2013秋复合材料力学上机作业

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复合材料力学课后答案

复合材料力学课后答案复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料，它们的组合可以发挥出各自材料的优点，同时弥补各自材料的缺点。

复合材料力学作为复合材料的一门重要学科，研究复合材料的力学性能和行为，对于工程设计和材料应用具有重要意义。

下面是一些关于复合材料力学的课后答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握这一学科。

1. 什么是复合材料的弹性模量？复合材料的弹性模量是指在弹性阶段内，应力与应变之间的比值。

对于各向同性的复合材料，其弹性模量可以通过Hooke定律来计算，即弹性模量E等于应力σ与应变ε的比值。

对于各向异性的复合材料，其弹性模量需要考虑不同方向上的应力和应变，可以通过各向异性弹性模量矩阵来计算。

2. 复合材料的弯曲强度受哪些因素影响？复合材料的弯曲强度受到很多因素的影响，主要包括纤维的类型和体积分数、基体的类型和性能、纤维和基体之间的界面结合情况、复合材料的制备工艺等。

其中，纤维的类型和体积分数对复合材料的弯曲强度影响较大，纤维的强度和刚度越高，体积分数越大，复合材料的弯曲强度也会相应增加。

3. 复合材料的疲劳行为有什么特点？复合材料的疲劳行为与金属材料有所不同，主要表现在以下几个方面，首先，复合材料的疲劳寿命较短，一般情况下比金属材料要短；其次，复合材料的疲劳裂纹扩展速度较快，裂纹扩展路径也较为复杂；最后，复合材料的疲劳性能受到温度、湿度等环境因素的影响较大，需要进行综合考虑。

4. 复合材料的层合板在受力时会出现哪些失效模式？复合材料的层合板在受力时可能会出现多种失效模式，主要包括纤维拉断、剪切破坏、压缩破坏、剪切压缩破坏等。

这些失效模式的出现与复合材料的层合板结构、受力方向、载荷类型等有关，需要根据具体情况进行分析和判断。

5. 复合材料的界面结合对其性能有何影响？复合材料的界面结合对其性能有着重要影响，良好的界面结合可以提高复合材料的强度、刚度和耐久性，同时也能有效防止裂纹扩展和层间剥离等失效现象的发生。

复合材料力学上机编程作业(计算层合板刚度)要点

复合材料力学上机编程作业学院：School of Civil Engineering专业：Engineering Mechanics小组成员信息：James Wilson（2012031890015）、Tau Young（2012031890011）复合材料力学学了五个星期，这是这门课的第一次编程作业。

我和杨涛结成一个小组，我用的是Fortran编制的程序，Tau Young用的是matlab编制。

其中的算例以我的Fortran计算结果为准。

Matlab作为可视化界面有其独到之处，在附录2中将会有所展示。

作业的内容是层合板的刚度的计算和验算，包括拉伸刚度A、弯曲刚度D以及耦合刚度B。

首先要给定层合板的各个参数，具体有：层合板的层数N；各单层的弹性常数E1、E2、υ21、G12；各单层对应的厚度；各单层对应的主方向夹角θ。

然后就要计算每个单层板的二维刚度矩阵Q，具体公式如下：υ12=υ21E2E1；Q11=E11-υ12υ21；Q22=E21-υ12υ21；Q12=υ12E1； 1-υ12υ21Q66=G12得到Q矩阵后，根据课本上讲到的Q=(T-1)TQ(T-1)得到Q。

然后根据z坐标的定义求出z0到zn，接下来，最重要的一步，根据下式计算A、B、D。

n⎧⎪Aij=∑(Qij)k(zk-zk-1)k=1⎪⎪1n22⎨Bij=∑(Qij)k(zk-zk-1) 2k=1⎪⎪1n33⎪Dij=∑(Qij)k(zk-zk-1)3k=1⎩一、书上P110的几个问题可以归纳为以下几个类型。

第 1 页共 1 页（4）6层反对称角铺设层合板（T5-10）第 2 页共 2 页（5）我还想验证一个书上的例题，在课本P114。

三层层合板，外层厚度t1，内层10t1，正交铺设比m=0.2,。

二、验证Verchery的论文里给出的数值算例。

这里一直到Table5的数据都是从Verchery的论文中截获。

Verchery论文中的18层序列，第（21）式【laminates without bending-extension coupling】的排列有两种材料，一种是Boron-Epoxy，一种是Glass-Epoxy。

工程力学(II)(材料)2013秋第三套作业

内容:
图1-112
图形:
A、A
B、B
C、C
D、D
标准答案:BD
学员答案:BD
本题得分:4
题号:18题型:是非题本题分数:4
内容:
在弯-扭组合变形中，危险点的应力状态属于平面应力状态。
1、错
2、对
标准答案:2
学员答案:2
本题得分:4
题号:19题型:是非题本题分数:4
内容:
图1-61
图形:
1、错
2、对
标准答案:2
内容:
当力作用一物体时，若将此力沿其作用线滑动一段距离，是不会改变力对某一点的力矩。
1、错
2、对
标准答案:2
学员答案:2
本题得分:4
题号:23题型:是非题本题分数:4
内容:
图1-62
图形:
1、错
2、对
标准答案:2
学员答案:2
本题得分:4
题号:24题型:是非题本题分数:4
内容:
拉-弯组合变形，应力最大值总是发生在梁的最外层上。
内容:
工程中的叠板弹簧实质上是（）。
A、等截面梁
B、宽度变化、高度不变的等强度梁
C、宽度不变、高度变化的等强度梁
D、宽度和高度都变化的等强度梁
标准答案:D
学员答案:D
本题得分:4
题号:6题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:4
内容:
螺栓受剪时，其横截面上实际受到的应为有（）。
A、切应力
A、单向
B、二向
C、三向
D、视具体情况而异
标准答案:A
学员答案:A
本题得分:4
题号:16题型:多选题（请在复选框中打勾，在以下几个选项中选择正确答案，答案可以是多个）本题分数:4

