第5章-复合材料力学性能

聚合物复合材料，Review，第4章纤维复合材料及其制造方法4.1聚合物系复合材料4.2碳系复合材料4.3混合纤维复合材料4.4其他复合材料， Content第5章复合材料力学性能5.1概要5.2各向异性弹性材料力学基础5.3单层板的弹性特性5.4单层板的强度理论5.5复合材料的力学性能试验5.6单向复合材料的各成分的强度基准5.7复合材料单向层板均匀各向同性材料的强度理论5.8纤维复合材料的疲劳行为5.9单向复合材料的破坏模式， 5.1概要复合材料的力学性能特征复合材料的力学性能很大程度上依赖于强化纤维的性能、含量及排列方式，根据纤维的排列方式，复合材料可分为单向(纤维强化)复合材料的双向(正交纤维强化)复合材料的多向(纤维强化)复合材料的乱短纤维强化复合材料。 a )微观力学研究单向(或单层)复合材料的平均物理性能与各相材料的物理性能和相几何学的关系，以及复合材料不均匀介质各相内部的真应力和应变场分布。 阐明了复合材料性能的机理，作为复合材料设计的理论基础，b )复合材料的结构力学研究对象为由复合材料构成的各种结构构件，5.2各向异性弹性材料力学基础，应力应变关系为材料的刚性、强度、 确定变形及故障等性能和状态的应力分量和平衡微分方程应力变换函数形式变换式倍角函数形式变换式应力旋转轴式，应变：弹性体变形的测量应变变换应力-应变关系弹性应变能，特殊材料的钩定律，单层板的主方向的弹性特性，单层板的非弹性方向的弹性特性， 应力与应变的旋转轴式非弹性主方向的应力应变关系5.4单层板的强度理论、最大应力理论最大应变理论蔡-希尔强度理论蔡-吴应力张量多项式理论、5.5复合材料的力学性能试验、拉伸试验、压缩试验、剪切试验、层间剪切试验、弯曲试验、5.6单向复合材料的各成分的强度基准， 依赖于聚合物基体强度、纤维强度纤维表面的裂纹时的基体的存在，破坏单根纤维的影响有限，粘接强度、界面强度作用机理的吸附和浸润、相互扩散静电吸引、化学结合、玻璃纤维、碳纤维、机械粘接， 5.7复合材料单向层压板均匀各向同性材料强度理论最大主应力理论最大主应变理论最大总应变比理论最大剪应变比能量理论最大剪应变比能量理论双剪应力理论库仑理论模型理论、受理理论选择原则材料性质(塑性还是脆性)力的情况(在应力坐标平面的哪个象限)， 5.8纤维复合材料疲劳行为研究的意义是根据所要求的疲劳性能选择材料评价结构的疲劳损伤，以所要求的疲劳寿命保证结构的安全可靠性，疲劳的定义定义了材料在周期性交变载荷下产生的破坏行为，论述了材料受到周期性应力和应变时的破坏过程。 复合材料的疲劳损伤，1 )在疲劳过程中，尽管初始损伤尺寸大于金属材料，但疲劳寿命长于金属；2 )疲劳损伤累积，破坏前，损伤已有很大发展和明显的迹象，但金属材料的破坏还有很大的突发性；3 )在高应力下出现大范围的损伤，非常复杂的疲劳破坏复合材料的疲劳性能及其影响因素、研究方法测定了不同受力状态下应力-寿命(S-N )曲线的特征：复合材料无明确疲劳极限复合材料的疲劳寿命和疲劳极限的分散性碳纤维强度分散度： 10%玻璃纤维强度分散度： 15%环氧树脂强度分散度： 10%， 疲劳试验的试验片至少有10-15个平均应力和循环应力比负荷频率间隙组成和铺装方式影响环境温度和湿度、疲劳寿命的主要因素，疲劳寿命的预测、疲劳寿命预测的理论模型疲劳裂纹扩散速度基材和短纤维强化复合材料累积损伤理论连续纤维强化复合材料残留强度理论， 5.9单向复合材料的破坏模型单向复合材料的破坏模式包括：原因纤维和基质材料内部的各种缺陷或损伤材料的局部微小缺陷的制造缺陷：气泡、空隙、贫或富胶、夹杂物、不适当的纤维定向使用损伤：损伤、损伤、边缘损伤、冲击造成的层、脱胶环境损伤：湿膨胀、热冲击造成的层和脱胶， 表面氧化、纵向拉伸破坏至少3种破坏模式：脆性破坏中伴随纤维拉拔的脆性破坏中纤维的拉拔、界面基体的剪切或脱胶破坏伴随的脆性破坏、横向的拉伸破坏、纵向的压缩破坏横向的裂纹或破坏、基体的拉伸破坏； 脱胶和纤维横向裂开，基质被剪切破坏的基质剪切破坏的同时，脱胶和