新d复合材料力学性能测试技术
复合材料常用测试仪器
复合材料常用测试仪器复合材料是一种由两种或两种以上的不同材料组合而成的新材料，具有优异的性能和广泛的应用。
为了保证复合材料的质量和性能，需要使用一系列常用测试仪器进行检测和评估。
下面将介绍几种常见的复合材料测试仪器。
1. 力学性能测试机：力学性能是评估复合材料的重要指标之一。
力学性能测试机可以用于测定复合材料的拉伸、压缩、弯曲等力学性能，如弹性模量、抗拉强度、断裂韧性等。
这种测试仪器能够模拟实际工况下的力学加载条件，帮助研究人员了解复合材料的力学性能和疲劳寿命。
2. 热分析仪：热分析仪可以用于测定复合材料的热性能，如热膨胀系数、热导率、热稳定性等。
热分析仪通常包括差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）等设备，可以通过加热或冷却样品来研究其热性能的变化。
3. 环境试验箱：环境试验箱用于模拟不同环境条件下的复合材料性能变化。
通过控制温度、湿度、光照等参数，可以评估复合材料在不同环境下的稳定性、耐候性、抗老化性等。
4. 粘接强度测试机：粘接是复合材料应用中常见的连接方式。
粘接强度测试机可以用于测定复合材料与粘接剂之间的粘接强度。
这种测试仪器可以模拟不同的粘接条件，如不同的温度、湿度等，评估复合材料与粘接剂之间的粘接性能。
5. 超声波检测仪：超声波检测仪可以用于检测复合材料中的缺陷或损伤，如气孔、裂纹等。
通过发送超声波信号并接收反射信号，可以确定复合材料中的缺陷位置、尺寸和形态，为后续的修复和加工提供依据。
以上仅是几种常见的复合材料测试仪器，随着科技的不断发展，还会有更多新型的测试仪器被应用于复合材料的研究和应用中。
这些测试仪器的使用可以帮助研究人员评估和改进复合材料的性能，推动复合材料技术的发展和应用。
复合材料的动态力学性能研究
复合材料的动态力学性能研究在现代材料科学领域，复合材料因其卓越的性能和广泛的应用前景而备受关注。
其中，复合材料的动态力学性能是一个至关重要的研究方向。
动态力学性能不仅影响着材料在实际应用中的可靠性和耐久性，还为材料的设计和优化提供了关键的依据。
复合材料通常由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的组分材料组成，通过特定的工艺复合而成。
这些组分材料在性能上相互补充和协同作用，赋予了复合材料优异的综合性能。
然而，当复合材料在动态载荷作用下，其力学行为会变得相当复杂。
动态力学性能主要包括材料的储能模量、损耗模量和损耗因子等参数。
储能模量反映了材料在变形过程中储存能量的能力，而损耗模量则表示材料在动态加载过程中能量的损耗。
损耗因子则是损耗模量与储能模量的比值，它能够表征材料的阻尼特性。
研究复合材料的动态力学性能，需要借助一系列先进的实验技术和分析方法。
动态力学分析（DMA）是其中一种常用的手段。
通过在一定的温度、频率和应变范围内对材料进行动态加载，并测量材料的响应，可以获得材料的动态力学性能参数随温度、频率等因素的变化规律。
在实验过程中，样品的制备和测试条件的选择对结果的准确性有着重要影响。
样品的尺寸、形状和制备工艺需要严格控制，以确保测试结果的可靠性和可重复性。
同时，测试的温度范围、加载频率和振幅等条件也需要根据材料的应用场景和研究目的进行合理的设定。
复合材料的动态力学性能受到多种因素的影响。
首先是组分材料的性质，包括基体材料和增强材料的种类、含量和性能等。
例如，在纤维增强复合材料中，纤维的种类、长度、直径和取向等都会显著影响材料的动态力学性能。
不同的纤维具有不同的强度、模量和阻尼特性，从而导致复合材料性能的差异。
其次，复合材料的界面性能也是影响动态力学性能的关键因素。
良好的界面结合能够有效地传递载荷，提高材料的整体性能。
相反，界面结合不良会导致应力集中和能量耗散，降低材料的动态力学性能。
此外，制备工艺也会对复合材料的动态力学性能产生影响。
复合材料的动态力学性能与评估
复合材料的动态力学性能与评估在当今科技飞速发展的时代，复合材料凭借其优异的性能在众多领域得到了广泛应用，从航空航天到汽车制造，从体育用品到医疗器械，无处不在。
而要充分理解和有效利用这些复合材料，对其动态力学性能的研究与评估就显得至关重要。
复合材料的动态力学性能是指材料在动态载荷作用下的力学响应，包括应力、应变、模量、阻尼等参数随时间、频率和温度的变化关系。
与静态力学性能不同，动态力学性能更能反映材料在实际使用过程中的真实表现，因为大多数工程结构和部件在服役期间都会受到动态载荷的作用，如振动、冲击、疲劳等。
动态力学性能的研究对于复合材料的设计和应用具有重要意义。
首先，它可以帮助我们了解材料在不同工况下的力学行为，为结构的可靠性分析和设计提供依据。
例如，在航空航天领域，飞机的机翼和机身在飞行过程中会受到气流的冲击和振动，需要使用具有良好动态力学性能的复合材料来保证结构的稳定性和安全性。
其次，通过对动态力学性能的研究，可以优化复合材料的配方和制备工艺，提高材料的性能和质量。
此外，动态力学性能还可以为材料的失效分析和寿命预测提供重要的参考信息，有助于延长材料的使用寿命和降低维护成本。
为了评估复合材料的动态力学性能，通常采用一系列的实验方法和测试技术。
其中，动态力学分析（DMA）是一种常用的手段。