复合材料力学设计作业1

1、为什么结构复合材料中增强材料的形态主要为纤维？2、简述树脂基复合材料的优点和缺点？3、为什么新一代客机中复合材料用量会大幅提高？其复合材料零部件主要用到复合材料的哪些优点？4、为什么卫星中采用了较多的复合材料？答：1、利用复合材料的各种良好的力学性能用于制造结构的材料，称为结构复合材料，它主要有基体材料和增强材料两种组分组成。

其中增强材料承受主要载荷，提供复合材料的刚度和强度，基本控制其力学性能；基体材料固定和保护增强纤维，传递纤维间剪力和防止纤维屈曲，并改善复合材料的某些性能。

用以加强制品力学性能或其他性能的材料，在橡胶工业中又称补强剂。

分纤维状和粒状材料两种。

增强材料的增强效应取决于与被增强材料的相容性，为增进相容能力，有些增强材料在使用前需要进行表面处理。

对粒状增强材料，尚需考虑其表面积（决定于粒径、形状和孔隙度）。

据报道，平均粒径在0.2μm以下的增强材料，随粒径的减小，制品的模量、抗张强度、屈服强度和伸长率均有所增加。

平均粒径较大的增强材料，由于粒径分布的不同其结果不一致。

所以，结构力学复合材料力学性能难以控制。

增强材料就象树木中的纤维，混凝土中的钢筋一样，是复合材料的重要组成部分，并起到非常重要的作用。

例如在纤维增强复合材料中，纤维是承受载荷的组元，纤维的力学性能决定了复合材料的性能。

所以说结构复合材料中增强材料的形态主要为纤维。

2、树脂基复合材料的优点：1）比强度高、比模量大2）耐疲劳性能好3）阻尼减震性能好4）破损安全性好5）耐化学腐蚀性好6）树脂基复合材料是一种优良的电气绝缘材料，电性能好7）树脂基复合材料热导率低、线膨胀系数小，优良的绝热材料，热性能良好。

树脂基复合材料的缺点：1)树脂基复合材料的耐热性较低2）材料的性能分散性大。

3、用复合材料设计的飞机结构，可以推进隐身和智能结构设计的发展，有效地减少了机体结构重量，提高了飞机运载能力，降低了发动机油耗，减少了污染排放，提高了经济效益；复合材料优异的抗疲劳和耐介质腐蚀性能，提高了飞机结构的使用寿命和安全性，减少了飞机的维修成本，从而提高了飞机结构的全寿命期（是指结构从论证立项开始，有设计研制、生产研制、销售服务、使用运行、维护修理，一直到报废处理的整个寿命期)经济性；复合材料结构有利于整个设计与整体制造技术的应用，可以减少结构零部件的数量，提高结构的效率与可靠性，降低制造和运营成本，并可明显改善飞机气动弹性特性，提高飞机性能。

2013年9月份考试工程力学(一)第三次作业.docx

2013年9月份考试工程力学（一）第三次作业一、填空题1剪应力2.3.静止或作匀速直线运动4.前者作用在同一刚体上；后者分别作用在两个物体上5.合力偶二、计算题1.2.3.4.解题方案：取物块为研究对象，列方程、求解。

再由计算可得。

5.6.解（1）以键和轴为研究对象，求键所受的力ΣMo(F)＝0 ，F ×d/2 - T = 0，F =2 T /d=2×181481/48=7561.7N键联接的破坏可能是键沿m-m截面被切断及键与键槽工作面间的挤压破坏。

则用截面法可求得切力和挤压力为 FQ ＝Fjy＝F＝7561.7N （2）校核键的强度键的剪切面积A＝bl=b（L－b），挤压面积为Ajy＝hl/2=h（L－b）／2 F=t Q / A=7561.7/[14×(45-14)]MPa=14.7MPa<[τ] σjy=F jy / A jy=7561.7/7561.7/[4.5×(45-14)]MPa=54.2MPa<[σjy] 键的剪切和挤压强度均满足要求。

(由于键的两个圆头与轮毂上的键槽并不接触，所以A键的有效工作长度为l=L－b)三、问答题1.解：如前所述，力是物体之间相互的机械作用，其作用效果可使物体的运动状态发生变化或者使物体发生变形。

而力偶是由两个大小相等、方向相反、作用线平行但不重合的力所组成的力系。

但力偶也是物体之间相互的机械作用，其作用效果也是使物体的运动状态发生变化（外效应）或者使物体发生变形（内效应）。

力可以使物体平动，也可以使物体转动；但是力偶只能使物体转动，而不能使物体平动。

即力与力偶的内效应与外效应并不等同。

力偶没有合力，因此它不能用一个力来代替，也不能用一个力与其平衡。

力偶只能用力偶来代替，也只能与力偶成平衡。

力与力偶是物体之间相互作用的两种最简单的、最基本的形式。

换句话说，不管两个物体之间的相互作用多么复杂，归根到底不外乎是一个力，或者是一个力偶，或者是力与力偶的组合。

复合材料刚度习题(力学)

