论复合材料弯曲实验

论复合材料弯曲实验
1996年玻璃钢复合材料
1996
第4期 F iber R einfo rced P lastics Com po sites
№4
论复合材料弯曲实验
李家驹李延红曾汉民
(中山大学材料科学研究所广州510275
摘要:本文通过一系列的实验比较和分析研究,客观地评论了复合材料弯曲性能测定的两种主要实验方法三点弯曲和四点弯曲方案的优缺点,供研究、测定复合材料弯曲性能时参考。

关键词:复合材料性能测试弯曲实验
1前言
目前,基于复合材料梁的弯曲理论建立的复合材料性能测试方案,已有多种。

例如,三点弯曲方案不仅用于进行弯曲模量、弯曲强度测定,还可以进行层间剪切强度测定。

四点弯曲对称加载时,对一般正轴铺层的复合材料可测弯曲模量、弯曲强度;而偏轴45°时,则可用来测定
〔1〕;当四点弯曲反对称加载时,则成为简便的多种材料剪切性能测定或正交各向异性复合材料三个主方向剪切模量和剪切强度测试方案〔2〕;60年代初期, How ard首先提出了“五点弯曲”实验方案,一次实验可同时把蜂窝夹层板的剪切刚度和弯曲刚度测定〔3〕,这个方案有人推广到复合材料特别是较厚层板的剪切模量和弯曲模量的测试中去,可惜它必须同时向试件加三个载荷来进行实验而难度较大,未有建树。

文献〔4〕应用三点弯曲实验方法和“功的互等定理”相结合,提出了“刚度分离法”,成功地解决了一次实验同时测定复合材料或蜂窝夹层板的剪切模量和弯曲模量的问题。

而这方法,实质上就是一简单的三点弯曲实验。

通过以上叙述可看到,在复合材料领域的材料或结构(如夹层板的性能测定中,三点弯曲和四点弯曲实验方法起到很大的作用。

从理论上讲,四点弯曲方法在其测量段l 上(参阅表1图1(b和(c,只有弯矩作用而没有横向剪切力的干扰,故是一个测定复合材料层板弯曲性能的理想模型。

但目前在复合材料科技界和材料实验室中,使用较多而流行的方法却是有横向剪力干扰的三点弯曲实验法。

这问题引起了不少用户的质疑,在中外的材料界中亦有争论。

因此,本文也想通过实践,有目的地进行一些必要的实验,通过分析比较这两种方法的优劣,澄清疑问,提高认识。

并仅以此文的工作,与同行进行交流,以供在复合材料研究和测试工作中作一参考。

2实验
表1给出复合材料弯曲性能测定中使用的三点和四点弯曲方案的受力图式,并列出它们对应的中点挠度W c计算公式、用W c或中点应变Εc表示的弯曲模量E b以及各图式对应的弯曲强度Ρbf计算公式。

为了节省篇幅,下面仅简单说明一下本文各个实验的简明情况,并给出这些实验的结果。

2.1专门考察四点弯曲方法的一组实验
理论上,纯弯曲(即四点弯曲方法是研究和测定复合材料弯曲性能最理想的受力模式。

因为试件的纯弯段l上根本没有横向剪切力存在,不会出现复合材料薄弱环节层间剪切的破
收稿日期:1996203212
坏模式。

表1给出的纯弯加载图式有(b 、
(c 两种。

但本文实验表明:图1(c 挠度方法测定弯曲模量E b 是不错的,但继续完成强度Ρbf 实验时,试件变形后会触到试验夹具(主要指分力器而使实验无法进行。

故这一节中主要给出图1(b 应变法测定弯曲性能的结果。

试件是一组纤维体积比V f =67%,几何尺寸总长L =130mm 、厚度h
=3mm 和宽度d =
15mm 的五根单向(0°M 40 环氧树脂先进复
合材料。

对应图1(b 的参数a =20mm ,而l =90mm ;应变片Εc 贴在l 之中点处,试验结果给
于表2。

表2M 40
环氧树脂纯弯梁的实验结果试件编号
12345计算公试
E b GPa
200
257
222
256
224
(11
实验结果表明:只有2号试件的破坏模式是正确的,在纯弯区l 的中间截面断开,即拉伸破坏。

