复合材料结构与修理PPT课件
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《复合材料结构设计》PPT课件
传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
开关键Байду номын сангаас
传统机械按键设计要点：
1.合理的选择按键的类型，尽量选择 平头类的按键，以防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议 留0.05~0.1mm，以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计算累积公
差，以防按键手感不良。
§4.3 层合板与层合件设计
4.3.4 变厚度层合板设计
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§4.2 设计选材与设计许用值确定
4.2.2 设计许用值的定义与确定原则
金属材料设计许用值以应力表示，称设计许用应力 ；复合材料 结构的设计许用值选择应变，称设计许用应变。
确定设计许用值的一般原则： ★ 结构的拉伸设计许用值主要取决于含孔试样的许用值，结
构的压缩设计许用值主要取决于含冲击损伤试样的许用值。 ★ 薄蒙皮或薄面板蜂窝夹层结构设计许用值的确定，还需根
§4.4 夹层结构设计
4.4.1 夹层结构的破 坏模式与设计 准则
（1）夹层结构破坏模式
37
§4.4 夹层结构设计
4.4.1 夹层结构的破坏模式与设计准则
（2）夹层结构设计准则
◆ 在设计载荷下，面板的面内应力应小于材料强度，或在设计载荷下，面 板应变小于设计许用应变；
◆ 芯子应有足够的厚度（高度）及刚度 ； ◆ 芯子应有足够的弹性模量和平压强度，以及足够的芯子与面板平拉强度； ◆ 面板应足够厚，蜂窝芯格尺寸应合理； ◆ 应尽量避免夹层结构承受垂直于面板的平拉或平压局部集中载荷； ◆ 胶粘剂必须具有足够的胶接强度，同时还要考虑耐环境性能和老化性能； ◆ 碳纤维层合面板与铝蜂窝芯子胶接面要注意防止电偶腐蚀问题； ◆ 对雷达罩等有特殊要求的夹层结构，面板、芯子和胶粘剂选择必须考虑 电性能、阻燃、毒性和烟雾等特殊设计要求。
复合材料pdfPPT课件
复合材料的热膨胀系数通常低于单一材料，使其在温度变化时能保 持较好的尺寸稳定性。
良好的热导性
某些复合材料具有良好的热导性，适用于需要散热或传热的场合。
耐高温性能
通过选择合适的基体和增强材料，复合材料可以在高温环境下保持 较好的力学性能。
电学性能
绝缘性能
大多数复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气 和电子设备中。
后处理与加工
固化处理
对成型的复合材料进行加热或自然固化，使其达到所需的物理和化 学性能。
机械加工
对固化后的复合材料进行切割、钻孔、打磨等机械加工，以满足产 品形状和尺寸的要求。
表面处理
对复合材料表面进行喷漆、电镀、阳极氧化等处理，以提高其耐腐蚀 性、装饰性等性能。
04
复合材料的性能特点
力学性能
成型工艺
手糊成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层纤 维布或毡，再涂刷一层树脂，如此反复
直至达到所需厚度。
模压成型
将预浸料或纤维与树脂混合物放入模 具中，在加热和加压的条件下固化成
型。
喷射成型
将树脂和固化剂分别通过喷嘴喷到模 具上，同时用喷枪将纤维切断并喷到 树脂中，形成复合材料层。
注射成型
将树脂和固化剂混合后注入到装有纤 维的模具中，然后在一定温度和压力 下固化成型。
复合材料的组成与结构
基体材料
聚合物基体
如环氧树脂、聚酰亚胺等，具有良好的可加工性和韧 性。
金属基体
如铝、镁、钛等合金，具有高比强度和优异的导电导 热性能。
陶瓷基体
如氧化铝、氮化硅等，具有高温稳定性和耐磨损性。
增强材料
纤维增强材料
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比 强度和模量。
良好的热导性
某些复合材料具有良好的热导性，适用于需要散热或传热的场合。
耐高温性能
通过选择合适的基体和增强材料，复合材料可以在高温环境下保持 较好的力学性能。
电学性能
绝缘性能
大多数复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气 和电子设备中。
后处理与加工
固化处理
对成型的复合材料进行加热或自然固化，使其达到所需的物理和化 学性能。
机械加工
对固化后的复合材料进行切割、钻孔、打磨等机械加工，以满足产 品形状和尺寸的要求。
表面处理
对复合材料表面进行喷漆、电镀、阳极氧化等处理，以提高其耐腐蚀 性、装饰性等性能。
04
复合材料的性能特点
力学性能
成型工艺
手糊成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层纤 维布或毡，再涂刷一层树脂，如此反复
直至达到所需厚度。
模压成型
将预浸料或纤维与树脂混合物放入模 具中，在加热和加压的条件下固化成
型。
喷射成型
将树脂和固化剂分别通过喷嘴喷到模 具上，同时用喷枪将纤维切断并喷到 树脂中，形成复合材料层。
注射成型
将树脂和固化剂混合后注入到装有纤 维的模具中，然后在一定温度和压力 下固化成型。
复合材料的组成与结构
基体材料
聚合物基体
如环氧树脂、聚酰亚胺等，具有良好的可加工性和韧 性。
金属基体
如铝、镁、钛等合金，具有高比强度和优异的导电导 热性能。
陶瓷基体
如氧化铝、氮化硅等，具有高温稳定性和耐磨损性。
增强材料
纤维增强材料
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比 强度和模量。
《复合材料的维修》PPT课件
2021/4/24
24
（2）过渡性修理
这种修理主要针对有时间限制的许可损伤和可修
理的损伤，因不具备永久性修理的条件而进行的过渡
性修理。该修理要求恢复部件的强度，但不能恢复部
件的耐久性，它有不同于原始部件的检查间隔和检查
方法，最终也要被永久性修理所取代。这种修理也叫
“B级过渡性修理”。
（3）永久性修理
直径大于50mm，开胶直径75mm，层压板分层直径大 于75mm时，报废不再修理。
对于重要的复合材料构件，有专门的技术文件控 制损伤的大小，该文件与设计图纸配套使用，以保证 产品的质量。但一般还是由《结构修理手册》提供。
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16
第五节 复合材料修理的分类
从不同的角度，复合材料的修理方法不同，主要 有如下几种分类方法：
表面损伤的修理方法： ——用树脂填充划伤、刻痕，固化后磨平、涂漆； ——2021用/4/24混合物（相当于腻子）填充吹沙后的损伤区；31
图3-1 2021/4/24 表面划伤对拉伸强度的影响
32
——用清洁剂清洗凹陷区，后用胶黏剂填充，固化后
去除多余物，如需补漆再涂刷底漆面漆；
——将冷树脂注射到气泡或分层区，室温固化。该法只
适用于﹤25mm的损伤区。固化时可用重物或夹紧法对
构件施加压力。
第二节 分层的修理
构件边缘是最易出现损伤的区域。边缘开胶和分
层可采用树脂注射法或混合物填充法进行修理，固化
时要施加压力。该法已广泛用于碳纤维复合材料的边
2021/4/24
33
缘分层修理。层压板内的分层可采用抽钉法修理。 见图3-2
2021/4/24
图3-2 分层修理
34
复合材料PPT课件
陶瓷隔音材料
生物陶瓷
能自然降解的红陶
纳米层状无机抗菌防菌 功能鞋垫、保健袜
蜂窝陶瓷
堇青石蜂窝陶瓷外观
联想.质疑
运动员在撑杆跳项目中使用的撑杆极富 弹性,这三种材料能满足要求吗? “神州五号”载人飞船穿过大气层时,外 壳和大气层摩擦产生几千摄氏度的高温, 这些材料又能否经受这种考验而使飞船 安然无恙?