复合材料的刚度——练习一
确定E1ν1和E2ν2等厚度双金属（如习题二）的简支梁，梁中截面C受集中力P作用
求：梁中截面应力。
A
C
B
t
h
t
l
l
2
2
b
复合材料的刚度——练习二
硼/环氧B4/5505正交对称层合板[902/02]S，单层厚度为 t=0.1mm，Nx 100N/m 其它内力分量均为零。求：各铺层应力。
(4)层合板铺层变形
2.19 0.2 0T
k
0
zk
0.73 0.067
0.73 0.067
0T 0T
10-3
2.19 0.2 0T
zk
zk
zk 1 2
复合材料的刚度——习题五
练习三中的层合板，Nx N y Nxy M y M xy 0, M x 50N.m/m 计算该层合板的铺层应变和应力。
复合材料的刚度——习题四
硼/环氧B4/5505规则斜交反对称层合板[45/-45]T，单层厚度为t=0.4mm，求该层合板的刚度。已知：E1 208GPa, E2 18.9GPa, G12 5.7GPa, v21 0.23
解：(1)正轴刚度
209 4.4 0
Q
4.4
19
0
GPa
0 0 5.7
2
1
Q2
E2
1
2 2
2
0
2 1
0
0
0
1
2
2
(2)等厚度双层
ht
x
t
N
A Qktk Q1t Q2t A1 A2 k 1
B
N
Qk
k 1

复合材料及其结构的工程力学-课后习题

G12 GPa
98.07 38.60
8.83 8.27
5.20 4.14
试分别求应力分量为 1 =400Mpa， 2 =30Mpa， 12 =15Mpa 时的应变分量。
6. 一单层板受力情况， x = -3.5Mpa， y =7Mpa， xy = -1.4Mpa，该单层板弹性
别用最大应力理论、Tsai-Hill 强度理论和 Tsai-Wu 强度理论校核该单层的强度。
9. 有一单向板，其强度特性为 X t =500Mpa, X c =350Mpa, Yt =5Mpa, Yc =75Mpa,
S =35Mpa, 其受力特性为 x = y =0 ， xy = 。试问在偏轴 45o 时，材料满足
复合材料及其结构力学
课后习题及作业题
第 1 章绪论
1.复合材料的优缺点及其分类。 2.相关基本概念。
第 2 章各向异性弹性力学基础
H2A-书上习题 1. P44 T2-2 试证明 12 的界限不等式成立。
2. P44 T2-3 试由下不等式证明各向同性材料的泊松比满足
1 。（已知 1 ） 2
常数为 E1 =14Gpa,Байду номын сангаасE2 =3.5Gpa, G12 =4.2Gp, 21 =0.4, =60o，求弹性主轴上的应力、应变，以及偏轴应变。
7. 一单层板受力情况， x = -3.5Mpa， y =7Mpa， xy = -1.4Mpa，该单层板强度
X t =250Mpa, X c =200Mpa, Yt =0.5Mpa, Yc =10Mpa, S =8Mpa, =60o ，分别按
2. 有一单向复合材料薄壁管，平均直径 R0 =25mm，壁厚 t =2mm，管端作用轴向

2013年9月份考试工程力学第二次作业

2013年9月份考试工程力学（二）第二次作业一、单项选择题（本大题共60分，共 20 小题，每小题 3 分）1. 某碳钢材料工作时危险点处于三向等值拉伸应力状态，宜采用（）强度理论进行强度校核。

A. 第一B. 第二C. 第三D. 第四2. 压杆失稳是指在轴向压力作用下（）。

A. 局部横截面的面积迅速变化B. 危险面发生屈服或断裂C. 不能维持平衡状态而发生运动D. 不能维持直线平衡而发生弯曲3. 关于材料的力学一般性能,有如下结论,请判断哪一个是正确的 A. 脆性材料的抗拉能力低于其抗压能力 B. 脆性材料的抗拉能力高于其抗压能力 C. 韧性材料的抗拉能力高于其抗压能力 D. 脆性材料的抗拉能力等于其抗压能力4. 在单元体的主平面上（）A. 正应力一定最大B. 正应力一定为零C. 剪应力一定最小D. 剪应力一定为零5. 图中四杆均为圆截面直杆,杆长相同,且均为轴向加载,关于四者临界载荷的大小,有四种解答,试判断哪一种是正确的(其中弹簧的刚度较大)。

A. FP cr ( a ) < FPcr ( b)< FPc r ( c)< FPc r ( d)B. FPc r ( a) > FP cr ( b)> FPcr ( c )> FPcr ( d)C. FPcr ( b) > FPc r ( c )> FPcr ( d)> FPc r ( a)D. FPc r ( b ) > FPcr ( a )> FPc r ( c )> FPcr ( d)6. 过受力构件内任一点，取截面的不同方位，各个面上的（）A. 正应力相同，剪应力不同B. 正应力不同，剪应力相同C. 正应力相同，剪应力相同D. 正应力不同，剪应力不同7. 理想均匀压杆的工作压力P达到临界压力Pcr时处于直线平衡状态，受一干扰后发生微小弯曲变形，解除干扰后，则压杆（）。