而其余四根试件均在l 的两端点同时断开成三段,有的在l 段沿宽度d 上还产生纵向劈裂(一种层间剪切破坏的形式。

2.2较强的复合材料弯曲实验比较
这一节分别使用经加温加压制造,而V f =60%的单向碳纤维、玻璃纤维混杂增强聚砜的
先进复合材料(C 2G PSF 和V f =42%的玻璃
布增强环氧树脂手糊玻璃钢(G EP 作为试件,依次进行三点和四点弯曲实验,而且都采用百
分表测挠度W c 计算E b 。

本文的实验,进行四点弯曲时先用图1(c 测E b ,再改用图1(b 测强度Ρbf 以避免试件受夹具的干涉。

实验结果如表3和表4所示。

表3 C 2G PSF 单向复合材料弯曲实验结果比较
试验方法
E b GPa Ρbf M Pa d mm
h mm l mm a mm
备注
(计算公试(5(10
5027.75计算E b (计算公式(8(1135 36计算Ρbf
两方法相差 %
表4G EP 玻璃钢弯曲实验结果比较试验方法
E b GPa
Ρbf M Pa
d mm
h mm
l mm a mm
备注
90
(计算公试
(5
(10
5025计算E b (计算公式
(8(1142
24
计算Ρbf
两方法相差
%
4
0.5
观察表3和表4的结果看到:两种方法所得
的弯曲模量E b是差不多的,相差在5%以内。

而弯曲强度Ρbf则比较复杂,本文将在3.1.2节中再作详细讨论。

2.3一般复合材料弯曲实验比较
这里所指的“一般复合材料”是指一般玻璃钢行业中常用的粗纱布和短切毡增强不饱和聚酯树脂的复合材料。

这种材料弯曲性能不太高,剪切性能也很低。

而一般材料实验室测定它的弯曲性能时绝大多数都采用三点弯曲挠度法来进行,而且,都用
(5式(忽略了剪切变形来计算E b。

但是必须指出:对这种玻璃钢,使用三点弯曲和四点弯曲测得的E b是有很大差别的。

从(1式看到,当l h足够大,差别才会缩小;且当玻璃钢的剪切模量G越低,实验时所用的l h 要进一步加大。

今以某船厂送检这种玻璃钢为例来说明。

送检时厂方已设计好试样:总长度
L=300mm,宽度d=50mm和厚度h=9.9mm。

通过变化不同l h采用三点弯曲挠度法测得的E b和采用四点弯曲应变法测得的E′b进行了比较,结果如表5所示。

表5某船用玻璃钢弯曲模量实验值随l h变化示例单位:GPa
试验方法l h16.1620.2024.2429.29计算公式三点弯曲位移法5.287.237.838.37(2或(5式
(E b E′b(0.512(0.700(0.759(0.811
三点弯曲应变法9.6410.3010.3010.28(6式
(E b E′b(0.934(0.998(0.998(0.996
四点弯曲应变法10.32(实验条件:a=74,l=142(7式
从表5的实验结果看到:E b随l h增大而增大,得不到所测材料的弹性常数。

根据表5所取的l h范围看,它们和纯弯曲所得的E′b相差20%~50%左右。

可见,该船厂设计的弯曲试件是不合适的。

但由于正应变的测量不受横向剪应力的干扰。

作为比较,本文改用三点弯曲应变法测定其E b应该不受l h的影响,表5绝大多数测值与E′b相差少于0.5%。

但是,应变法测E b虽然可避开l h的影响,但测Ρbf仍不一定合适的。

因为如果所取的l h很靠近某(l hcr 值时(参阅下文和图2,Ρbf将受到剪切的干扰。

3讨论
3.1对复合材料两种弯曲实验方法的总评论3.1.1复合材料最佳弯曲模量测定法评论
复合材料的各向剪切性能,不论其强度或刚度,都是这种材料的薄弱环节。

例如:发生在三点弯曲而包含在(1式中的横向剪切变形分量,不论l h取什么值,其影响始终存在,因而用三点弯曲这一方案去测量E b得到的总是近似值。

所以,测量弯曲模量E b的最佳测量方法应属不受剪切干扰的四点弯曲方案。

本文的实验结果也证明了这一点:例如表3和表4的三点弯曲测值总比四点弯曲测值小;l h越大,两者相差越小;而l h的取值与所测的复合材料品种有关。

3.1.2复合材料最佳弯曲强度测定法评论
不论是图1(b还是图1(c哪种四点弯曲受力模式,在l的内部均可得到相同的弯矩而无剪力干扰;但在l的始点和终点这两个截面上,弯矩与段内相同却又是横向剪切力最大的地方。