4.航天航空领域中的复合材料的基体和增强体分别 是什么?有什么性能?
形 形 色 色 的 复 合
你知道吗
还有哪些复合材料?
请你谈谈复合材料在社会发展 中的作用?
环保复合材料制造的组合式轻体粮仓来自小结
认识复合材料的组成和特性。 了解常见复合材料的基体和增强体,在生 产生活及航天航空领域中的应用。 认识到化学研究在人类社会的发展中起到 举足轻重的作用。
再
见
1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。 2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。 4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了? 7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更失败。1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。 2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。 4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了? 7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。14、成长是一场和自己的比赛，不要担心别人会做得比你好，你只需要每天都做得比前一天好就可以了。 15、最终你相信什么就能成为什么。因为世界上最可怕的二个词，一个叫执着，一个叫认真，认真的人改变自己，执着的人改变命运。只要在路上，就没有到不了的地方。 16、你若坚持，定会发光，时间是所向披靡的武器，它能集腋成裘，也能聚沙成塔，将人生的不可能都变成可能。 17、人生，就要活得漂亮，走得铿锵。自己不奋斗，终归是摆设。无论你是谁，宁可做拼搏的失败者 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更5、别着急要结果，先问自己够不够格，付出要配得上结果，工夫到位了，结果自然就出来了。 6、你没那么多观众，别那么累。做一个简单的人，踏实而务实。不沉溺幻想，更不庸人自扰。 7、别人对你好，你要争气，图日后有能力有所报答，别人对你不好，你更要争气望有朝一日，能够扬眉吐气。 8、奋斗的路上，时间总是过得很快，目前的困难和麻烦是很多，但是只要不忘初心，脚踏实地一步一步的朝着目标前进，最后的结局交给时间来定夺。 9、运气是努力的附属品。没有经过实力的原始积累，给你运气你也抓不住。上天给予每个人的都一样，但每个人的准备却不一样。不要羡慕那些总能撞大运的人，你必须很努力，才能遇上好运气。 10、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。失败。11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德 12、你们要学习思考，然后再来写作。——布瓦罗 13、在寻求真理的长河中，唯有学习，不断地学习，勤奋地学习，有创造性地学习，才能越重山跨峻岭。——华罗庚 14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。——莱杰 15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基 16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁 17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东 18、只要愿意学习，就一定能够学会。——列宁 19、如果学生在学校里学习的结果是使自己什么也不会创造，那他的一生永远是模仿和抄袭。——列夫· 托尔斯泰 20、对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机。——赞科夫 21、游手好闲地学习，并不比学习游手好闲好。——约翰· 贝勒斯 22、读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，自然哲学使人精邃，伦理学使人庄重，逻辑学使人善辩。——培根 23、我们在我们的劳动过程中学习思考，劳动的结果，我们认识了世界的奥妙，于是我们就真正来改变生活了。——高尔基 24、我们要振作精神，下苦功学习。下苦功，三个字，一个叫下，一个叫苦，一个叫功，一定要振作精神，下苦功。——毛泽东 25、我学习了一生，现在我还在学习，而将来，只要我还有精力，我还要学习下去。——别林斯基、学习外语并不难，学习外语就像交朋友一样，朋友是越交越熟的，天天见面，朋友之间就亲密无间了。——高士其 2、对世界上的一切学问与知识的掌握也并非难事，只要持之以恒地学习，努力掌握规律，达到熟悉的境地，就能融会贯通，运用自如了。——高士其 3、学和行本来是有联系着的，学了必须要想，想通了就要行，要在行的当中才能看出自己是否真正学到了手。否则读书虽多，只是成为一座死书库。——谢觉哉、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。 13、你想过普通的生活，就会遇到普通的挫折。你想过最好的生活，就一定会遇上最强的伤害。这个世界很公平，想要最好，就一定会给你最痛。
复合材料结构修理-6.2 复合材料结构修理方法
冷修理
• 在室温下固化的修理又称为冷修理。冷修 理应用于受力不大、不重要的复合材料结 构修理。有的时候，冷修理也采用加热固 化，但通常加热温度不超过１５０F，加热 的主要目的是为了缩短树脂的固化时间。 注意，冷修理不能用在高应力区和主要结 构件的修理上。
热修理
• 非室温固化的加热固化修理又称为热修理。 通常加热的温度有２００～２３０F、２５ ０F和３５０F三种。其中２００～２３０F 温度适用于采用湿铺层料的修理，２５０F 和３５０F两种温度适用于采用预浸料的修 理。通常，复合材料主要结构都采用热修 理。热修理能够恢复原结构符合适航要求 的强度。采用热修理时，修理用的材料要 与所取固化的温度相适应。
5.机械连接修理
• 机械连接修理（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌ
是指在损伤结构表面采用螺栓或铆钉固定 一外部加强补片，使损伤结构遭到破坏的 载荷传递路线得以重新恢复的一种修理方 法。机械连接修理一般用于层合板的损伤 修理，加强补片与被连接件的结合面常用 同时涂胶黏剂胶接。
副翼复合材料层合板修理方案
修理工作流程
4. 胶接连接修理
• 复合材料结构修理多数采用胶接修理，胶接修理 适用于薄件或者较薄件的修理。广义的胶接连接 修理包括前面所述的铺层修理、注胶和填胶修理 等。这里介绍相对狭义的胶接连接修理。胶接连 接修理是指对一个构件因损坏断裂成两个部分或 者原来胶接连接的构件之间出现脱胶损伤，以特 定的连接形式，通过胶粘剂，使之连接成一体， 恢复其功能的修理方法。有的情况下，胶接修理 还需与机械连接修理一起对损伤实施修理。
第6章 飞机复合材料结构修理
6.2 复合材料结构修理方法
修理方法
• • • • 铺层修理 注胶与填胶修理 胶接修理和机械 连接修理
《复合材料》PPT课件
增韧机理。
（4）纤维桥接（Fiber Bridge） 对于特定位向和分布的纤维，裂纹很难偏转， 只能沿着原来的扩展方向继续扩展。这时紧靠裂 纹尖端处的纤维并未断裂，而是在裂纹两岸搭起 小桥，使两岸连在一起。这会在裂纹表面产生一 个压应力，以抵消外加应力的作用，从而使裂纹 难以进一步扩展，起到增韧作用。
散凝状。即在浆体中呈弥散分布。
采用浆体浸渍法也可制备连续纤维增韧陶瓷
基复合材料。
浆体法制备陶瓷基复合材料示意图