A. 弯曲变形消失，恢复成直线状态B. 弯曲变形减小，不能恢复成直线状态C. 微弯变形形态保持不变D. 变形继续增大8. 下列关于主平面的叙述中，正确的是( )。

2013复合材料力学基础6

耐久性要求
区域位于常规起飞和着陆掀起的碎石路径上的下表面低能量冲击损伤阻抗设计要求（跑道碎石）损伤源损伤水平要求 2 倍设计寿命期后无功能性障碍；如果损伤目视可见，外场跑道碎石：修理后不渗水；直径 12.7 mm 冲击点中心间距无明显损伤扩展除分层在重（密度 3 g／cm3 300 mm 复载荷下特有的“变圆”外，所与飞机速度相当有其他的扩展均视为明显扩展） 2 倍设计寿命期后无功能性障碍；如果损伤目视可见，外场跑道碎石：修理后不渗水；直径待定冲击点中心间距无明显损伤扩展除分层在重（密度待定 300 mm 复载荷下特有的“变圆”外，所速度待定有其他的扩展均视为明显扩展）
设计许用应变确定一般原则
组合受力状态下设计许用应变可采用单一受力状态设计许用应变几何叠加确定。外击损伤不严重的部位或对冲击损伤不敏感的部位。应根据具体情况确定该部位的设计许用值。飞机结构详细设计主要针对结构关键件或关键部位，以及高应变区危险部位进行的。为确保结构的完整性，要求确定的设计许用应变应包含更多的结构参数并体现出结构具体部位的设计要求。必要时还应进行结构件验证试验或修订给出具体结构部件的设计许用应变，如机翼根部区设计许用应变等。
(b)
文献中许用值和设计许用值的定义
• Composite Design (Tsai S W, 1988) : 许用值(Allowables) ：具有95%臵信度，用于设计的性能值： A 许用值是对于 99% 母体的最小值， B 许用值是对于 90%母体的最小值。
(b)
文献中许用值和设计许用值的定义
耐久性要求
区域低能量冲击损伤阻抗设计要求（工具坠落）损伤源损伤水平要求 2 倍设计寿命期内无功能性障碍或不超过 8 J 的冲击不需要结构修理，且不渗水； 12.7 mm 直径冲能量或冲击能量不不会由于一次 5.5 J 的冲击，产生击头低于 5.5 J 时产生目视可见损伤；低速的目视可见损伤无明显损伤扩展除分层在重复载（垂直于表面（2.5 mm 深凹坑）荷下特有的“变圆”外，所有其他的扩展均视为明显扩展） 2 倍设计寿命期后无功能性障碍；不超过 8 J 的冲击若损伤目视可见，场修理后不渗外能量或目视可见损水；与 1 区相同伤（ 2.5 mm 深凹无明显损伤扩展除分层在重复载（坑）荷下特有的“变圆”外，所有其他的扩展均视为明显扩展）