DMA通过对试样施加周期性的动态载荷，并测量其响应，可以得到材料的储能模量、损耗模量和损耗因子等参数。
储能模量反映了材料在变形过程中储存能量的能力，损耗模量则反映了材料在变形过程中能量的损耗，而损耗因子则是损耗模量与储能模量的比值，它可以用来衡量材料的阻尼性能。
除了 DMA 之外，还有其他一些测试方法也常用于复合材料动态力学性能的评估。
例如，冲击试验可以用来研究材料在受到高速冲击时的力学响应，疲劳试验可以用来评估材料在循环载荷作用下的寿命和可靠性，振动试验则可以研究材料在振动环境下的性能。
这些测试方法各有特点，可以从不同的角度反映材料的动态力学性能。
复合材料的动态力学性能与性能研究
复合材料的动态力学性能与性能研究在当今的材料科学领域，复合材料以其卓越的性能和广泛的应用前景备受关注。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组合在一起而形成的一种新型材料。
其动态力学性能是评估复合材料在实际应用中表现的关键指标之一。
复合材料的动态力学性能主要包括材料在动态载荷下的响应，如应力、应变、弹性模量、阻尼特性等。
这些性能对于复合材料在航空航天、汽车、体育器材等领域的应用至关重要。
在航空航天领域，飞机的结构部件需要承受复杂的动态载荷，如飞行中的振动、冲击等。
具有良好动态力学性能的复合材料能够有效地减轻飞机的重量，提高飞行效率，同时保证结构的安全性和可靠性。
例如，碳纤维增强复合材料在飞机机翼和机身的应用中，能够显著降低结构重量，提高燃油效率。
汽车工业中，为了提高汽车的性能和燃油经济性，减轻车身重量是一个重要的途径。
复合材料的应用可以在减轻重量的同时，提供良好的抗冲击和抗振动性能，提升汽车的舒适性和安全性。
比如，一些高端汽车品牌在车身和底盘部件中使用了复合材料，以改善车辆的动态响应。
体育器材方面，如自行车车架、网球拍、高尔夫球杆等，复合材料的动态力学性能直接影响着运动员的表现。
具备合适弹性和阻尼特性的复合材料器材能够更好地传递能量，提高运动效率，减少运动员的疲劳。
复合材料的动态力学性能受到多种因素的影响。
首先是增强材料和基体材料的性质。
增强材料如碳纤维、玻璃纤维等具有高强度和高模量，而基体材料如环氧树脂、聚酯树脂等则提供了韧性和粘结性能。
不同的增强材料和基体材料组合会导致复合材料性能的差异。
其次，复合材料的制备工艺也对其动态力学性能产生重要影响。
例如，纤维的排列方式、复合材料的成型方法等都会改变材料内部的微观结构，从而影响其力学性能。
此外，环境条件如温度、湿度等也会对复合材料的动态力学性能产生不可忽视的作用。
在高温或高湿度环境下，复合材料的性能可能会发生变化，这在一些特殊应用场景中需要特别考虑。
2-复合材料结构对力学性能的要求
考虑低温、室温、高温干湿态、批次等因素
试验类型： 1）模量 0拉伸E1t、v12 0压缩E1c 90拉伸E2t 90压缩E2c 面内(纵横)剪切G12
2）强度 0拉伸 Xt 0压缩 Xc 90拉伸 Yt 90压缩 Yc 面内(纵横)剪切 S
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ETD 511 511 511 511 511 511 511
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（一）复合材料力学性能试验分类
2、预浸料类材料取证试验——材料许用值试验 §25.603
（一）复合材料力学性能试验分类
3、结构证实试验——设计许用值试验 §25.613
含冲击损伤层压板设计许用值试验
ASTM D 7136 ASTM D 7137
（一）复合材料力学性能试验分类
3、结构证实试验——设计许用值试验 §25.613
机械连接设计许用值试验
ASTM D 5961
（一）复合材料力学性能试验分类
B基准值
结构分析用的层压板弹性模量通常由单向板弹性模量平均值经层压板 理论计算得到，应采用相应温度区间的单向板弹性模量。
（二）力学性能数据应用——单向板
材料许用值 材料许用值主要考虑单向
板（对织物为经向和纬向） 和多向层压板的基本力学 性能； 材料许用值应考虑吸湿量 与温度的联合作用； 分为A 基准值、B 基准值 和平均值，采用何种基准 应根据具体工程项目的结 构设计准则而定。
复合材料的动态力学性能与应用研究
复合材料的动态力学性能与应用研究在当今科技飞速发展的时代，复合材料凭借其优异的性能在众多领域中崭露头角。
其中，复合材料的动态力学性能更是成为研究的焦点之一。
动态力学性能不仅关乎材料在实际应用中的可靠性和稳定性，还为材料的设计和优化提供了关键的理论依据。
首先，我们来了解一下什么是复合材料的动态力学性能。
简单来说，它指的是材料在动态载荷作用下的力学响应，例如在冲击、振动等情况下的表现。
这种性能与静态力学性能有所不同，动态载荷往往具有更高的加载速率和复杂的加载模式，这就要求复合材料能够迅速适应并抵抗这些变化。
动态力学性能的研究通常涉及到多个方面的参数和指标。
其中，储能模量和损耗模量是两个重要的概念。
储能模量反映了材料在变形过程中储存能量的能力，而损耗模量则表示材料在变形过程中能量的损耗。
通过对这两个模量的研究，可以深入了解复合材料在不同频率和温度条件下的弹性和粘性特征。
此外，玻璃化转变温度也是动态力学性能中的一个关键参数。