9.2.3反应烧结法
用此方法制备陶瓷基复合材料，除基体材料
几乎无收缩外，还具有以下优点：
（1）增强剂的体积比可以相当大；
（2）可用多种连续纤维预制体；
（3）大多数陶瓷基复合材料的反应烧结温度低于
（3）纤维拔出（Pull – out） 纤维拔出是指靠近裂纹尖端的纤维在外应力作用 下沿着它和基体的界力松弛，从而减缓
了裂纹的扩展。纤维拔出需外力做功，因此起到增韧
作用。
纤维拔出能总大于纤维脱粘能，纤维拔出的增韧
效果要比纤维脱粘更强。因此，纤维拔出是更重要的
液、溶胶、凝胶等过程而固化，再经热处理生成氧
化物或其它化合物固体的方法。该方法可控制材料
的微观结构，使均匀性达到微米、纳米甚至分子量
级水平。
（1）Sol – Gel法制备SiO2陶瓷原理如下：
Si(OR)4 + 4 H2O Si(OH)4+ 4 ROH
Si(OH)4 SiO2 + 2 H2O
工艺流程：
原料（陶瓷粉末、增强剂、粘结剂和助烧剂）
均匀混合（球磨、超声等） 冷压成形
（热压）烧结
适用于颗粒、晶须和短纤维增韧陶瓷基复合材料。
9.2.2浆体法（湿态法） 为了克服粉末冶金法中各组元混合不均的问 题，可采用浆体（湿态）法制备颗粒、晶须和短
材料导论第十四章复合材料ppt课件
混凝土＝水泥+砂+石
复合材料的种类
金属基
陶瓷基
按基体相分
聚合物基
水泥基
复 合 材
按增强相 的形态分
颗粒增强 纤维增强 晶须增强
碳纤维 玻璃纤维 有机纤维
复合纤维
料
编织物增强
按用途分
结构复合材料 承受载荷，作为承力结构使用
功能复合材料
电、磁、光、热、声、摩 擦、阻尼、化学分离性能
复合材料的特点
多相: 至少两相 复合效应：不仅保留了原组成材料的特色，而且
3、石墨/镁复合材料
这种材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具 有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石 墨纤维的润湿性。
金属基复合材料
长纤维增强金属基复合材料
4、碳化硅/钛复合材料
碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反 应小，润湿性好。
主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。
5、氧化铝/铝复合材料
氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度， 且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于 汽车发动机活塞和其他发动机零件。
金属基复合材料
1、氧化铝/铝复合材料
短纤维/晶须增强金属基复合材料 2、碳化硅/铝复合材料 3、氧化铝/镍复合材料
突出特点
性树脂基体—热塑性玻璃钢。
密度低：1.6～2.0g/cm3；
比强度高：较最高强度的合金钢还高3倍；
耐烧蚀
耐腐蚀
应用
航空航天工业：如雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。 火箭：发动机壳体、喷管。 汽车工业：如汽车车身、保险杠、车门、挡泥板、灯罩、内部装饰件等。 石油化工工业：如玻璃钢贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等
复合材料的种类
金属基
陶瓷基
按基体相分
聚合物基
水泥基
复 合 材
按增强相 的形态分
颗粒增强 纤维增强 晶须增强
碳纤维 玻璃纤维 有机纤维
复合纤维
料
编织物增强
按用途分
结构复合材料 承受载荷，作为承力结构使用
功能复合材料
电、磁、光、热、声、摩 擦、阻尼、化学分离性能
复合材料的特点
多相: 至少两相 复合效应：不仅保留了原组成材料的特色，而且
3、石墨/镁复合材料
这种材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具 有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石 墨纤维的润湿性。
金属基复合材料
长纤维增强金属基复合材料
4、碳化硅/钛复合材料
碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反 应小，润湿性好。
主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。
5、氧化铝/铝复合材料
氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度， 且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于 汽车发动机活塞和其他发动机零件。
金属基复合材料
1、氧化铝/铝复合材料
短纤维/晶须增强金属基复合材料 2、碳化硅/铝复合材料 3、氧化铝/镍复合材料
突出特点
性树脂基体—热塑性玻璃钢。
密度低：1.6～2.0g/cm3；
比强度高：较最高强度的合金钢还高3倍；
耐烧蚀
耐腐蚀
应用
航空航天工业：如雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。 火箭：发动机壳体、喷管。 汽车工业：如汽车车身、保险杠、车门、挡泥板、灯罩、内部装饰件等。 石油化工工业：如玻璃钢贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等
复合材料PPT课件
2021/6/16
6
钢筋混凝土
• 是建筑的基本材料。
• 钢筋混凝土大体上是混凝土（沙砾、碎石、 水泥混合而成）嵌进钢筋骨架而构成的。
2021/6/16
7
玻璃纤维强化塑料
• 玻璃又硬又脆，一敲即碎，在其中嵌入薄
金属箔可以得到强化玻璃。有时候玻璃纤
维也嵌在塑料里，称为玻璃纤维强化塑料。
快艇艇身就是用这种材料制成的。
2021/6/16
3
什么是塑钢？
• 塑钢是以聚氯乙烯（PVC）树脂为主要原 料，加上一定比例的稳定剂、着色剂、填 充剂、紫外线吸收剂等，经挤出成型材， 同时为增强型材的刚性，超过一定长度的 型材空腔内需要填加钢衬（加强筋），这 样制成的材料称之为塑钢。
2021/6/16
4
三夹板
• 由薄木板胶合而成，各层的木纹（纤维） 方向互相交错，因此特别坚固，不易破裂。 常用于制造家具和装饰。
的 的目的，大大简化了衣物的清洗过程。
应
用
将纳米技术用于塑料工业，生产的纳米塑料可以代替人的 血管、骨骼，广泛用于各种医疗手术之中，有人比喻为这将 是医疗技术上的一场革命。
2021/6/16
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2021/6/16
16
纳米材料
• 所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、 导热、导电特性等等，往往不同于该物质 在整体状态时所表现的性质。
2021/6/16
8
学习重点
• 复合材料是由多种材料结合而成的材料。 它的强度高于组成它的材料，较能满足社 会的需要。
2021/6/16
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• 木材 • 骨头
天然复合材料
2021/6/16
10
新材料
2021/6/16
《复合材料》PPT课件
纳米绘画艺术—— 纳米中国
这是中国科学院化学所的科技人员利用 纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制 出的世界上最小的中国地图。
碳纳米球（富勒稀）
The Nobel Prize i n Chemistry 1996 for discovery of fullerenes（C60).