2013级工程力学专业上机试题(学生版) (2) - 副本

2013级工程力学专业《数学模型与数学实验》上机试题第一部分：验证试验试验要求：对每一行的语句后面加上注释，并将程序运行的结果放在程序后面第一题：clearsyms a b;c=[a b]';A=[89677,99215,109655,120333,135823,159878,182321,209407,246619,300670];B=cumsum(A); % 累加和n=length(A);for i=1:(n-1)C(i)=(B(i)+B(i+1))/2; % 平均数end %D=A;D(1)=[];D=D';E=[-C;ones(1,n-1)];c=inv(E*E')*E*D;c=c';a=c(1);b=c(2);%F=[];F(1)=A(1);for i=2:(n+10)F(i)=(A(1)-b/a)/exp(a*(i-1))+b/a ;endG=[];G(1)=A(1);for i=2:(n+10)G(i)=F(i)-F(i-1); %endt1=1999:2008;t2=1999:2018;Gplot(t1,A,'o',t2,G) %xlabel('年份')ylabel('利润')运行结果：G =1.0e+006 *Columns 1 through 90.0897 0.1790 0.1034 0.1196 0.1385 0.1602 0.1854 0.2146 0.2483Columns 10 through 180.2873 0.3325 0.3847 0.4452 0.5152 0.5962 0.6899 0.7984 0.9239Columns 19 through 201.0691 1.2371第二题：x=-7.5:0.5:7.5;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);R=sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;Z=sin(R)./R;mesh(X,Y,Z)第三题：function y=fra1(n);p1=[0;0];p2=[1;0];theta=87*pi/180;costh=cos(theta);sinth=sin(theta);costh2=costh*costh-sinth*sinth;sinth2=2*costh*sinth;p=0.3-sqrt(0.21)*cot(theta);h=sqrt(0.21)*csc(theta);y=[p1,p2];for i=1:nm=size(y,2);for j=m:-1:2u1=y(:,j-1);u2=y(:,j);du=u2-u1;if norm(du)>0.05v1=u1+du*p;v2=v1+[costh,-sinth;sinth,costh]*du*h;du=v2-v1;v3=v2+[costh2,sinth2;-sinth2,costh2]*du;last=size(y,2);y=[y(:,1:j-1),v1,v2,v3,y(:,j:last)];endendendplot(y(1,:),y(2,:))axis([-0.1,1.1,-0.1,0.5])axis equalaxis off(fra1(7); )ans =Columns 1 through 90 0.0210 0.0229 0.0247 0.0389 0.0401 0.0414 0.0762 0.07800 0 0.0349 0.0000 0.0000 0.0236 0.0000 0 0.0349Columns 10 through 180.0620 0.0579 0.0593 0.0202 0.0362 0.0376 0.0390 0.0783 0.07960.0366 0.0102 0.0369 0.0410 0.0410 0.0676 0.0410 0.0410 0.0646Columns 19 through 270.0405 0.0798 0.0806 0.0542 0.0807 0.0828 0.0846 0.1007 0.10210.0687 0.0687 0.0846 0.0874 0.0874 0.1265 0.0916 0.0916 0.1182Columns 28 through 360.1035 0.1427 0.1268 0.1282 0.1240 0.0849 0.0862 0.1255 0.08640.0916 0.0916 0.0899 0.0633 0.0896 0.0855 0.0619 0.0619 0.0578Columns 37 through 450.0872 0.1138 0.0874 0.0894 0.1036 0.1049 0.1061 0.1409 0.14210.0418 0.0418 0.0391 0.0000 0.0000 0.0236 0.0000 0.0000 0.0236Columns 46 through 540.1031 0.1424 0.1432 0.1168 0.1433 0.1454 0.1466 0.1859 0.14680.0277 0.0277 0.0437 0.0464 0.0464 0.0855 0.0619 0.0619 0.0578Columns 55 through 630.1477 0.1742 0.1478 0.1499 0.1847 0.1855 0.1591 0.1857 0.18770.0418 0.0418 0.0391 0.0000 0.0000 0.0159 0.0187 0.0187 0.0578Columns 64 through 720.1885 0.2151 0.1887 0.1907 0.2143 0.2163 0.2184 0.2343 0.23560.0418 0.0418 0.0391 0.0000 0.0000 0.0391 0.0000 0.0000 0.0264Columns 73 through 810.2370 0.2760 0.2778 0.2619 0.2577 0.2591 0.2200 0.2361 0.23750.0000 0 0.0349 0.0366 0.0102 0.0369 0.0410 0.0410 0.0676Columns 82 through 900.2388 0.2781 0.2794 0.2403 0.2796 0.2804 0.2540 0.2806 0.28260.0410 0.0410 0.0646 0.0687 0.0687 0.0846 0.0874 0.0874 0.1265Columns 91 through 990.2667 0.2625 0.2639 0.2248 0.2206 0.2640 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5310.6380 0.6352 0.6054 0.6347 0.6278 0.6014 0.6037 0.5968 0.57890.1549 0.1727 0.1696 0.1758 0.2195 0.2167 0.1726 0.2162 0.2143Columns 532 through 5400.5805 0.5758 0.5321 0.5329 0.5595 0.5331 0.5351 0.5617 0.56400.1845 0.2140 0.2094 0.1935 0.1935 0.1907 0.1516 0.1516 0.1957Columns 541 through 5490.5663 0.5842 0.5858 0.5874 0.6313 0.6049 0.6072 0.6003 0.58250.1516 0.1516 0.1814 0.1516 0.1516 0.1488 0.1047 0.1484 0.1465Columns 550 through 5580.5840 0.5794 0.5356 0.5377 0.5556 0.5572 0.5588 0.6027 0.58490.1167 0.1461 0.1416 0.1025 0.1025 0.1323 0.1025 0.1025Columns 559 through 5670.5864 0.5818 0.5380 0.5394 0.5834 0.5397 0.5406 0.5703 0.54080.0708 0.1003 0.0957 0.0693 0.0693 0.0647 0.0468 0.0468 0.0437Columns 568 through 5760.5430 0.5779 0.5787 0.5523 0.5788 0.5809 0.5817 0.6083 0.58190.0000 0.0000 0.0159 0.0187 0.0187 0.0578 0.0418 0.0418 0.0391Columns 577 through 5850.5839 0.6074 0.6095 0.6115 0.6274 0.6288 0.6302 0.6692 0.67000.0000 0.0000 0.0391 0.0000 0.0000 0.0264 0.0000 0.0000 0.0159Columns 586 through 5940.6436 0.6701 0.6722 0.6458 0.6389 0.6412 0.6233 0.6187 0.62020.0187 0.0187 0.0578 0.0606 0.0170 0.0611 0.0629 0.0334 0.0633Columns 595 through 6030.5765 0.6030 0.6054 0.6077 0.6256 0.6272 0.6287 0.6727 0.67480.0678 0.0678 0.1119 0.0678 0.0678 0.0977 0.0678 0.0678 0.1069Columns 604 through 6120.6569 0.6522 0.6538 0.6101 0.6280 0.6296 0.6311 0.6751 0.67650.1088 0.0793 0.1091 0.1137 0.1137 0.1435 0.1137 0.1137 0.1401Columns 613 through 6210.6328 0.6767 0.6777 0.6481 0.6778 0.6801 0.6810 0.7075 0.68110.1447 0.1447 0.1626 0.1657 0.1657 0.2094 0.1935 0.1935 0.1907Columns 622 through 6300.6832 0.7097 0.7120 0.7143 0.7323 0.7339 0.7354 0.7794 0.75300.1516 0.1516 0.1957 0.1516 0.1516 0.1814 0.1516 0.1516 0.1488Columns 631 through 6390.7553 0.7484 0.7305 0.7321 0.7274 0.6837 0.6857 0.7037 0.70520.1047 0.1484 0.1465 0.1167 0.1461 0.1416 0.1025 0.1025 0.1323Columns 640 through 6480.7068 0.7508 0.7329 0.7345 0.7298 0.6861 0.6875 0.7314 0.68770.1025 0.1025 0.1006 0.0708 0.1003 0.0957 0.0693 0.0693 0.0647Columns 649 through 6570.6887 0.7184 0.6888 0.6911 0.7146 0.7167 0.7187 0.7346 0.73600.0468 0.0468 0.0437 0.0000 0.0000 0.0391 0.0000 0.0000 0.0264Columns 658 through 6660.7374 0.7764 0.7784 0.7606 0.7559 0.7574 0.7137 0.7317 0.73320.0000 0.0000 0.0391 0.0409 0.0115 0.0413 0.0459 0.0459 0.0757Columns 667 through 6750.7348 0.7788 0.7801 0.7364 0.7804 0.7813 0.7518 0.7815 0.78380.0459 0.0459 0.0723 0.0769 0.0769 0.0947 0.0978 0.0978 0.1416Columns 676 through 6840.7858 0.8038 0.8053 0.8069 0.8509 0.8330 0.8346 0.8299 0.78620.1025 0.1025 0.1323 0.1025 0.1025 0.1006 0.0708 0.1003 0.0957Columns 685 through 6930.7876 0.8315 0.7878 0.7887 0.8185 0.7889 0.7912 0.8071 0.80850.0693 0.0693 0.0647 0.0468 0.0468 0.0437 0.0000 0.0000 0.0264Columns 694 through 7020.8099 0.8488 0.8502 0.8065 0.8504 0.8514 0.8218 0.8515 0.85380.0000 0.0000 0.0264 0.0310 0.0310 0.0489 0.0520 0.0520 0.0957Columns 703 through 7110.8552 0.8992 0.8555 0.8564 0.8861 0.8566 0.8588 0.8978 0.89870.0693 0.0693 0.0647 0.0468 0.0468 0.0437 0.0000 0.0000 0.0179Columns 712 through 7200.8692 0.8989 0.9012 0.9021 0.9319 0.9023 0.9046 0.9309 0.93320.0210 0.0210 0.0647 0.0468 0.0468 0.0437 0.0000 0.0000 0.0437Columns 721 through 7220.9355 1.00000.0000 0第四题：clear;t=1:9;d1=[12.51 13.54 15.60 15.92 20.64 24.53 30.24 50.00 36.34]; d2=[9.87 20.54 32.21 40.50 48.31 64.51 72.32 85.98 89.77]; d3=[10.11 8.14 14.17 10.14 40.50 39.45 60.11 70.13 40.90]; plot(t,d1,’r.-’,t,d2,’gx:’,t,d3,’m*-.’);title(‘time&data’);xlabel(‘time’);ylabel(‘data’);axis([0 10 0 100]);text(6.5,25.5,’\leftarrowdata1’);text(3,43.8,’data2\rightarrow’);text(4.8,30.5,’\leftarrowdata3’);。