当l h取得不合适,试件便从这两截面破坏。

如表2先进复合材料M40 EP单向层板的纯弯实验结果,绝大部分试件均在该两截面处破坏成三段;个别试件由于横向剪切断口贯穿l 段实际上把试件劈裂为四段。

这说明:四点弯曲很多时候得不到纯弯曲破坏,即在l中部最外层纤维被拉断的正确模式。

再加上常用的图1 (c挠度法,测完E b后继续测Ρbf时最易发生夹具(主要指加载器与试件抵触而使试验无法进行的缺点。

改用图1(b的应变法虽有所改善,但材料太软时也可能会产生同样缺点。

而应变
测量技术比较复杂,费用大、花时间、投入的人员较多,不是每个实验室都有能力解决。

而三点弯曲挠度法,虽然也受横向剪力干扰,但只要设置合适的l h (详见下文,剪切破坏与弯曲破坏可以分开,危险截面比四点弯曲少。

一次实验,肯定能把E b 和Ρbf 同时测定。

根据上述讨论,可以看到:进行复合材料弯曲强度测定,四点弯曲受力形式的缺点,比三点弯曲还多;它更易受到材料不均匀和缺陷等因素影响。

因而表3和表4所测的Ρbf 强度数据,均比三点弯曲测值低,好的情况差不多,只差0.5%;差的情况达到10.2%。

综合3.1的讨论,我们不难理解,三点弯曲实验法(挠度法为什么能成为当今中外复合材料科技界较喜欢使用的测定复合材料弯曲性能的流行方法。

3.2怎样决定合适的l h 进行三点弯曲实验
本文已多次强调,进行复合材料的三点弯曲实验,设置合适的跨厚比l h 是试验成败的关键。

其实这个问题,已有很多资料进行过论述。

例如,文献〔5〕研究复合材料弯曲破坏时是通过弯曲破坏载荷P Ρ和剪切破坏载荷P Σ与l h 的关系曲线来给出测定Ρbf 合适的l h 的,如图2所示。

图2弯曲破坏P Ρ、剪切破坏P Σ
和l h 的关系曲线
图中:
P Ρ=2bh 2
3l Ρbf
(13P Σ=4bh 3
Σf
(14
(l h cr =
Ρbf
2Σf
(15其中,Σf 是复合材料(横向剪切破坏强度。

图2
把复合材料的破坏分成( 剪切破坏区、
( 转折区和( 弯曲破坏区三个部分,它们分别
对应了不同的l h 范围值。

而从剪切破坏到弯曲破坏的转折区产生在P Ρ和P Σ曲线的交点附
近,该交点对应之跨厚比称为“临界跨厚比”
(l h cr 。

根据图2向右选择远离(l h cr 的l h 进行实验,则所测的Ρbf 便不受剪切破坏的干扰。

从图2也可得到清晰的几何解折。

因从图2这样的l h 点往上走,会先碰到P Ρ曲线,这表明材料首先被弯曲破坏掉。

但是,从图2选择了合适的l h 测定Ρbf 却不一定适合用挠度法测定E b 。

而反过来,合适测E b 的l h 肯定合适测Ρbf ,从而为一次实验同时测定E b 和Ρbf 创造了前提。

其实,选择合适的l h 一事,对有经验的科技人员或建立了一定复合材料数据库的实验室是不难的事。

但如是新材料,或刚加入测试作的新兵,不知道Σf 和Ρbf 的性能,是很难利用图2作指导的。

本文介绍一很有用的作图法可解决上述问题,方法如下:
当接到一新型复合材料,在完全不知道任何性能的情况下,可随意选择3~4个l h 值用三点弯曲挠度法测定其E b ;再用图1(c 的四点弯曲测定E ′b ,便可绘制如图3所示的E b E ′b -l h 曲线。

图3 E b E ′b -1
h 曲线从图3发现,这曲线是以E b E ′b =1的水平线为渐近线的,其切点附近的横座标l h 便是这一新材料测定E b 和Ρbf 的合适值。

作为例子,图3给出了根据表5实验数据绘制的基础E b E ′b -l h 图。

从该图看到,曲线与渐近线定出的最佳l h ≥40,而表5最大l h =29.29。

因此,厂方设计的试件总长度L =300mm 对测定弯曲性能是没有根据的。

此外,把测得的E ′b 代入(1式则可通过任
一个三点弯曲测值W c估算该新材料的剪切模量G。

例如用此法解得表5的船用玻璃钢G≈55M Pa左右,它与E′b相差3个数量级,非常低。

而GB3356282对使用三点弯曲测复合材料弯曲性能有如下规定:“为保证试件破坏在跨度中部l 3地区内的最外层纤维上,而又不产生层间剪切破坏,推荐使用l h为:16、32、40;当材料的G越小,l h越大”。