碳原子组成的小单元看起来和 足球一样。碳原子的活性差， 导电，非常稳定。绝佳的材料 和电性能
材料的创新：新材料的出现为产品设计提供更广阔 的前，由于其独
有的体积和表面效应，它从宏观上显示出许多奇妙 的特征。
制备纳米粒子的物理方法
1．球 磨
实施方法
2．振动 球磨
3．振动磨
4．搅拌磨
5．胶体磨
6．纳米气流粉碎 气流磨
球磨 (Milling)
新型日光温室复合材料 温室骨架和纵拉杆全部采用复合材料制成
绿可木，生态木塑 复合材料，木塑复
合材料吸音板
复合材料（玻璃 钢）制品
采用高分子复合材料制作浮雕和雕塑
碳纤维/树脂复合 材料
碳/碳复合材料
生物医学制品和体育运动
复合材料被用来预防受伤， 矫正生理机能，和帮助病人 复原。
生物医学制品和以体育运动器 材为主的碳纤维复合材料制品
• 台湾碳纤维约有3000吨/年的产能。
体育休闲用品应用
山地车
工业应用
这是一个覆盖甚广，内容甚多，也是一个发展最快， 前景最好的应用领域。
1、基础设施领域（混凝土结构加固补强）
基础设施（Infrastructure）系指建筑领域的房屋 、桥梁、隧道、涵洞、地铁及其相关的混凝土工程，其修 复、更新、加固已构成复合材料目前极重要的应用领域。
② 碳纤维增强复合材料 由碳纤维与酚醛、环氧、聚酯、聚四氧乙烯 等树脂组成的复合材料 特点：密度更低，比强度和比模量更高 具有优良的疲劳性能、耐冲击性能、自润滑 性能和耐磨、耐蚀、耐热性能
2024版《复合材料》PPT课件
基体材料选择
如环氧树脂、聚酰胺、聚酯等，具有良好的粘结性、耐腐蚀性等 特点。
原材料预处理
包括清洗、干燥、剪裁、浸润等步骤，以确保原材料的质量和性 能。
成型工艺方法介绍
手糊成型
喷射成型
将纤维增强材料和基体材料手工逐层铺设在 模具上，通过手工涂刷或喷涂基体材料，形 成复合材料制品。
利用喷枪将基体材料和短切纤维同时喷向模 具表面，形成复合材料层。
复合材料可用于制造汽车发动机罩、底盘护板等部件，具 有减振、降噪和提高耐久性等优点。
建筑领域应用
结构构件
复合材料用于制造建筑结构如梁、板、柱等，具有轻质高强、耐腐蚀和耐候性等优点，如纤 维增强混凝土（FRC）在建筑中的应用。
外墙材料
复合材料可用于制造建筑外墙板、保温材料和装饰材料等，提高建筑的保温性能和美观度。
汽车工业应用
车身结构
复合材料用于制造汽车车身、车门、车顶等结构件，具有 减重、提高刚度和耐撞性等优点，如碳纤维复合材料在高 端跑车和电动汽车中的应用。
内饰部件 复合材料可用于制造汽车座椅、仪表盘、门板等内饰部件， 提高舒适性和美观度，如玻璃纤维增强塑料（GFRP）在 内饰中的应用。
发动机和底盘部件
光子复合材料
能够调控光的传播路径和性质， 具有隐身、光学存储等智能特性， 在光通信、光计算等领域具有重 要应用价值。
THANKS
汇报结束 感谢聆听
《复合材料》PPT课件
目录
contents
• 复合材料概述 • 复合材料的组成与结构 • 复合材料的制备工艺 • 复合材料的性能特点 • 复合材料的应用实例分析 • 复合材料的未来发展趋势
01
复合材料概述
定义与分类
定义
如环氧树脂、聚酰胺、聚酯等，具有良好的粘结性、耐腐蚀性等 特点。
原材料预处理
包括清洗、干燥、剪裁、浸润等步骤，以确保原材料的质量和性 能。
成型工艺方法介绍
手糊成型
喷射成型
将纤维增强材料和基体材料手工逐层铺设在 模具上，通过手工涂刷或喷涂基体材料，形 成复合材料制品。
利用喷枪将基体材料和短切纤维同时喷向模 具表面，形成复合材料层。
复合材料可用于制造汽车发动机罩、底盘护板等部件，具 有减振、降噪和提高耐久性等优点。
建筑领域应用
结构构件
复合材料用于制造建筑结构如梁、板、柱等，具有轻质高强、耐腐蚀和耐候性等优点，如纤 维增强混凝土（FRC）在建筑中的应用。
外墙材料
复合材料可用于制造建筑外墙板、保温材料和装饰材料等，提高建筑的保温性能和美观度。
汽车工业应用
车身结构
复合材料用于制造汽车车身、车门、车顶等结构件，具有 减重、提高刚度和耐撞性等优点，如碳纤维复合材料在高 端跑车和电动汽车中的应用。
内饰部件 复合材料可用于制造汽车座椅、仪表盘、门板等内饰部件， 提高舒适性和美观度，如玻璃纤维增强塑料（GFRP）在 内饰中的应用。
发动机和底盘部件
光子复合材料
能够调控光的传播路径和性质， 具有隐身、光学存储等智能特性， 在光通信、光计算等领域具有重 要应用价值。
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《复合材料》PPT课件
目录
contents
• 复合材料概述 • 复合材料的组成与结构 • 复合材料的制备工艺 • 复合材料的性能特点 • 复合材料的应用实例分析 • 复合材料的未来发展趋势
01
复合材料概述
定义与分类
定义
复合材料结构设计设计要求和原则课堂PPT
• 下的吸湿和脱湿是一个可逆过程 • B) 复合材料结构的吸湿量主要取决于结构形式，场站停放和贮存环
境，
• 复合材料结构的厚度，单面或双面暴露，表面状况以及在飞机的 部位
• C) 对于热冲击敏感材料，超声速飞行的高温剖面造成的冷热冲击可 能产生微裂纹，引起材料不可逆损伤，并增大吸湿量
• D) 应根据飞机设计使用寿命和预期使用环境，确定复合材料结构达
.