复合材料力学课后答案

复合材料力学课后答案1. 引言。

复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，具有优良的综合性能，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。

复合材料力学是研究复合材料在受力作用下的力学性能和行为的学科，对于了解复合材料的性能和设计工程结构具有重要意义。

本文将针对复合材料力学课后习题进行解答，帮助学生加深对复合材料力学的理解。

2. 课后答案。

2.1. 什么是复合材料？复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，通过各种方式相互作用形成一种新的材料。

复合材料通常由增强相和基体相组成，增强相起到增强和刚度作用，基体相起到传递载荷和保护增强相的作用。

2.2. 复合材料的分类有哪些？根据增强相的形式，复合材料可以分为颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料和层合板复合材料；根据基体相的形式，复合材料可以分为金属基复合材料、塑料基复合材料和陶瓷基复合材料。

2.3. 复合材料的力学性能有哪些？复合材料的力学性能包括强度、刚度、韧性、疲劳性能等。

其中，强度是指材料抵抗外部力量破坏的能力；刚度是指材料抵抗形变的能力；韧性是指材料抵抗断裂的能力；疲劳性能是指材料在循环载荷下的耐久性能。

2.4. 复合材料的力学行为受哪些因素影响？复合材料的力学行为受到多种因素的影响，包括增强相的类型、含量和排布方式，基体相的类型和性能，界面的结合情况，制备工艺等因素都会对复合材料的力学行为产生影响。

2.5. 复合材料的应用领域有哪些？复合材料由于其优良的性能，在航空航天、汽车、建筑、体育器材等领域得到了广泛的应用。

例如，航空航天领域的飞机机身、汽车领域的碳纤维车身、建筑领域的钢-混凝土复合梁等都是复合材料的典型应用。

3. 结论。

通过对复合材料力学课后习题的解答，可以加深学生对复合材料力学的理解，帮助他们更好地掌握复合材料的基本概念、分类、力学性能、影响因素和应用领域。

同时，也可以引导学生将理论知识应用到实际工程中，为未来的工程实践打下坚实的基础。

《复合材料》习题及答案 (2)

《复合材料》习题及答案第一章1、材料科技工作者的工作主要体现在哪些方面？（简答题）①发现新的物质，测试新物质的结构和性能；②由已知的物质，通过新的制备工艺，改善其微观结构，改善材料的性能；③由已知的物质进行复合，制备出具有优良特性的复合材料。

2、复合材料的定义（名词解释）复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。

3、复合材料的分类（填空题）⑴按基体材料分类①聚合物基复合材料；②金属基复合材料；③无机非金属基复合材料。

⑵按不同增强材料形式分类①纤维增强复合材料：②颗粒增强复合材料；③片材增强复合材料；④叠层复合材料。

4、复合材料的结构设计层次（简答题）⑴一次结构：是指由基体和增强材料复合而成的单层复合材料，其力学性能取决于组分材料的力学性能，各相材料的形态、分布和含量及界面的性能；⑵二次结构：是指由单层材料层合而成的层合体，其力学性能取决于单层材料的力学性能和铺层几何（各单层的厚度、铺设方向、铺层序列）；⑶三次结构：是指工程结构或产品结构，其力学性能取决于层合体的力学性能和结构几何。

5、复合材料设计分为三个层次：（填空题）①单层材料设计；②铺层设计；③结构设计。

第二章1、复合材料界面对其性能起很大影响，界面的机能可归纳为哪几种效应？（简答题）①传递效应：基体可通过界面将外力传递给增强物，起到基体与增强体之间的桥梁作用。

②阻断效应：适当的界面有阻止裂纹的扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。

③不连续效应：在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象。

④散热和吸收效应：光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收。

⑤诱导效应：复合材料中的一种组元的表面结构使另一种与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生变化。