这和本文的结果是吻合的。

但GB3356282和图2一样,不能直接给出l h的具体值。

只有图3的方法才能给出具体的指导和参考。

3.3其它问题
本文研究的复合材料弯曲性能问题,是以服从线弹性小挠度梁的平面弯曲理论;材料是各向同性或正交各向异性的复合材料为对象的。

如为复合材料层板,它们都具有镜面对称的铺层设计。

对于在实验时,试件有明显的支点滑移、中点挠度较大(如W c~0.1l等问题或一般非对称铺层的复合材料弯曲问题,可分别参阅文献〔6〕和〔7〕。

本文讨论和实验用的试件,其截面均为矩形的,其他截面,只要保证平面弯曲条件成立,表1各式仍然适用。

但注意J和F的表达式要和该截面形状对应。

4结论
本文通过多种复合材料,有目的地进行系列比较实验,以研究和考察三点弯曲和四点弯曲全过程的难烦简易及所得数据的准确程度,从而得出以下结论:
四点弯曲是测定复合材料弯曲模量最准确的方法。

但在测定弯曲强度时会出现夹具抵触试体而中断实验和受到横向剪切干扰得不到正确破坏模式的影响。

而三点弯曲挠度法是测定复合材料弯曲性能最简便的方法,只要跨厚比l h设置合适,横向剪切干扰可排除,一次实验可得到精确度较高的弯曲模量、弯曲强度数据和研究复合材料全面性能的载荷2挠度(P2W曲线实验资料。

由于有这些优点,三点弯曲实验法,便成为当前中外复合材料科技界和材料实验室研究、测定复合材料弯曲性能最流行的方法。

参考文献
1李家驹.复合材料平板剪切模量测定方案的比较研究.工程塑料应用,1981;(3
2李家驹,曾汉民.复合材料2基体2工程塑料的简易剪切实验方法.材料工程,1994;(1
3H.B.How ard.T he F ive2Po int Shear Stiffness T est.J.
Roy.A eron.Soc,1962;66(621
4李家驹,曾汉民.复合材料蜂窝夹层板刚度分离实验法研究与应用.中山大学学报,1994;33(3
5赵渠森编译.复合材料.北京:国防工业出版社,1979
6张国梁译.复合材料静载性能试验方法.北京:航空工业出版社,1988
7周履,范赋群.复合材料力学.北京:高等教育出版社,1991
STUDY ON COM POSITE BEND ING EXPER I M ENT
L i J iaju L i Yanhong Zeng H anm in
(Zhongshan U n iversity M aterial Scien tific R esearch In stitu te Abstract: B ased on a series of experi m en tal com parison and analytic study,the virtues and defects of th ree po in t and fou r po in t bending exp eri m en tal m ethods are evaluated ob jectively, w h ich can p rovide reference fo r studing and m easu rem en t of com po site bending p roperty.
Keywords:com po site p roperty m easu rem en t bending exp eri m en t
能延长混凝土使用期的硅烷胶衣
据《复合材料》(法国1996年第1期报道,柬埔寨港口的码头已使用35年了,修复时在混凝土的表面涂刷DAN YSYLAN100N牌硅烷胶衣。