当材料温度升高到一定程度时，会从玻璃态转变为高弹态，这个转变点的温度就是玻璃化转变温度。
在这个温度附近，复合材料的力学性能会发生显著变化，例如模量的急剧下降和阻尼性能的增强。
那么，哪些因素会影响复合材料的动态力学性能呢？纤维增强体的类型、含量和分布是重要的因素之一。
比如，碳纤维具有高强度和高模量，能够显著提高复合材料的动态力学性能；而玻璃纤维相对较弱，但在成本和某些特定性能方面可能具有优势。
增强体的含量和分布均匀性也会对性能产生直接影响，含量越高、分布越均匀，通常复合材料的强度和刚度就越高。
基体材料的性质同样不可忽视。
不同的基体材料具有不同的粘弹性和热性能，这会直接影响复合材料在动态载荷下的响应。
例如，环氧树脂基体具有良好的粘结性能和机械性能，但耐热性相对较差；而聚酰亚胺基体则具有出色的耐热性能，但成本较高。
除此之外，纤维与基体之间的界面结合强度也是一个关键因素。
良好的界面结合能够有效地传递载荷，提高复合材料的整体性能。
复合材料的动态力学行为与性能评估
复合材料的动态力学行为与性能评估在当今的材料科学领域，复合材料因其优异的性能而备受关注。
它们在航空航天、汽车、建筑等众多行业中得到了广泛的应用。
要充分发挥复合材料的优势，深入理解其动态力学行为和准确评估其性能至关重要。
复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的组分材料通过特定的工艺组合而成。
这些组分在性能上相互补充，使得复合材料具有单一材料难以达到的综合性能。
然而，与传统的单一材料相比，复合材料的动态力学行为更为复杂。
动态力学行为主要涉及材料在动态载荷作用下的响应。
这包括材料在振动、冲击、疲劳等情况下的变形、应力分布和能量吸收与耗散等特性。
例如，在航空领域，飞机结构在飞行过程中会经历各种动态载荷，如气流引起的振动、起降时的冲击等。
了解复合材料在这些动态条件下的力学行为，对于确保飞机的结构完整性和安全性具有关键意义。
在评估复合材料的动态力学性能时，常用的方法包括动态力学分析（DMA）、冲击试验和疲劳试验等。
动态力学分析通过施加周期性的应力或应变，测量材料的储能模量、损耗模量和损耗因子等参数，从而了解材料的粘弹性行为。
冲击试验则用于评估材料在瞬间冲击载荷下的抵抗能力，常见的有落锤冲击试验和摆锤冲击试验。
疲劳试验则模拟材料在反复加载和卸载条件下的性能变化，以确定其疲劳寿命。
不同类型的复合材料具有不同的动态力学行为。
例如，纤维增强复合材料中，纤维的种类、长度、取向以及与基体的结合强度都会显著影响其动态性能。
碳纤维增强复合材料通常具有较高的强度和刚度，但在某些动态条件下可能表现出脆性断裂的特征。
而玻璃纤维增强复合材料则在韧性和抗冲击性能方面具有一定优势。
复合材料的微观结构对其动态力学行为也有着重要影响。
微观结构包括纤维和基体的分布、界面特性以及孔隙率等。
良好的纤维分布和界面结合能够有效地传递载荷，提高材料的动态性能。
反之，不均匀的微观结构或存在缺陷可能导致应力集中，降低材料的可靠性。
此外，环境因素也不能忽视。
复合材料力学特性的实验研究与分析
复合材料力学特性的实验研究与分析复合材料作为一种新型的材料，具有重量轻、强度高等优点，在航空、汽车、船舶和建筑等领域得到了广泛的应用。
复合材料的力学特性直接影响着其应用效果，因此探究复合材料的力学特性是非常重要的。
本文将介绍复合材料的力学特性实验研究与分析。
一、复合材料的力学特性复合材料是由两种或两种以上不同类型的材料通过某种方法组合而成的材料。
由于其复杂的组成结构，复合材料的力学特性与金属类材料有很大的差异。
主要表现在以下方面：1. 各向异性复合材料由于其随机堆积的纤维，导致其各向异性的特性明显。
在不同的方向下，其力学性能会有不同的变化。
2. 前向球性复合材料的前向球性表示在纤维层的合成过程中，由于操作失误或其他原因导致其相互之间的位置偏移，从而形成不均匀的结构。
这也是导致各向异性的一个原因。
3. 薄层状结构复合材料的复杂结构形成了一种薄层状的结构，这种结构是由各种不同类型材料组成的3D结构体。
复合材料的这种独特结构使其在随意弯曲和受力时表现出了很强的强度和刚度，成为了代替传统材料的新选择。
二、复合材料的力学试验方法在研究复合材料的力学特性时需要进行力学试验，以获得复合材料力学性能参数。
在复合材料的力学试验中，需要选取合适的试样，考虑到复合材料各向异性的特性，需要选择不同的试样形式和加载方向。
目前，常用的复合材料力学试验方法主要有以下几种：1. 拉伸试验拉伸试验是测量材料拉伸应力、拉伸应变的试验。
在拉伸应力-应变曲线中，可以得到杨氏模数、拉伸强度等材料强度参数。
在复合材料中，需要考虑其各向异性，选择合适的载荷方向和试验条件。
2. 剪切试验剪切试验是测量材料剪切应力、剪切应变的试验。
在复合材料的剪切试验中，需要考虑热应力、交叉连接等因素对复合材料剪切力学特性的影响。
3. 弯曲试验弯曲试验是测量材料弯曲应力、弯曲应变的试验。
在复合材料弯曲试验中，需要考虑其各向异性特性，选择不同的载荷方向和试验条件。
《复合材料性能测试技术》课程标准