2、对于聚合物基复合材料，其界面的形成是在材料的成型过程中，可分为两个阶段（填空题）①基体与增强体的接触与浸润；②聚合物的固化。

3、界面作用机理界面作用机理是指界面发挥作用的微观机理。

复合材料原理作业及解答

b、证明偶联剂在玻璃纤维/树脂界面上的偶联效果一定有部分（或者是主要的）不是由界面的物理吸附所提供，而是存在着更为本质的因素在起作用。
12、解释化学键理论与优先吸附理论，并指出其成功之处与不足之处。
(P40-41) (1) 化学键理论认为：基体树脂表面的活性官能团与增强体表面的官能团能起化学反应。因此树脂基体与增强体之间形成化学键的结合，界面的结合力是主价键力的作用。偶联剂正是实现这种化学键结合的架桥剂。
9、为什么玻璃纤维表面常常吸附一层水分子？（P35)
吸附水与玻璃纤维中的碱金属或碱土金属反应：
~ Si OD H2O ~ Si OH D OH
式中D代表碱金属
碱性
SiO2骨架破坏
~ Si O Si ~ OH ~ Si OH ~ Si O
继续与水反应
~ Si O H 2O ~ Si OH OH
分与树脂有良好的相容性，可以大大改善树脂对增强体的浸润；同时，由于优先吸附作用，在界面上可以形成所谓的“柔性层”，此“柔性层”极可能是一种欠固化的树脂层，它是“可塑的”，可以起到松弛界面上应力集中的作用，故可以防止界面粘脱。
6、复合材料的界面层，除了在性能和结构上不同于相邻两组分相外，还具有哪些特点；(P19-20) (1)具有一定的厚度； (2)性能在厚度方向上有一定的梯度变化； (3)随环境条件变化而改变。
7 偶联剂官能团对固化体系热效应及内耗峰影响的原因？(P31) 1）、官能团参与反应； 2）、优先吸附引起的现象。
分类：线性和非线性两大类，线性效应与非线性效应又分为若干小类相抵效应
相乘效应诱导效应共振效应系统效应
4、如何利用相乘效应使复合材料具有“磁阻效应”？(P7)
磁致伸缩效应压阻效应磁阻效应

2013年9月份考试工程力学(一)第三次作业

2013年9月份考试工程力学（一）第三次作业一、填空题（本大题共10分，共 5 小题，每小题 2 分）1. 剪切变形时，横截面上的应力为 ______ （“剪应力”或“正应力”）。

2. 对于矩形截面梁，出现最大剪应力的点处，其正应力力 ______ 。

3. 所谓平衡，就是指物体在力的作用下相对于惯性参考系保持 ______ 。

4. 二力平衡和作用反作用定律中的两个力，都是等值、反向、共线的，所不同的是 ______ 。

5. ______ 是指与力偶系等效的一个力偶。

二、计算题（本大题共60分，共 6 小题，每小题 10 分）1. 在边长为a的正六面体的对角线上作用一力F，如图所示。

试求该力分别在x、y、z轴上的投影。

2. 分别计算图示的F1、F2对O点的力矩。

3. 图示的简支梁AB ，在 C 点处受到集中力偶作用，尺寸a 、b 和l 均为已知，试作出梁的弯矩图。

4. 物块重W=1500N，放于倾角为30°的斜面上，它与斜面间的静摩擦因数为μs=0.2，动摩擦因数μ=0.18 。

物块受水平力F1=400N作用，如图所示。

问物块是否静止，并求此时摩擦力的大小与方向。

5. 图示的悬臂梁AB，长为l，受均布载荷q的作用，求梁各横截面上的内力。

6. 试校核如图所示带式输送机传动系统中从动齿轮与轴的平键联接的强度。

由已知轴头的直径d＝48mm，A型平键的尺寸为b＝14mm，h＝9mm，L＝45mm，传递的转矩MT ＝l81481 N·mm，键的许用切应力[τ]＝60MPa，许用挤压应力[σjy]＝130MPa。

三、问答题（本大题共30分，共 3 小题，每小题 10 分）1. 力与力偶有什么异同？2. 什么是光滑铰链约束？3. 力的平移定理的含义是什么？答案：一、填空题（10分，共 5 题，每小题 2 分）1.参考答案：剪应力解题方案：剪切变形评分标准：回答完整正确得3分2.参考答案：解题方案：矩形截面梁的剪应力评分标准：回答完整正确得3分3.参考答案：静止或作匀速直线运动平衡评分标准：回答完整正确得3分4.参考答案：前者作用在同一刚体上；后者分别作用在两个物体上解题方案：二力平衡和作用反作用定律评分标准：回答完整正确得3分5.参考答案：合力偶解题方案：力偶评分标准：二、计算题（60分，共 6 题，每小题 10 分）1.参考答案：解题方案：评分标准：2.参考答案：评分标准：3.参考答案：解题方案：先求A、B处的约束反力、分段建立弯矩方程、分段绘制弯矩图。

复合材料力学上机作业

《复合材料力学》课程上机指导书（力学121-2）河北工业大学机械学院力学系2015年9月目录作业1 单向板刚度及柔度的计算 (1)作业2 单向板的应力、应变计算 (2)作业3 绘制表观工程常数随的变化规律 (3)作业4 绘制强度准则的理论曲线（包络线） (4)作业5 层合板的刚度计算 (5)作业6 层合板的强度计算 (6)附录作业提交说明……………………………………………. . 7作业1 单向板刚度及柔度的计算一、要求（1）选用FORTRAN 、VB 、MAPLE 或MATLAB 编程计算下列各题；（2）上机报告内容：源程序、题目内容及计算结果；（3）材料工程常数的数值参考教材自己选择；（4）上机学时：2学时。