11
.
12
结构分析要求
耐久性与损伤容限分析
复合材料结构的耐久性分析主要是指在使用载荷谱以及化学/湿热环境 条件下的寿命估算 损伤容限分析主要是指对含损伤结构的损伤扩展寿命预测和剩余强度 估算。
由于复合材料的破坏机理与金属不同，金属结构使用的方法和程序基 本上不能用于复合材料结构
积木式设计试验验证方法是有效可靠的途径
2）飞机到结平构衡的吸极湿端量气后候，条它与件使用中结构最高温度组合成的最严重环境条 A) 按件飞机预定使用地区内的气候高温，加上日光暴晒引起的最大 可能升温，确定气候引起的结构最高温度，按地面最低温度和
空中飞行低温之最低值确定气候引起的结构最低温度
B) 应考虑使用寿命期内的吸湿量和气候最高温度组合作用对不具 备控温条件的亚，跨声速飞机复合材料结构强度与刚度的影响
全尺寸部件结构完整性试验验证大纲
承制方应制定复合材料全尺寸部件结构完整性试验验证大纲，大纲应
规定试验内容，顺序安排，载荷情况，试验件要求，环境影响的处理，
人工缺陷/损伤的引入，试验数据的处理 积木式设计验证试验方法
多层次试验验证有助于使技术难点如环境影响，损伤性能等在低层次 上通过试验研究得到解决，并避免全尺寸试验的复杂性和实施困难
复合材料结构的安全水平不能低于同类金属结构
境，
• 复合材料结构的厚度，单面或双面暴露，表面状况以及在飞机的 部位
• C) 对于热冲击敏感材料，超声速飞行的高温剖面造成的冷热冲击可 能产生微裂纹，引起材料不可逆损伤，并增大吸湿量
• D) 应根据飞机设计使用寿命和预期使用环境，确定复合材料结构达
.
11
.
12
结构分析要求
耐久性与损伤容限分析
复合材料结构的耐久性分析主要是指在使用载荷谱以及化学/湿热环境 条件下的寿命估算 损伤容限分析主要是指对含损伤结构的损伤扩展寿命预测和剩余强度 估算。
由于复合材料的破坏机理与金属不同，金属结构使用的方法和程序基 本上不能用于复合材料结构
积木式设计试验验证方法是有效可靠的途径
2）飞机到结平构衡的吸极湿端量气后候，条它与件使用中结构最高温度组合成的最严重环境条 A) 按件飞机预定使用地区内的气候高温，加上日光暴晒引起的最大 可能升温，确定气候引起的结构最高温度，按地面最低温度和
空中飞行低温之最低值确定气候引起的结构最低温度
B) 应考虑使用寿命期内的吸湿量和气候最高温度组合作用对不具 备控温条件的亚，跨声速飞机复合材料结构强度与刚度的影响
全尺寸部件结构完整性试验验证大纲
承制方应制定复合材料全尺寸部件结构完整性试验验证大纲，大纲应
规定试验内容，顺序安排，载荷情况，试验件要求，环境影响的处理，
人工缺陷/损伤的引入，试验数据的处理 积木式设计验证试验方法
多层次试验验证有助于使技术难点如环境影响，损伤性能等在低层次 上通过试验研究得到解决，并避免全尺寸试验的复杂性和实施困难
复合材料结构的安全水平不能低于同类金属结构
复合材料修理设计
4、修理分析初步结论
1）修理后结构不对称性对结构刚度影响大（可能提前破坏或影响结构传 力） 2）双面贴补：对蜂窝结构，强度恢复100%（母板损伤小且补片加强母板）
对层压板结构，强度恢复70%～80% 3）挖补：因无工艺通路而无法双面贴补时采用，可恢复80% 4）修理不改变复合材料结构受载时呈脆性破坏的特点（载荷同应变无非 线性过渡），具有突然性 5）修理工艺、材料、工具、环境、操作人员等很多因素会对修理效果有 影响 6）温湿环境对修理后结构有影响（结构因修理造成的非对称引起附加变 形和多种修理材料具有不同热膨胀率等）
挖补修理主要参数：
1）斜接式挖补角度 最佳契形角随粘结剂抗剪强度增大而增大
建议挖补角度为6O（实际应用的粘结剂）
胶接模型分析结论：挖补斜度1:15～1:18
2）阶梯式挖补每层阶差
建议：每层阶差不小于13mm 去除层数不超过6层（单面挖补） 去除层数超过6层（若条件允许，双面挖补） 施工相对困难，工艺要求较高（每个铺层要有阶差）
3）施工通路 机械修理适用于两面可达，采用相同的内外补强片 若只能单面施工，充分考虑工艺要求
蜂窝夹层结构修理设计
损伤：可忽视、可修、不可修（按严重程度） 可修损伤：面板、复合、穿透
1、修理方法：
➢ 刮涂打磨法 ➢ 贴补法 ➢ 挖补法 ➢ 加衬挖补法
修理方法选择建议
贴补法：恢复到原静强度和刚度的100%，增重略多 挖补和加衬挖补法：80～90%
3、机械修理设计：
通常作为应急修理，300飞行小时内更换为复合材料补片 的永久性修理 不用于气动要求高的外表面
注意问题：
1）应力集中 ➢ 加金属衬套（降低应力集中，提高压缩强度）（比未修
理件提高70%，比不加衬套提高30%）
复合材料ppt课件文字可编辑
铺层优化设计
通过调整复合材料的铺层顺序、纤维方向和厚度分布等参数，实现结构的最优化。
制造工艺优化
针对复合材料的制造工艺进行优化，提高生产效率和产品质量。
试验验证与反馈
对优化后的复合材料结构进行试验验证，并将结果反馈至设计阶段，不断完善和优化设计方案。
优化设计策略探讨
06
CHAPTER
复合材料加工与制造技术
自动铺放技术及应用实例
自动铺放技术概述
自动铺放技术是一种高效、精确的复合材料制造方法，主要包括自动铺带技术和自动铺丝技术。
应用实例
自动铺放技术在航空航天、汽车、船舶等领域具有广泛应用。例如，在航空航天领域，自动铺放技术可用于制造飞机机翼、机身等部件，提高生产效率和产品质量。
树脂传递模塑（RTM）是一种闭模成型技术，将低粘度树脂注入到闭合模具中，浸润增强材料并固化成型。
航空航天领域
汽车工业领域
体育器材领域
分享汽车轻量化设计中的复合材料应用案例，如车身、底盘、发动机罩等部件。
介绍高尔夫球杆、网球拍、自行车车架等体育器材中复合材料的设计与应用。
03案例分享
01
02
03
04
有限元分析
利用有限元分析方法对复合材料结构进行力学性能和热学性能分析，以指导优化设计。
07
CHAPTER
复合材料回收利用与环保问题探讨
当前复合材料回收利用率较低，大量废弃物未得到有效利用。
回收利用率低
复合材料种类繁多，回收处理技术复杂，难以实现高效、低成本回收。
技术挑战
缺乏成熟的复合材料回收市场，回收产业链尚不健全。
市场机制不完善
回收利用现状及挑战
生产成本增加
环保法规的实施导致企业生产成本增加，对产业发展带来一定压力。
通过调整复合材料的铺层顺序、纤维方向和厚度分布等参数，实现结构的最优化。
制造工艺优化
针对复合材料的制造工艺进行优化，提高生产效率和产品质量。
试验验证与反馈
