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文档简介

.,2.复合材料的力学性能,.,2.1高分子材料的力学状态,物质的物理状态,相态,凝胶态,热力学概念,动力学概念,凝胶态,根据物质对外场（外部作用）特别是外力场的响应特性划分。,按物质力学性能随温度变化的特性划分。,力学状态,.,2.1高分子材料的力学状态,物质的力学三态,气态液态固态,温度增加,聚合物力学状态具有特殊性。原因：没有气态；具有非晶态；结晶具有不完善性。,.,热机械曲线（形变-温度曲线）实验示意,2.1高分子材料的力学状态,等速升温,线型无定形聚合物的力学三态及其转变,.,2.1高分子材料的力学状态,线形无定形聚合物的力学三态：玻璃态、高弹态、粘流态玻璃态向高弹态转变的温度：玻璃转变温度（Tg）；高弹态和粘流态之间的转变温度：粘流温度（Tf）,图2.1线型无定形高聚物热机械曲线,.,玻璃态,T40%晶区互相衔接，贯穿成连续相。观察不到明显的非晶区玻璃化转变现象。,.,2.1高分子材料的力学状态,图2.2高结晶度聚合物的热机械曲线,不呈现高弹态,呈现高弹态,结晶聚合物能否观察到高弹态，取决于聚合物的摩尔平均质量。,.,问题：交联、网状聚合物是否有粘流态？,Cross-linked交联,Network（3D）网状,答案：不出现粘流态。,2.1高分子材料的力学状态,.,玻璃化转变现象及Tg的重要性,2.1高分子材料的力学状态,玻璃化转变是高聚物的一种普遍现象。,发生玻璃化转变时，许多物理性能发生急剧变化，可完全改变材料的使用性能：TTg时高聚物处于高弹态（弹性体）Tm（脆-脆复合材料）当Vf较低时，单层板强度1主要依赖于m，在纤维断裂前先发生基体断裂，所有载荷转移到纤维上而最终使纤维破坏，则1=fVf+m(1-Vf),f、m：基体破坏时纤维承受的拉伸应力和纤维破坏时基体所承受的应力。,.,断裂前,fm时，先发生基体断裂,.,当Vf较大时，因EfEm，基体只承受小部分载荷，载荷增加至纤维断裂，则：1=fVf,可求出Vf,.,（2）当fm时，脆-韧复合材料，纤维将首先破坏。,.,当Vf较小时，纤维断裂而转移载荷很小，复合材料的强度为：1=m(1-Vf)当Vf较高时，纤维断裂而转移到基体上载荷很大，此时，基体随之断裂，复合材料的强度为：1=fVf+m(1-Vf),.,可求得交叉点Vf：表示对应于fm时两种破坏形式变化时的纤维体积含量。Vmin：纤维起增强效果的体积分数,1随Vf变化如图所示,.,作业：,请推导复合材料单向板受轴向载荷时，纤维承受的载荷占总载荷的比例公式，并计算Vf=0.5的单向板，当Ef/Em分别为0.1、1、10、
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