《复合材料性能测试技术》课程标准适用专业：复合材料工程技术专业课程代码：B062931305学制：3年学时：64学分：4开设学期：第4学期一、课程定位1.课程属性专业核心课2.前导主要专业课程名称《复合材料性能测试技术》是一门综合性、实践性很强的专业核心技能课程，是复合材料工程技术专业必修的核心主干课程之一，它的前导课程有《化学基础》,《高分子化学及物理》，《聚合物基复合材料基础》，《玻璃钢制品手糊及模压成型》，《玻璃钢制品拉挤及缠绕成型》等。
该课程以学生的就业需求为设置基础，以培养学生了解玻璃钢原料及其制品常规指标的测定原理、测试方法为基本目标，以熟练掌握测试技能为主体内容。
通过课程的学习，使学生具备《国家职业标准》中“玻璃钢检验工”的专业知识和技能，获得相应等级的资格证书，为后续“工艺及产品毕业设计”、“复合材料专业综合技能训练”等课程的学习奠定理论基础，同时使学生具有良好的职业素质和创新精神，为学生职业生涯的可持续发展夯实良好的基础，以满足玻璃钢工业职业技术教育发展和职业技能鉴定的需要。
3.课程定位校企合作开发类4.后续主要专业课程名称《现代分析测试技术》、《先进复合材料》、《复合材料模具设计》5.融通课程性否6.配套线上课程无二、课程教学目标1.素质目标（1）具有质量意识、环保意识、安全意识；（2）具备良好的职业素养和坚韧、诚信的品德；（3）具备较强的团队协作和组织协调能力；（4）具备与人沟通和交流的能力；（5）具备良好的心理承受能力及突发事件的处理能力；（6）具有独立学习和分析解决问题的能力；（7）具有严谨的科学态度和创新思维；2.知识目标（1）掌握常用试验设计方法；（2）掌握测试结果与数据处理方法；（3）掌握树脂基复合材料常规性能测试的试样制备方法；（4）掌握树脂基复合材料常规物理性能测试的测试方法及原理；（5）掌握树脂基复合材料常规机械性能测试的测试方法及原理；（6）掌握树脂基复合材料常规热性能测试的测试方法及原理；（7）掌握树脂基复合材料的其他性能测试方法及原理；（8）掌握树脂基复合材料测试的国家标准。
复合材料的力学性能测试与分析
复合材料的力学性能测试与分析引言：复合材料是由两个或多个成分组合而成的材料，通常包括纤维增强材料和基体材料。
由于其独特的结构和组分，复合材料具有优良的力学性能和广泛的应用领域。
在设计和制造复合材料制品时，力学性能的测试与分析非常重要，可以评估材料的强度、刚度和韧性等关键指标，指导工程应用中的设计和生产。
本文将深入探讨复合材料的力学性能测试方法和分析技术。
力学性能测试方法：1. 张力测试：张力测试用于测量材料在施加纵向拉力时的承载能力。
一种常用的方法是单轴拉伸测试，其中样品被拉伸直至断裂，通过测量施加的力与应变之间的关系，获得材料的应力-应变曲线。
这个曲线可以提供材料的强度和刚度等信息。
2. 压力测试：压力测试旨在测量材料的抗压能力。
常见的方法是将样品置于压力机之间，逐渐施加压力直至样品破裂。
通过测量施加的压力与应变之间的关系，可以评估材料的抗压强度和变形能力。
3. 剪切测试：剪切测试用于测量材料在剪切加载下的表现。
通常使用剪切试验机在两个表面之间施加剪切力，测量材料的剪切应力与应变关系。
这个关系提供材料的剪切强度和剪切刚度等参数。
力学性能分析技术：1. 杨氏模量：杨氏模量是描述材料刚度的指标，表示材料在受力时的应变响应。
通过施加小应力并测量产生的应变，可以计算出材料的杨氏模量。
杨氏模量越大，材料的刚度越高。
2. 弯曲强度：弯曲强度是评估复合材料抵抗在横向加载下发生弯曲的能力。
通过施加弯矩并测量产生的应力，可以计算出材料的弯曲强度。
弯曲强度高的材料在横向应力下更为耐用。
3. 破坏韧性：破坏韧性是评估复合材料耐受冲击或断裂的能力。
常用的测试方法是冲击测试，通过施加冲击力并测量导致的破损面积，可以评估材料的破坏韧性。
高韧性材料能够吸收能量并减缓破坏过程。
实例分析：以碳纤维增强复合材料为例，进行实例分析。
碳纤维增强复合材料由碳纤维作为纤维增强材料，环氧树脂作为基体材料组成。
首先进行张力测试，测量样品在单轴拉伸下的强度和应变。
复合材料的界面力学性能测试
复合材料的界面力学性能测试在现代材料科学领域，复合材料因其出色的性能表现而备受关注。
复合材料由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的材料组成，通过特定的工艺结合在一起，从而展现出单一材料所不具备的优异性能。
然而，复合材料的性能并非简单地取决于其组成材料的性能之和，其中界面的力学性能起着至关重要的作用。
复合材料的界面是指不同组分材料之间的过渡区域，其厚度通常在几纳米到几微米之间。
虽然界面区域相对较小，但它对复合材料的整体力学性能，如强度、韧性、疲劳性能等，有着显著的影响。
因此，准确测试和评估复合材料的界面力学性能对于优化复合材料的设计、制造和应用具有重要意义。
目前，用于测试复合材料界面力学性能的方法多种多样，每种方法都有其特点和适用范围。
其中，微拉伸试验是一种常用的方法。
在微拉伸试验中，通过制备微小尺寸的试样，并使用高精度的拉伸试验机对其进行拉伸，测量试样在拉伸过程中的应力应变曲线。
通过分析应力应变曲线，可以获得复合材料界面的强度、弹性模量等力学性能参数。
然而，微拉伸试验对试样的制备要求极高，需要保证试样的尺寸精度和表面质量，同时试验过程中的夹持和加载也需要特别小心，以避免试样的过早破坏。
另一种常用的测试方法是纤维拔出试验。
这种试验通常用于研究纤维增强复合材料的界面性能。
在试验中，将纤维从基体中拔出，测量拔出过程中的力位移曲线。