对优化后的复合材料结构进行试验验证，并将结果反馈至设计阶段，不断完善和优化设计方案。
优化设计策略探讨
06
CHAPTER
复合材料加工与制造技术
自动铺放技术及应用实例
自动铺放技术概述
自动铺放技术是一种高效、精确的复合材料制造方法，主要包括自动铺带技术和自动铺丝技术。
应用实例
自动铺放技术在航空航天、汽车、船舶等领域具有广泛应用。例如，在航空航天领域，自动铺放技术可用于制造飞机机翼、机身等部件，提高生产效率和产品质量。
树脂传递模塑（RTM）是一种闭模成型技术，将低粘度树脂注入到闭合模具中，浸润增强材料并固化成型。
航空航天领域
汽车工业领域
体育器材领域
分享汽车轻量化设计中的复合材料应用案例，如车身、底盘、发动机罩等部件。
介绍高尔夫球杆、网球拍、自行车车架等体育器材中复合材料的设计与应用。
03案例分享
01
02
03
04
有限元分析
利用有限元分析方法对复合材料结构进行力学性能和热学性能分析，以指导优化设计。
07
CHAPTER
复合材料回收利用与环保问题探讨
当前复合材料回收利用率较低，大量废弃物未得到有效利用。
回收利用率低
复合材料种类繁多，回收处理技术复杂，难以实现高效、低成本回收。
技术挑战
缺乏成熟的复合材料回收市场，回收产业链尚不健全。
市场机制不完善
回收利用现状及挑战
生产成本增加
环保法规的实施导致企业生产成本增加，对产业发展带来一定压力。
复合材料—复合材料的修复(航空材料)
(3) 热黏结修理 在这种修理中，首先清除已破坏铺层，将新的修补层用共固化修补，以得到一个
气动埋头修理。 优点：具有恢复原有形状及保持光滑气动外形的能力，可以剪裁成任意尺寸、任意蒙 皮厚度和纤维方向； 缺点：环氧树脂体需要冷藏，许多情况下固化需要热源和压力源。
2. 修理的方法
➢ 热修补 ➢ 用湿法完成先进复合材料结构的热黏合修理时温度为93-110℃，121℃或177
复ห้องสมุดไป่ตู้材料的修复
复合材料的修复
1. 修理的类型
➢（1）螺接修理 将预固化复合材料补片或铝补片铆接或螺接在破损区的这种用紧固件连接修理的方法
称为螺接修理。 优点：可以快速作临时性的修理； 缺点：有时候找不到通向部件或层合板后面的通道，不能使受压部位回复到修理钱的强 度。 ➢（2）冷黏结 将预固化的补片粘结在破损的表面的修理方法称为冷粘结修理。 优点：在正确的条件下，它可作为一种非常快捷的永久性修理； 缺点：需要手头有足够数量的一定厚度、一定铺层方向、一定直径和形状的补片，切不 能用于大面积的修理。
℃也可接受。结构维修手册为每个部件提供了修理数据，并规定了应用范围以 及最大尺寸。 ➢ 常用的维修工具：电热毯，电炉或者热压罐。 ➢ 冷修补 ➢ 使用湿法铺层材料的冷修补是在室温到66 ℃下进行的。为了加速树脂的固化时 间，允许使用电热毯、加热灯或者热空气烘箱。
复合材料结构的修理1
(2)如图9.3-3所示的那样均匀地斜坡打磨清除 损伤后的周围区域。打磨时要满足相邻层轮廓线 之间的距离要求。对于非气动敏感区，也可采用 图9.3-4所示的阶梯打磨方式。但要注意打磨时不 要损伤或暴露各层的纤维丝，否则会降低构件的 结构强度。
T
(3)使用150号或更细的砂纸打磨损伤区切割 边缘。 湿铺层1in； 处表面上的漆层和导电层 预浸料0.5in 打磨时，不要暴露或损伤表面纤维。 注意：绝对不能用清除剂清除涂层。
三、清除损伤 切割损伤时，应使用导向装置。切除损伤面 板后要修整边缘，切口形状应为带圆角的矩形、 圆形或呈椭圆形。要注意切除损伤时不要弄坏末 损伤的铺层、夹芯和周围材料。 当夹芯也有损伤时，按与面板切口相同形状 切除损伤夹芯。切除的夹芯必须超过目视损伤范 围至少0.5in。切除夹芯时，要避免弄坏对面未损 伤的面板。 对于厚度大于1in的芯，可以部分地切除夹芯， 但必须确保有损伤的夹芯能被完全切除。
2.纤维织品 纤维织品 (纤维织物和纤维单向带)是湿铺层 修理的铺层材料。湿铺层修理是采用纤维织品浸 涂树脂进行的铺层修理。 图9.2-1给出了纤维织物的试样。 表9.2-3各种常见的修理用纤维织品。 从表中可看出，可以用规定类别的玻璃纤维 织品修理Kevlar铺层，但不能用它修理碳纤维铺 层。损伤的碳纤维铺层只能用碳纤维修理。
2.热修理
2500F固化修理 热修理可分为: 3500F固化修理 2000F或3000F湿铺层固化修理 热修理一般用在部件或构件的特定区域。 注意：2500F固化修理不能用在3500F固化材 料制作的构件上。在复合材料结构修理中，修理 材料应与固化温度相适应。 例如，350 0F固化修理材料，不能在250 0F温 度下固化，不得用在250 0 F固化修理上;同样， 2500F固化材料也不能用在3500F固化修理上。
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波音飞机 复合材料修理
1
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总体概述
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2
目录
第一章 料简介 施工安全和材料的管理 飞机复合材料结构设计 加工 修理的过程和典型结构修理 铝合金蜂窝夹层结构的胶接修理 检测
教程中所涉及的复合材料是基于用一 种或数种纤维排列镶嵌在某些形式的聚合 物树脂（基体）中。
5
一般简介
图 1-1复合材料的组成
6
材料的形式
1. 长丝 长丝又叫长纤维，是一根根的连续纤维，除了在 几何不连续处以外，在一个构件中通常没有长 丝的端头。
2. 单向带 单向带是由纱在树脂基体中沿着单一方向排列 而成
二. 对称 对称是复合材料层合板即为在中轴两边有相同数目的铺 层，且距离中轴相同之处的铺层的方向相同。 例如：（ +45°,0°,0°,90°，－45°/－45°,90°，0°,0°， +45°）是对称层合板。
36
表3－1 材料特性－－密度
37
表3—2 减重比较表
38
*线弹性直至屈服应力
*塑性极限破坏 *允许应力极限由屈服点决定
图3-1 破坏机制比较
*线弹笥直至极限应力 *脆坏或突然破坏 *受到湿度及温度的影响
39
图3-2 材料特性----强度 40
727石墨/环氧复合材料升降舵声疲劳试验
*测试两个盒段 -在158分贝下分别试验4个小时及8个小时 -没有发现损伤 *预先施加冲击损伤 -在158分贝下试验4个小时 -没有发现损伤扩展 *声疲劳性能大大优于金属 注:一个普通的喷气发动机产生100分贝的噪声