有关人士指出:经这样
处理后该码头至少还能再使用10年。

其机理是:硅烷胶衣浸渍混凝土表面后,混凝土里边的水份会蒸发掉,外界的水及水中的盐离子等不能浸入混凝土里边,消除发腐蚀混凝土的因素。

(董永祺
复合材料导论Introduction to Composite Materials
（讲稿）
石南林
中国科学院金属研究所
2004年2月
目录
第一章前言
一、材料的发展与人类社会的进步
二、复合材料的提出
三、复合材料的发展和意义
四、课程的重点和要求
第二章复合材料概述
一、复合材料的定义和特点
1、复合材料的定义
2、复合材料的特点
3、复合材料的基本结构模式
二、复合材料的分类
三、复合材料的发展
四、复合材料的基本性能
第三章复合材料界面
一、复合材料的界面
二、复合材料的相容性
三、复合材料的界面理论
四、界面结合强度的测定
1、界面结合强度的测定
2、界面结合强度的表征
五、界面残余应力
第四章复合材料的复合理论
一、复合材料的增强机制
1、颗粒增强复合材料的增强机制
2、纤维（包括晶须、短纤维）增强复合材料的增强机制
二、复合材料的复合法则—混合定律
1、混合定律
2、连续纤维单向增强复合材料（单向板）
3、短纤维增强复合材料
第五章复合材料力学和结构设计基础
一、复合材料力学
1、单层复合材料
2、层合复合材料
二、复合材料设计
1、单向层弹性常数预测公式
2、正交层的工程弹性常数预测公式
3、单向板强度预测公式
4、复合材料的强度准则
5、平面正交织物复合材料的强度
6、应力的转换
7、复合材料的其它性能
第六章复合材料基体
一、聚合物
1、热固性树脂
2、热塑性树脂
二、金属
1、用于450C以下的轻金属基体（铝、镁及其合金）
2、用于450~750C复合材料的金属基体（钛及其合
金）
3、用于750C以上高温复合材料的金属基体
三、陶瓷
1、氧化物陶瓷
2、非氧化物陶瓷
3、玻璃陶瓷
四、碳（石墨）
第七章复合材料增强剂
一、复合材料增强剂的特点
二、纤维
1、无机纤维
2、陶瓷纤维
3、有机纤维
4、各种纤维性能的比较
三、晶须
四、颗粒
第八章聚合物基复合材料（PMC）
一、聚合物基复合材料的分类
二、聚合物基复合材料的性能
三、聚合物基复合材料的制备工艺
四、复合材料成型固化工艺
1、工艺性
2、复合材料的固化工艺过程
五、PMC的界面
1、PMC的界面特点
2、PMC的界面表征
3、PMC的界面作用机理
4、PMC的界面设计
六、纤维增强聚合物复合材料的力学性能
1、静态力学性能
2、疲劳性能
3、冲击和韧性
七、铺层设计
1、层合板设计的一般原则
2、等代设计法
3、层合板排序设计法
4、层合板的层间问题
八、结构设计
1、明确设计条件
2、材料设计
3、结构设计
第九章金属基复合材料（MMC）
一、金属基复合材料概述
1、金属基复合材料的分类
2、金属基复合材料的研究特点
二、金属基复合材料的制备工艺
1、金属基复合材料的制备工艺概述
2、先驱（预制）丝（带、板）的制备
3、固态法（连续增强相金属基复合材料的制备工艺）
4、液态法（非连续增强相金属基复合材料的制备工艺）
5、粉末冶金法（非连续增强相金属基复合材料的制备工
艺）
6、原位（in situ）生长（复合法）
三、金属基复合材料的界面和界面设计
1、金属基复合材料的界面
2、金属基复合材料的界面结合
3、金属基复合材料的界面残余应力
四、金属基复合材料的的性能
1、金属基复合材料的的一般性能特点
2、纤维增强金属基复合材料的的性能
3、颗粒、晶须增强金属基复合材料的的性能
第十章陶瓷基复合材料（CMC）
一、陶瓷基复合材料概述
二、陶瓷基复合材料的制备工艺
1、粉末冶金法
2、浆体法
3、反应烧结法
4、液态浸渍法
5、直接氧化法
6、胶-凝胶（Sol-Gel）法
7、化学气相浸渍
8、其它方法
三、陶瓷基复合材料的界面和界面设计
1、界面的粘结形式
2、界面的作用
3、界面的改善
四、陶瓷基复合材料的的性能
1、室温力学性能
2、高温力学性能
五、陶瓷基复合材料的的增韧机制
1、颗粒增韧
2、纤维、晶须增韧
第十一章碳碳复合材料（C/C）
一、碳碳复合材料概述
二、碳碳复合材料的制备工艺
1、碳碳复合材料的预成型和基体碳
2、碳碳复合材料的制备工艺
三、碳碳复合材料的界面
1、碳碳复合材料的界面和结构
2、碳碳复合材料的显微组织
四、碳碳复合材料的抗氧化
1、碳碳复合材料的氧化
2、碳碳复合材料的氧化保护原理
3、碳碳复合材料的抗氧化保护
第十二章水泥复合材料
一、水泥
1、水泥的定义和分类
2、水泥的制造方法和主要成分
3、水泥的强度和硬化
二、水泥复合材料
1、混凝土
2、纤维增强水泥复合材料
3、聚合物改性混凝土
三、水泥复合材料的成型工艺
1、混凝土的配合比设计及成型工艺控制
2、钢筋混凝土的成型工艺
3、纤维增强水泥复合材料的成型工艺
4、聚合物改性混凝土的成型工艺
四、（钢筋混凝土）纤维/基体的界面
第十三章混杂复合材料
一、混杂复合材料概述
二、混杂复合材料混杂方式
1、单向混杂纤维复合材料
2、单向预浸料角度铺层混杂
3、混杂织物混杂
4、超级混杂复合材料
5、三向编织物混浊
6、复合夹层结构
三、混杂复合材料的几个概念
1、混杂效应
2、混杂复合材料的界面和界面数
3、混杂比
4、分数度
5、铺层形式
6、临界含量
四、混杂复合材料的力学性能
1、弹性模量
2、横向弹性模量
3、单向混杂复合材料沿纤维主向的强度
4、纤维的临界含量
第十四章纳米及分子复合材料
一、纳米粉体的合成
1、纳米粉体的物理制备方法
2、纳米粉体的的化学制备方法
二、先进纳米增强剂的制备
1、碳化硅纳米晶须
2、碳纳米管
3、纳米碳纤维
三、陶瓷基纳米复合材料的制备
1、纳米-纳米复合材料
2、纳米-微米复合材料
四、聚合物有机-无机纳米复合材料的制备方法
1、溶胶-凝胶（Sol-Gel）法
2、层间插入法
3、共混法
4、原位聚合法
5、分子的自组装和组装
6、辐射合成法
五、聚合物有机-无机纳米复合材料的应用现状
六、应用前景展望
第十五章复合材料的应用和发展
一、复合材料的应用
1、聚合物基复合材料的应用
2、金属基复合材料的应用
3、陶瓷基复合材料的应用
4、碳碳复合材料
二、复合材料的发展
1、复合材料的性能对比
2、复合材料的发展趋势
第一章前言
一、材料的发展与人类社会的进步
材料是人类社会进步的物质基础和先导，是人类进步的里程碑。