通过对曲线的分析，可以得到界面的剪切强度等性能参数。
纤维拔出试验的优点是能够直接测量界面的剪切性能，但试验结果容易受到纤维的埋入长度、纤维的直径以及基体的性能等因素的影响。
除了上述两种方法外，还有界面断裂韧性测试、界面疲劳性能测试等方法。
界面断裂韧性测试通常采用单边缺口弯曲试验或紧凑拉伸试验等方法，通过测量试样在断裂过程中的能量释放率来评估界面的断裂韧性。
界面疲劳性能测试则是通过对试样进行反复加载，观察界面在疲劳载荷作用下的损伤演化和失效行为。
在进行复合材料界面力学性能测试时，需要考虑多个因素的影响。
6-复合材料试验方法总结
(六) 复合材料试验方法总结
杨胜春 2015-06-25
（一）拉伸试验 （二）压缩试验 （三）弯曲/短梁剪切试验 （四）疲劳试验 （五）环境试验
（一六）拉总伸试结验
单向板（ 0°、 90°）拉伸 多向层压板拉伸 ±45°拉伸（面内剪切） 螺栓（拉伸）挤压 开孔拉伸 充填孔拉伸
（三）弯曲五、短总梁剪结切试验
三点弯曲 四点弯曲 短梁剪切
注意事项
与压缩试验一样，弯曲试验都通过夹具对试件加载，因此，试 验前必须调整好夹具的跨距，正确选择压头和支座的尺寸。 必须保证试验夹具压头的中心线与试验机的加载中心线保持一 致。
（四）复合五材料总疲劳结试验
几个试验参数：
（二）五压缩总试验结
（二）五压缩总试验结
（二五）压总缩试结验
（二）五压缩总试验结
压缩试验注意事项
压缩试验与拉伸不同，都需要压缩夹具，因此，试件安装时必须小心， 以保证试件与夹具的良好配合（包括夹具螺栓拧紧力矩的要求）。
通过压缩试验夹具保证试件的中心线与试验机的加载中心线保持一致。 压缩试验应尽量选择带有万向球绞压缩平台的试验机。
试验能力
试验机——20 余台（静力、疲劳、 动态）；
环境试验箱——20 余台（高温、 低温、高低温循环、盐雾、紫外 老化等）；
标准/非标准试验夹具 无损检测等
试验夹具研制
力学性能试验夹具研制
GB、HB试验夹具 ASTM 试验夹具 SACMA 试验夹具
压缩夹具（SACMA 1） 压缩夹具（ASTM D 6641）
（一六）拉总伸试结验
（六一）总拉伸结试验
（一六）拉总伸试结验
拉伸试验注意事项：
复合材料结构及性能评价方法的研究与开发
复合材料结构及性能评价方法的研究与开发一、引言复合材料作为结构材料，具有重量轻、强度高、刚度大、抗腐蚀、抗疲劳等优点，已被广泛应用于制造航空器、船舶、汽车、建筑、体育器材等领域。
然而，在复合材料的应用过程中，需要充分考虑其结构设计和性能评价，以确保其可靠性和安全性，在这方面取得卓越成果的公司包括波音和空客等，其成功经验值得借鉴。
二、复合材料结构设计原则1.强度选型原则复合材料的强度取决于树脂、纤维的种类、数量、方向和制品制造过程。
对于任一工程应用而言，可以通过选择适当的材料种类、数量和方向，来保证制品的强度目标的实现。
2.硬度和弹性模数选型原则复合材料的硬度和弹性模数直接影响制品的挠度、弯曲和应力等表现。
因此，需要根据制品的使用环境和应用要求，合理选择硬度和弹性模数，以达到制品的性能欲望。
3.低温/高温性能选型原则复合材料的低温/高温性能主要受树脂的热异性和纤维变形等制约。
低温显著降低树脂的硬度和弹性模数，高温则会引起树脂的软化或变形。
因此，在材料的选择和制备中，应充分考虑制品的工作环境和实际应用要求，优化硬度和弹性模数。
三、复合材料性能评价方法1.力学性能力学性能是复合材料重要的评估指标，涉及材料的强度、刚度、韧性、蠕变行为等方面。
目前，采用的测试方法包括静态拉伸试验、动态拉伸试验、拉-压杆试验、剪切试验、点胶剪切试验、压缩试验等。
2.热和热膨胀性能材料的热膨胀性能是影响制品温度响应和热应力的重要参数，其测定方法包括热膨胀试验机、热分析仪、化学热膨胀仪等。
3.燃烧性能燃烧性能评价主要考虑复合材料的燃烧性质，包括材料的燃烧特性、气体释放、毒性等方面。
评价方法包括锥形定标试验、热/冷释放试验、毒性试验等。
4.耐久性能耐久性能是评价材料抗环境损伤能力的指标，在复合材料行业中，耐久性包括了该材料在使用中的耐受性、疲劳强度、耐老化性、耐误差性等。
四、复合材料性能提升方法1.新材料研发目前市场上的复合材料多以碳纤维为主，但碳纤维比较昂贵，制件成本也相对较高，因此需要研发出具有良好性能、价格较低的新型复合材料。
复合材料的微观力学性能与性能评估
复合材料的微观力学性能与性能评估在当今科技迅速发展的时代，复合材料凭借其优异的性能在众多领域得到了广泛的应用。
从航空航天到汽车制造，从体育用品到医疗器械，复合材料的身影无处不在。
要深入理解复合材料的性能，就必须探究其微观力学性能，同时建立科学有效的性能评估方法。
复合材料并非单一的均质材料，而是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的组分材料通过特定的工艺组合而成。
这些组分在微观尺度上的相互作用和分布，决定了复合材料的宏观性能。
例如，纤维增强复合材料中，纤维的种类、长度、直径、取向以及与基体的结合强度等微观因素，都会显著影响材料的强度、刚度、韧性等力学性能。
在微观力学性能方面，我们首先要关注的是增强相和基体相之间的界面性能。
界面是实现载荷传递和应力分布的关键区域。
一个良好的界面结合能够有效地将载荷从基体传递到增强相，从而提高复合材料的整体强度。
反之，如果界面结合不良，容易导致应力集中和早期失效。