3. 织物 由纱、纤维或长丝织成的材料。
7
纤维增强材料
一．玻璃纤维 二．Kevlar纤维－－芳纶纤维 三．碳/石墨 四．硼纤维 五．陶瓷纤维
8
图1-2 纤维增强材料的形式
9
图1-3 布 边
10
图 1-4 经纱的方向
11
图1-5 石墨纤维生产工序
12
图1-6 石墨纤维的代码
13
织物的优点
3
第一章 复合材料的简介
复合材料的定义 材料的形式 纤维增强材料 织物 基体和环氧树脂体系 粘接剂 蜂窝及蜂窝夹芯结构
4
定义
由两种或两种以上的材料组合而成的材 料称之为复合材料。复合材料的范围包括 玻璃纤维增强复合材料、碳纤维/环氧树脂 复合材料、碳/碳复合材料、金属基、陶瓷 基复合材料。
31
图2-4 封装包裹 32
树脂系统的比例配制指南
① 保持台秤的平台和秤盘的清洁，称重时应涂上 脱模剂以免被树脂站住
② 扣除刻度的非零点部分以补偿混合容器的重量 ③ 比例应该在所用秤的刻度范围之内（不能猜测
中间的刻度），秤应能精确到1/10g，避免小量 调制。 ④ 不要将秤从它本来的位置移走，因为天平有一 定的水平要求。 ⑤ 避免不意的外来影响。 ⑥ 不要超出量程。 ⑦ 称重时不要试图对秤做任何调整。
33
图2-5 隔栅式和秤
34
第三章 飞机复合材料结构设计
复合材料的特性 材料密度 失效特性 材料强度 抗疲劳性 复合材料的连接 紧固件 铺层的原则
夹层结构典型特点 树脂的固化体系 腐蚀控制 先进复合材料在飞机
上的应用
35
复合材料的特性
一．比强度和比模量高 二．具有可设计性 三．抗疲劳性能好 四．减振性能好 五．高温性能好 六．破损安全性好 七．具有脆性材料的特性
材料管理
一．存贮期 通常情况下，粘接剂、树脂和预浸
料应在规定的温度范围内存贮。 材料的存贮期是指从制造完成到它
不再为飞机安全使用的寿命或时间。材 料的存贮期可以通过存贮在10℉以下或 按照制造商所特别要求的温度而延长。
30
二. 外露时间 外露时间是指一卷给定的材料处于室温 条件下的所有累积小时数。 外露时间从材料离开冰箱开始算起，总 的外露时间不能超过制造商的规定。
强度 2. 蜂窝夹芯结构具有更高的抗弯强度 3. 具有更高的结构阻尼、较高的吸音和耐声
振疲劳的性能 4. 具有隔热性能，并具有光滑的气动外形
21
图1-11 蜂窝的拉伸过程
22
图1-12 蜂窝夹层结构
23
图1-13 芯格的形状
24
第二章 施工安全和材料的管理
施工过程中，需要佩戴好必要的劳动防 护用品，化工品必须严格按照说明书来进 行储藏和使用。
第一部分 施工安全 第二部分 材料的管理
25
施工安全
图2－1 皮肤防护和安全眼镜
26
图2-2 呼吸器官的防护
27
铺设区
铺设区必须避开灰尘、水汽、油雾、逸 出的火焰及其他对粘接不利的材料。需注 意铺设区的洁净。
建议：铺设区最好不要与切割、打磨、 钻孔在同一个工作间内进行。
28
图2－3 正确与不正确的工作环境对比 29
41
图3-3 复合材料的连接I 42
图3-4 复合材料的连接Ⅱ
43
图3-5 机械连接紧固件 44
图3-6 纤维方向要求
45
铺层的原则
一． 均衡 均衡的复合材料层合板是在中心平面坐标轴的两边有 相同数目的铺层。 例如：（+45°,0°,－45°,90°/－45°,0°,+45°,90°）是均 衡层合板。
环氧树脂由两部分组成：树脂和催化剂 （或称固化剂）。
18
*富脂:易产生裂纹 *贫脂:由于有空隙而较弱 *固化温度:是敏感的
+环氧:室温至350℉ (177℃) +聚酯：室温至250℉ (121℃) +聚酰亚胺:500℉及600℉(260℃-316℃) *热固性:基体的化学反应 *热塑性:无化学反应
在600℉及700℉ 融化(316℃-371℃)
图 1-10
树脂体系
19
粘接剂
一．胶膜是涂在一层支持薄膜上的粘接剂 二．糊状粘接剂由两种组分混合 三．泡沫粘接剂是含泡沫剂的环氧树脂体系 四．填充剂是在混合后的树脂中加入材料，
类型分为：短纤维、碎纤维、硅粉添加 剂、微珠
20
蜂窝及蜂窝夹芯结构
蜂窝夹芯结构的特性： 1. 蜂窝夹芯结构有比常规金属结构更高的比
1. 比带抵抗纤维断裂和层间分离能力强 2. 损伤容限高，对“固化皱损”要求低，对
于修理工作比带好 3. 编织中减少了丝束分离 4. 抗疲劳损伤
14
图1-7 织布图案
15
图1-8 预浸带材料 16
图1-9 预浸布
17
基体和环氧树脂体系
基体是一种将复合材料中的纤维或长纤 维粘接在一起的均匀材料。
1
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总体概述
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2
目录
第一章 料简介 施工安全和材料的管理 飞机复合材料结构设计 加工 修理的过程和典型结构修理 铝合金蜂窝夹层结构的胶接修理 检测
教程中所涉及的复合材料是基于用一 种或数种纤维排列镶嵌在某些形式的聚合 物树脂（基体）中。
5
一般简介
图 1-1复合材料的组成
6
材料的形式
1. 长丝 长丝又叫长纤维，是一根根的连续纤维，除了在 几何不连续处以外，在一个构件中通常没有长 丝的端头。
2. 单向带 单向带是由纱在树脂基体中沿着单一方向排列 而成
二. 对称 对称是复合材料层合板即为在中轴两边有相同数目的铺 层，且距离中轴相同之处的铺层的方向相同。 例如：（ +45°,0°,0°,90°，－45°/－45°,90°，0°,0°， +45°）是对称层合板。
36
表3－1 材料特性－－密度
37
表3—2 减重比较表
38
*线弹性直至屈服应力
*塑性极限破坏 *允许应力极限由屈服点决定
图3-1 破坏机制比较
*线弹笥直至极限应力 *脆坏或突然破坏 *受到湿度及温度的影响
39
图3-2 材料特性----强度 40
727石墨/环氧复合材料升降舵声疲劳试验
*测试两个盒段 -在158分贝下分别试验4个小时及8个小时 -没有发现损伤 *预先施加冲击损伤 -在158分贝下试验4个小时 -没有发现损伤扩展 *声疲劳性能大大优于金属 注:一个普通的喷气发动机产生100分贝的噪声
3. 织物 由纱、纤维或长丝织成的材料。
7
纤维增强材料
一．玻璃纤维 二．Kevlar纤维－－芳纶纤维 三．碳/石墨 四．硼纤维 五．陶瓷纤维
8
图1-2 纤维增强材料的形式
9
图1-3 布 边
10
