料构成;国防、航空其它领域： 轻型飞机、通用航空领域（70-90%） 直升机（50%-80%） 无人机（50%-80%）;其它领域;复合材料应用中的机遇和挑战！;复合材料应用中的力学问题！;力学与复合材料;力学工作者对自己提出的要求是同时具备理论、实验和计算机计算的三个方面的本领，才能应付复合材料发展中所提出的问题.这些问题 各向异性、多相性，内部微结构及其损伤的随机性，损伤模式的多样性和损伤材料的离散性，对环境影响的敏感性，材料的可设计性，性能对制造工艺的依赖性(残余应力，界面结合的影响等等) ;复合材料力学的认识;复合材料力学的认识;复合材料力学研究内容;复合材料力学成功应用的案例;多孔陶瓷的脆性断裂研究 脆性损伤演化过程（孔隙率30%） 孔隙率对脆性损伤的影响（孔隙率50%-60%-70%）;玻璃微珠部分替代玻纤纤维 保证材料刚度下降5%以内 材料成本下降20%，工艺时间下降29% 微珠的加入改善了材料内部的应力集中情况，从而提高了材料的强度;碳纳米管增强材料的导电性能预测 材料数据 CNT电导率： 200S/m 界面相电导率：150S/m（用于模拟隧道效应） 数值基体导电性：1E-12S/m ; 第一部分 复合材料力学基础 第二章 各向异性弹性力学;§2.1 弹性力学基础 §2.2 各向异性弹性体的应力-应变关系 §2.3 正交各向异性材料的工程弹性常数;§2.1 弹性力学基础;弹性力学基本假设;弹性力学基本方程;应力张量:;变形分析 物质坐标和空间坐标 应变张量的定义 微小应变张量的几何解释 主应变和应变主轴 应变协调方程;几何方程;变形协调方程;物理方程— (本构关系) Hooke 定理;物理方程;三类基本问题;第二类基本问题 在弹性体的全部表面上都给定了位移，要求确定弹性体内部及表面任意一点的应力和位移;第三类基本问题 在弹性体的一部分表面上都给定了外力，在其余的表面上给定了位移，要求确定弹性体内部及表面任意一点的应力和位移 ;弹性力学问题的一般解法