二、题目1、已知单层板材料工程常数1E ，2E ，12G ，计算柔度矩阵[S ]和刚度矩阵[Q ]。

（玻璃/环氧树脂单层板材料的M Pa 1090.341⨯=E ，M Pa 1030.142⨯=E ，M Pa 1042.0412⨯=G ，25.021=μ）2、已知单层板材料工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，计算柔度矩阵][S 和刚度矩阵][Q 。

（M Pa 1090.341⨯=E ，M Pa 1030.142⨯=E ，M Pa 1042.0412⨯=G ，25.021=μ，︒=30θ）作业2 单向板的应力、应变计算一、要求1、选用FORTRAN 、VB 、MAPLE 或MATLAB 编程计算下列各题；2、上机报告内容：源程序、题目内容及计算结果；3、材料工程常数的数值请参考教材, 自己选择；4、上机学时：2学时。

二、题目1、已知单层板的应力x σ、y σ、xy τ，工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，求x ε、y ε、xy γ；1σ、2σ、12τ；1ε、2ε、12γ。

（知︒=30θ，应力M Pa 160=x σ，M Pa 60=y σ，M Pa 20=xy τ，工程常数M Pa 1090.341⨯=E ，M Pa 1030.142⨯=E ，M Pa 1042.0412⨯=G ，25.021=μ，︒=30θ）2、已知1σ、2σ、12τ，工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，求1ε、2ε、12γ；x ε、y ε、xy γ；x σ、y σ、xy τ。

复合材料作业1

复合材料作业、作业1.证明横观各向同性材料泊松比的限制条件：2112(')'E E νν-<<式中,E ν为各向同性面（1O2面）的弹性模量和泊松比，31323==',E =E'ννν 。

解：已知应变能密度表达式：1111W {}{}={}[S]{}{}[C]{}2222T T T i i σεσεσσεε===由于热力学的限制，应力做功的总和必为正值，因此[C][S]和是正定矩阵。

因此，[S]的对角元素须是正值，即 112233445566S ,S ,S ,S ,S ,S >0，由各向异性材料的弹性常数与柔度系数关系：131********111213222212223313233331323344235566311210001000000000100000000000100000000001000000100E E E S S S E E E S S S E E E S S S S G S S G G νννννν--⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪-- ⎪⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪-- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭可以得到： 123233112E ,E ,E ,G ,G ,G >0，因正定矩阵行列式必须为正，得到12211331233212233112312=0E E E ννννννννν----∆>由于123E ,E ,E 0>，只需122113312332122331120ννννννννν----> （1）由横观各向同性性质: 1122121211==S S E E E E E =⇒=⇒ 3'E E =由[S]的对称性质：122111221122121122==ES S E E E νννννν--=⇒=⇒= 1331113311331133=''E E S S E E E E ννννν--=⇒=⇒= 2332223322332233=''E ES S E E E E ννννν--=⇒=⇒= 将上述性质代入（1）式，得到222222242222221(')(')2(')()0'''[+(')]12(')(')()0'''[+(')](1('))0''112(')'E E E E E E E E EE E E E EE E EE νννννννννννννν---->⇒-+-+>⇒-+->⇒-<<-设 22(')'Ex E ν= 可看出0x > 由不等式1x 2(x 0)x +≥> 可知1111x x x -≤-< 即 22112(')'2(')'E E E E νν-<ν 的范围为2112(')'E E νν-<<证毕。

《复合材料力学》试题

《复合材料力学》考试题1．已知玻璃/环氧单向复合材料，玻璃纤维E f =7.5×104MPa，环氧E m =3.5×103MPa。

求V f 分别为30%和70%时复合材料的E1和E2，试用串联、并联公式计算之。

2．已知E1 =60GPa，E2 =20GPa，μ21 =0.25，G12 =10GPa，X t =X c =1000MPa，Y t =50MPa，Y c =150MPa，S=50MPa，规则对称角铺设层合板[±45º]s受单向力N x作用。

试采用局部刚度消减法和Tsai-Hill失效判别式，确定层合板极限荷载（N x /t）。

1．已知玻璃/环氧单向复合材料，玻璃纤维E f =7.0×104MPa，环氧E m =3.0×103MPa。

求V f 分别为30%和70%时复合材料的E1和E2，试用串联、并联公式计算之。

2．已知E1 =55GPa，E2 =17.5GPa，μ21 =0.25，G12 =10GPa，X t =X c =1000MPa，Y t =50MPa，Y c =150MPa，S=50MPa，规则对称角铺设层合板[±45º]s受单向力N x作用。

试采用局部刚度消减法和Tsai-Hill失效判别式，确定层合板极限荷载（N x /t）。

1．已知玻璃/环氧单向复合材料，玻璃纤维E f =8.0×104MPa，环氧E m =4.0×103MPa。

求V f 分别为30%和70%时复合材料的E1和E2，试用串联、并联公式计算之。

2．已知E1 =65GPa，E2 =22GPa，μ21 =0.25，G12 =10GPa，X t =X c =1000MPa，Y t =50MPa，Y c =150MPa，S=50MPa，规则对称角铺设层合板[±45º]s受单向力N x作用。

试采用局部刚度消减法和Tsai-Hill失效判别式，确定层合板极限荷载（N x /t）。