图 1-4 经纱的方向
11
图1-5 石墨纤维生产工序
12
图1-6 石墨纤维的代码
13
织物的优点
3
第一章 复合材料的简介
复合材料的定义 材料的形式 纤维增强材料 织物 基体和环氧树脂体系 粘接剂 蜂窝及蜂窝夹芯结构
4
定义
由两种或两种以上的材料组合而成的材 料称之为复合材料。复合材料的范围包括 玻璃纤维增强复合材料、碳纤维/环氧树脂 复合材料、碳/碳复合材料、金属基、陶瓷 基复合材料。
31
图2-4 封装包裹 32
树脂系统的比例配制指南
① 保持台秤的平台和秤盘的清洁，称重时应涂上 脱模剂以免被树脂站住
② 扣除刻度的非零点部分以补偿混合容器的重量 ③ 比例应该在所用秤的刻度范围之内（不能猜测
中间的刻度），秤应能精确到1/10g，避免小量 调制。 ④ 不要将秤从它本来的位置移走，因为天平有一 定的水平要求。 ⑤ 避免不意的外来影响。 ⑥ 不要超出量程。 ⑦ 称重时不要试图对秤做任何调整。
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图2-5 隔栅式和秤
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第三章 飞机复合材料结构设计
复合材料的特性 材料密度 失效特性 材料强度 抗疲劳性 复合材料的连接 紧固件 铺层的原则
夹层结构典型特点 树脂的固化体系 腐蚀控制 先进复合材料在飞机
上的应用
35
复合材料的特性
一．比强度和比模量高 二．具有可设计性 三．抗疲劳性能好 四．减振性能好 五．高温性能好 六．破损安全性好 七．具有脆性材料的特性
材料管理
一．存贮期 通常情况下，粘接剂、树脂和预浸
料应在规定的温度范围内存贮。 材料的存贮期是指从制造完成到它
不再为飞机安全使用的寿命或时间。材 料的存贮期可以通过存贮在10℉以下或 按照制造商所特别要求的温度而延长。
30
二. 外露时间 外露时间是指一卷给定的材料处于室温 条件下的所有累积小时数。 外露时间从材料离开冰箱开始算起，总 的外露时间不能超过制造商的规定。
强度 2. 蜂窝夹芯结构具有更高的抗弯强度 3. 具有更高的结构阻尼、较高的吸音和耐声
振疲劳的性能 4. 具有隔热性能，并具有光滑的气动外形
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图1-11 蜂窝的拉伸过程
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图1-12 蜂窝夹层结构
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图1-13 芯格的形状
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第二章 施工安全和材料的管理
施工过程中，需要佩戴好必要的劳动防 护用品，化工品必须严格按照说明书来进 行储藏和使用。
第一部分 施工安全 第二部分 材料的管理
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施工安全
图2－1 皮肤防护和安全眼镜
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图2-2 呼吸器官的防护
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铺设区
铺设区必须避开灰尘、水汽、油雾、逸 出的火焰及其他对粘接不利的材料。需注 意铺设区的洁净。
建议：铺设区最好不要与切割、打磨、 钻孔在同一个工作间内进行。
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图2－3 正确与不正确的工作环境对比 29
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图3-3 复合材料的连接I 42
图3-4 复合材料的连接Ⅱ
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图3-5 机械连接紧固件 44
图3-6 纤维方向要求
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铺层的原则
一． 均衡 均衡的复合材料层合板是在中心平面坐标轴的两边有 相同数目的铺层。 例如：（+45°,0°,－45°,90°/－45°,0°,+45°,90°）是均 衡层合板。
环氧树脂由两部分组成：树脂和催化剂 （或称固化剂）。
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*富脂:易产生裂纹 *贫脂:由于有空隙而较弱 *固化温度:是敏感的
+环氧:室温至350℉ (177℃) +聚酯：室温至250℉ (121℃) +聚酰亚胺:500℉及600℉(260℃-316℃) *热固性:基体的化学反应 *热塑性:无化学反应
在600℉及700℉ 融化(316℃-371℃)
图 1-10
树脂体系
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粘接剂
一．胶膜是涂在一层支持薄膜上的粘接剂 二．糊状粘接剂由两种组分混合 三．泡沫粘接剂是含泡沫剂的环氧树脂体系 四．填充剂是在混合后的树脂中加入材料，
类型分为：短纤维、碎纤维、硅粉添加 剂、微珠
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蜂窝及蜂窝夹芯结构
蜂窝夹芯结构的特性： 1. 蜂窝夹芯结构有比常规金属结构更高的比
1. 比带抵抗纤维断裂和层间分离能力强 2. 损伤容限高，对“固化皱损”要求低，对
于修理工作比带好 3. 编织中减少了丝束分离 4. 抗疲劳损伤
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图1-7 织布图案
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图1-8 预浸带材料 16
图1-9 预浸布
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基体和环氧树脂体系
基体是一种将复合材料中的纤维或长纤 维粘接在一起的均匀材料。