综观人
类发展和材料发展的，可以清楚地看到，每一种重要材料的发现和利用
都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平，给社会生产力和人
类生活带来巨大的变化。

材料的发展与人类进步和发展息息相关。

一万年
前，人类使用石头作为日常生活工具，人类进入了旧石器时代，人类战争也
进入了冷兵器时代。

7000年前人类在烧制陶器的同时创造了炼铜技术，青铜
制品广泛地得到应用，同时又促进了人类社会发展，人类进入了青铜器时
代。

同时火药的发明又使人类战争进入了杀伤力更强的热兵器时代。

5000年
前人类开始使用铁，随着炼铁技术的发展，人类又发明了炼钢技术。

十九世
纪中期转炉、平炉炼钢的发展使得世界钢产量迅猛增加，大大促进了机械、
铁路交通的发展。

随着二十世纪中期合金钢的大量使用，人类又进入钢铁时
代，钢铁在人类活动中起着举足轻重的作用。

核材料的发现，又将人类引入
了可以毁灭自己的核军备竞赛，同时核材料的和平利用，又给人类带来了光
明。

二十世纪中后期以来，高分子、陶瓷材料崛起以及复合材料的发展，
又
给人类带来了新的材料和技术革命，楼房可以越盖越高、飞机越飞越快，
同
时人类进入太空的梦想成为了现实。

当前材料、能源、信息是现代科技的三大支柱，它会将人类物质文明推
向新的阶段。

二十一世纪将是一个新材料时代。

二、复合材料的提出
现代高科技的发展更紧密地依赖于新材料的发展；同时也对材料提出了更高、更苛刻的要求。

在现代高技术迅猛发展的今天，特别是航空、航天和
海洋开发领域的发展，使材料的使用环境更加恶劣，因而对材料提出了越来越苛
刻的要求。

例如，航天飞机等空间飞行器在飞行过程中要受到大气阻力、地球引
力、太阳辐射力、空间热环境、太阳风、宇宙射线、宇宙尘埃、流星、磁矩等的
作用。

飞行器发动机还要受到其热环境、内流形成的气动力、结构振动、机件高
速转动、液体晃动、振荡燃烧和POGO振动等非正常破坏力的作用。

同时由于飞
行范围（M数、飞行高度）的扩大、发动机的推力、比推力及推 / 重比大大提
高，导致了发动机压力比、涵道比、进口温度、燃烧室温度、TIT、转子转速等
也日益提高。

由此构成的力、热、化学和物理等效应的作用，最终都要集中到构。