以碳纤维增强环氧树脂复合材料为例，碳纤维表面的处理方式会直接影响其与环氧树脂基体的界面结合强度。
通过对碳纤维进行氧化处理或涂覆上特定的涂层，可以改善界面的相容性和结合力，进而提升复合材料的性能。
另一个重要的微观力学性能指标是增强相的分布和取向。
在制造过程中，由于工艺条件的限制，增强相往往难以实现完全均匀的分布和理想的取向。
这可能导致材料在不同方向上的性能差异。
比如，在连续纤维增强复合材料中，如果纤维的取向与受力方向不一致，材料的强度和刚度就会大打折扣。
因此，在设计和制造复合材料时，需要精确控制增强相的分布和取向，以满足特定的使用要求。
复合材料的微观结构还会影响其热学性能。
例如，陶瓷基复合材料中的孔隙率和晶界结构会对其热导率产生重要影响。
孔隙的存在会增加热传递的阻力，降低热导率；而晶界的特性则会影响热膨胀系数。
了解这些微观结构与热学性能之间的关系，对于在高温环境下使用的复合材料的设计和应用至关重要。
在研究复合材料的微观力学性能时，各种先进的测试技术和分析方法发挥着重要作用。
复合材料的疲劳性能及其测试方法
复合材料的疲劳性能及其测试方法在现代工程领域中，复合材料因其出色的性能而得到了广泛的应用。
从航空航天到汽车制造，从体育器材到医疗器械，复合材料的身影无处不在。
然而，要确保这些材料在长期使用中的可靠性和安全性，了解其疲劳性能以及掌握有效的测试方法就显得至关重要。
复合材料的疲劳性能是指材料在反复加载和卸载的循环作用下，抵抗破坏的能力。
与传统的单一材料相比，复合材料的疲劳性能具有一些独特的特点。
首先，复合材料通常由两种或两种以上不同性质的材料组成，如纤维增强树脂基复合材料中的纤维和树脂。
这种多相结构使得其疲劳损伤的机理更加复杂。
在疲劳加载过程中，不仅存在纤维的断裂、拔出，还可能有树脂的开裂、分层等多种损伤形式同时发生，并且这些损伤之间相互影响，相互作用。
其次，复合材料的疲劳性能受到多种因素的影响。
纤维的类型、含量、排列方向，树脂的性能，以及纤维与树脂之间的界面结合强度等都会对其疲劳性能产生显著的影响。
例如，高强度的纤维可以提高复合材料的疲劳强度，但如果纤维与树脂的界面结合不良，就容易在疲劳加载过程中发生脱粘，从而降低材料的疲劳寿命。
再者，复合材料的疲劳性能还具有明显的各向异性。
由于纤维的定向排列，使得材料在不同方向上的力学性能存在差异，进而导致其疲劳性能也呈现出各向异性。
这就要求在设计和使用复合材料时，必须充分考虑材料的方向性，以避免在疲劳载荷作用下发生意外的破坏。
了解了复合材料疲劳性能的特点，接下来我们来探讨一下其测试方法。
常见的复合材料疲劳测试方法主要包括拉伸拉伸疲劳测试、弯曲疲劳测试和扭转疲劳测试等。
拉伸拉伸疲劳测试是最常用的方法之一。
在这种测试中，试样在轴向受到周期性的拉伸载荷。
通过控制加载的频率、应力幅值和应力比等参数，来模拟实际使用中的疲劳工况。
测试过程中，需要实时监测试样的应变、位移以及裂纹的扩展情况等，以评估材料的疲劳性能。
弯曲疲劳测试则是将试样置于三点弯曲或四点弯曲的加载方式下进行疲劳试验。
复合材料的力学性能
第四节 单向复合材料的破坏模式
• 依据纤维与基体之间的界面状态和载荷由基 体向纤维传递的机理，纤维间基体的剪切破 坏和部分脱胶可能同时发生，也有可能分别 独立发生。在脆性或短纤维与韧性基体构成 的复合材料中会出现纤维拔出的现象，因而 阻止了基体裂纹的扩展，这一裂纹可能参与 邻近其它纤维的断裂。
第四节 单向复合材料的破坏模式
• 通常发生横向拉伸破坏的模式有两种： ①基体拉伸破坏；②脱胶或纤维横向 断裂。如图（ a）为单向复合材料横 向拉伸破坏模式示意图。
第四节 单向复合材料的破坏模式
四、横向压缩破坏
• 单向复合材料横向受压时，因基体发生 剪切而破坏如图（b）。同时还可能发生 部分脱胶及纤维破断现象，所以其破坏 模式可以分成两种：基体剪切破坏和基 体剪切破坏的同时伴随脱胶或纤维横向 破碎。
第三节 纤维复合材料的疲劳行为
• 在实际使用过程中，构件或制品常常在比 屈服强度低得多的应力下发生失效，这种 现象多与材料在加工过程中存在的某些缺 陷，如气泡、裂纹、杂质和局部应力集中 等有关。对纤维复合材料在交变载荷作用 下的损伤与破坏行为作出正确的评价，是 复合材料结构设计与应用中必须要考虑的 问题。
第四节 单向复合材料的破坏模式
一、纵向拉伸破坏
• 单向复合材料的破坏起源于材料中固有的缺 陷。这些缺陷可以是破损的纤维、基体中的 裂纹以及界面脱胶等。如图，单向复合材料 在纤维方向受到拉伸载荷作用时，至少有三 种破坏模式，即①脆性断裂；②伴有纤维拔 出的脆性断裂；③伴有纤维拔出、界面基体 剪切或脱胶破坏的脆性断裂。
第四节 单向复合材料的破坏模式
• 沿纤维方向的拉伸和压缩试验、垂直于 纤维方向的拉伸和压缩试验以及面内剪 切试验是单向复合材料的5个基本力学 试验。一般而言，在纤维方向拉压及垂 直于纤维方向拉伸试验中，应力-应变 关系多呈线性，而在垂直于纤维方向压 缩及纵横方向剪切试验中应力-应变关 系则表现出非线性特征。
复合材料力学
01
有限差分法是一种直接求解偏微分方程的数值方法。
02
该方法通过将微分转化为差分来离散化偏微分方程，然后在 离散化的网格上直接求解该方程。
03
在复合材料力学中，有限差分法常用于分析复合材料的热传 导、波传播等问题。
