复合材料

复合材料复习资料

一简答证明题

1复合材料的概念：

复合材料是有两种或多种不同性质的材料用物理和化学方法在宏观尺度上组成的具有新性能的材料。

2复合材料的种类：

（1）颗粒复合材料，由颗粒增强材料和基本组成。

（2）纤维增强复合材料，由纤维和基本组成。

（3）层合复合材料，由多种片状材料层合而成。

3 复合材料的优缺点：

优点：比强度高，比模量高，材料具有可设计性，制作工艺简单成本较低，某些复合材料的而稳定性好，高温性能好，各种复合材料还具有各种不同的优良性能，例如抗疲劳性，抗冲击性，透电磁波性，减振阻尼性和耐腐蚀性等。

缺点：材料各向异性严重，材料性能分散程度较大，材料成本较高，有些复合材料韧性较差，机械连接较困难。

4复合材料的应用：

航空航天工程的应用，建筑工程中的应用，兵器工业中的应用，化学工程中的应用，车辆制造工业中的应用，电气设备中的应用，机械工程中的应用，体育器械中的应用，医学领域中的应用。

4 C ij对称性：

由dW=C ijεj dεi对两边求偏导

=C ij =C ji

因应变势能密度W的微分与次序无关，所以有 C ij=C ji，即刚度系数矩阵C具有对称性。

5，独立常数

对于正交各向异性材料，只有9个独立弹性数具有以下关系

即（i,j=1.2.3,但i j）

共有六个和E1，E2，E3

ij

二计算题

1单层板任意方向应力---应变关系

3-2已知玻璃/环氧单层材料的E 1=4.8MPa,E2=1.6 MPa,=0.27,

G 12=0.80MPa,受有应力=100MPa,=-30MPa,=10MPa,求应变。

3-3已知单层板材料受应力=50MPa,=20Pa,=-30MPa，求角时的,,分量。

3-4已知玻璃/环氧单层材料的E 1=3.9MPa,E2=1.3 MPa,=0.25,

G 12=0.42MPa,求S ij,Q ij

2层合板刚度（层板理论） 90/0

5-2略

5-6已知

Q 11=5.50MPa,Q22=1.30MPa,Q12=0.50MPa,Q66=MPa,每层t=0.10cm,求90/090/0 4层层合板的所有刚度系数。

5-7已知单层板弹性常数E 1=9.6MPa，E2=2.40MPa,=0.40,

G

12=1.00MPa,求正交铺设5层对称层合板（每层t1=0.1cm）0900的所有刚度系数。

5-8已知上题弹性常数的层合板，求正交铺设6对称层合板（每层t1=0.1cm）

0900的所有刚度系数。

3层合板强度（屈服极限）强度准则

6-1已知三层层合板梁长 200mm，宽 10mm，单层E 1=5.0MPa,E2=1.0 MPa,=0.40, G

12=2.0MPa,铺设顺序为090 1mm,两端作用拉力P=5000，求各层应力分布。

6-4设有三层正交铺设层合板如图6-2所示，总厚度为t，外层厚为t/12，内层厚为

t，材料为硼/环氧，受轴向拉力Nx作用，E 1=2.0105 MPa,E2=2.0

MPa,=0.30, G 12=6MPa,Xt=1.0MPa，Xc=1.0MPa，

Yt=1.0MPa，Yc=1.0MPa，S=60MPa，试求层合板极限载荷（Nx/t）.

4单层复合材料细观力学（串并联，弹性常数）

11-2已知E f=7.50MPa ,E m=3.50MPa,f=0.22,m=0.35,试用串联和并联模型计算单向复合c f=50和60时G12的值

11-4已知玻璃/环氧复合材料的f=0.25 ,m=0.35, c f=70, E m=3.50102MPa，

E 1=5.0MPa，试用串联和并联模型计算E2和。

11-6已知单层板复合材料的f=5.010-6-1，m=5.010-5-

1,E f=8.0MPa,E m=3.0102MPa，

=0.25,m=0.35, c f=50和70,试求材料的

f

热碰撞系数1，2。