其他数谱分析、 摄动法、离散元素法等。
02
这些方法在复合材料力学中也有 一定的应用，特别是在某些特殊 问题的求解中。
02
复合材料的力学性能
复合材料的弹性模量
弹性模量
复合材料的弹性模量取决于其组 成材料的弹性模量和纤维方向。 通常情况下，复合材料的弹性模 量高于其组成材料的弹性模量。
纤维方向效应
复合材料的弹性模量在不同纤维方 向上存在差异，表现出各向异性。
增强效果
通过合理选择增强材料和优化复合 材料的结构，可以提高复合材料的 弹性模量。
有限元分析方法
有限元分析（FEA）是一种数值分析方法，用于解决复杂的工程问题，特别是关于 结构强度、刚度、稳定性等问题。
FEA将复杂的结构分解为若干个简单的子结构，称为“有限元”，然后对每个有限 元进行分析，最后将各个有限元的解组合起来得到整个结构的解。
有限元分析方法在复合材料力学中广泛应用于预测和评估复合材料的力学性能，包 括应力、应变、位移等。
05
复合材料力学的实验研究
复合材料力学性能的实验测试
拉伸测试
压缩测试
通过拉伸实验测定复合材料的弹性模量、 泊松比和抗拉强度等参数，以评估其在轴 向拉伸载荷下的性能表现。
压缩实验用于测定复合材料的抗压强度、 弹性模量和泊松比等参数，以评估其在轴 向压缩载荷下的性能表现。
弯曲测试
剪切测试
弯曲实验用于测定复合材料的抗弯强度、 弹性模量和挠曲模量等参数，以评估其在 弯曲载荷下的性能表现。
复材力学性能测试中的若干问题
间里指导过航空航天领域复合材料应用 的一个文件，但因时间久远 内容过于陈 旧，国内于 ２ ０ ０ ８ 年基于 ２ ０ ０ ２ 年颁布的 ＭＩ Ｌ ． Ｈ Ｄ Ｂ Ｋ ． １ ７ 。 １ Ｆ ‘ ‘ 复合材料手册” ， 用时 ２年对该标准进行了修
订 ，但 因种 种变 故 ， 历 经 ６年终于 ２ ０ １ ４年 颁布 。这 ６年 来复合材 料 的力学性 能表 征又有 了新 的发展 ，２ ０ ０ ２年 的美 国军用 手册也 发生 了很大 的变化 ，２ ０ １ ２年 以 Ｃ ＭＨ ． １ ７ ． １ Ｇ 的面 目 颁 布 了
境、试验夹具 、装夹试件 、操作步骤、加载、数据处理等，所有这些过程的差别 （ 采用试验
批考 虑 ） ：
（ ４ ）未 知原 因的差 别 （ 称 为残值 ） 。
‘
对设计师而言 ，其中第 ３ 项试验带来的分散性应尽可能小，但实际上所得到的力学性能
分散 性通常 包含试验 分 散性 ，有时候甚 至可 能是主要 的来源 ，使得 原来 分散性很 小 的优 质材 料变 成 了分散性 很大 的劣质材 料 ，而 被用户 抛弃 。
部 门重视。文 中还具体对有关试验标准、试验设备、试样制各、数据处理等方面存在的问题进行 了详述，也分别指出了压缩、弯曲和剪切性 能测试存在的问题 。
关键词 ：复合材料；力学性能；性能测试；分散性
１ 上 己ｌ Ｊ Ｉ 吉
众 所周知 ，结构设 计的前 提是知晓材 料的力 学性 能 ，因此 所有 的材料均 需进行力 学性能
３ 聚合物基复合材料 力学性 能数据表达准则
航标 Ｈ Ｂ ７ ６ １ ８ ． ９ ８ “ 聚合物基复合材料力学性能数据表达准则” 是对于复合材料力学表达的
指 导文件 ，它 是基于 １ ９ ８ ６年颁布 的 ＭＩ Ｌ ． Ｈ ＤＢ Ｋ ． １ ７ Ｂ “ 复合材料 手册” 编 制 的曾在 很长 一段 时
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采用加压脱模时，向预埋在模具上的管接头送 入压缩空气或水，同时用木手锤或橡胶锤敲击 制品，注意不能用手锤随意敲打，否则会损伤 模具及制品的胶衣层。
当用压缩空气或水不能使制品脱模时，可用刮 板把制品边缘撬开一点间隙，然后插入木楔， 把制品脱下。用刮板和木楔脱模时，注意不要 损伤模具的边缘。
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有些大型制品即使选用了最理想的脱模系统，在 脱模时仍需要很大的力，因此，要使用一些机械 帮助脱模，如千斤顶、吊车等。
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4、修边 复合材料制品糊制完以后，必须切去超出产品尺寸 的多余部分。常用的修边方法有湿法修边和干法修 边两种。
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湿法修边
湿法修边是在产品呈半固化状态下，在模具上把超 出尺寸的部分用刀片沿模具边缘切断。这种方法可 以提高切边的效率，但应把握好时机，过早或过迟 对制品都会造成不良影响。
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干法修边
原材料
1增强材料 2树脂及固化剂 3脱模剂 4辅助材料
玻璃纤维方格布，必须按 防规止定制尺品寸粘事着先模裁具剪，好便于脱 模。脱模剂种类很多，一般 分为片状、溶液型、油蜡类 三璃模的剂类纸一为某磨在种。、种了树些性1脂剂类片聚是降脂性、9，很状酯聚1低中能自不引多脱薄乙成加(熄低模膜，饱发烯本 入性剂。 应收醇和剂一，等主用溶溶缩些改聚，)要最液液性，填善酯促有广型、 往料树树进;玻泛脱油耐 往脂， 蜡地类主石板脱英要蜡模、有及剂氯碳凡有化酸石士石钙蜡蜡、林、等白油汽。云等车石蜡。、、
干法修边是在产品完全固化并脱模后进行的。脱 模后按图纸规定尺寸画线，然后用切割机沿线切 割。切边完成后，复合材料制品的边缘用锉刀进 一步修平，修平后用粗砂纸作砂光处理。
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脱模
当制品固化达到脱模强度，即制品已具有维持 自己的强度，在继续固化中不致因自重而发生 变形时，便可进行脱模。对于玻璃钢制品，一 般在成型24h可达到脱模强度。脱模最好采用 木制工具，以避免损伤模具或制品。
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复合材料的力学性能主要包括拉伸、压缩、弯 曲，剪切，冲击以及硬度等。它是材料的一项 基本的性能。它主要取决于树脂基体，纤维增 强材料及其界面的粘接状况。
同时它还受到试验条件，试验方法，试样形状 等的影响，为了真实的反映材料的性能，使试 验结果具有通用性和可比性。我们必须对试验 方法，条件作出统一规定。
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手糊玻璃钢板实验中的注意事项
1、固化时，环境温度在15℃以上，相对湿 度低于70%； 2、胶液粘度应控制在0.2－0.8pa.s之间
3、增强材料要进行表面处理； 4、引发剂与促进剂不能同时加入：
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5、板材较厚时，必须分层固化，注意在多次成型 时，只有将前一次已固化的石蜡表面打磨掉后， 才能继续施工； 6、应先刷树脂，后铺玻璃纤维布；
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按照GB的规定(纤维增强塑料性能测试试验)
标准环境
温度为23±2℃，湿度为45～55 ％。试样状态调节规定，试验前， 试样在标准环境中至少放置24h， 不具备标准条件者，试样可在干 燥器中至少放置24h。
试样数量，每项至少5个。
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力学性能测试步骤
手糊玻璃钢板材
试样加工
性能测试
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手糊玻璃钢板材
7、刷树脂应由内向外； 8、铺玻璃纤维布时，玻璃布之间的接缝应相互错 开。
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1.试述玻璃钢制品有哪些优缺点？ 2.在手糊玻璃钢板的实验中，用到哪些原材料，
其作用是什么？ 3.在手糊玻璃钢板的实验中，应该注意哪些事项？
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铺层时，玻璃布之间的接缝应相互错开。
3固化
手糊成型制品一般采用室温固化。糊制作业的环境温 度度 太低、湿度过高都不利于不饱和聚酯树脂的固化。
手糊制品在凝胶后，需要固化到一定程度才脱模，脱 模后继续在高于15℃的环境温度下固化或加热处理。 手糊聚酯玻璃钢制品一般在成型后24小时达到脱模强 度，脱模后再放置一周左右即可使用。但要达到最高 强度值，往往需要很长的时间。
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成型工艺 手糊成型的主要工序是在涂有脱模剂的模具上， 刷一层树脂胶液，铺一层纤维增强材料，并注意 浸透树脂、排除气泡，如此重复操作，直到达到
设计厚度。工艺流程如下图所示。
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纤维增强材料
表面处理
裁剪
模具
树脂胶液配制
涂脱模剂
干燥备用
手糊成型 固化 脱模
修整
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1 涂刷胶衣树脂
手工涂刷胶衣一般为两遍，两次涂刷的方向应该相 互垂直。当胶衣层开始凝胶时，立即铺放第一层玻 璃纤维表面毡，这样既可以增强胶衣层，又有利于 胶衣层与结构层的粘合。
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注意事项
一般胶衣层厚度控制在0.3mm~0.5mm之间， 涂刷量约为300g/㎡~500g/㎡。待胶衣层全部 凝胶后，方可以进行糊制作业，否则容易损伤胶衣 层。如果待胶衣层固化完全后再进行糊制作业，又 将影响胶衣层结构间的粘接。涂刷胶衣需要用短毛 刷，毛质要柔软。
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2铺层施工
待胶衣全部凝胶后，就可以进行玻璃纤维的铺层 施工。值得注意的是，玻璃纤维含量应控制在合 理的范围内，并将孔隙率降低到最低程度，因此 在施工中必须认真仔细，严格执行操作规程。
铺层时，首先在胶衣上涂刷一层树脂，然后铺覆 紧贴胶衣的增强材料。为了消除制品表面的布的 纹理，应当首先铺一层表面毡，树脂也要饱和， 这样有利于浸透和排除气.泡。
当制品的厚度超过10mm时，可分两次或多次成 型。如果实行多次成型，只有将前一次已固化的含 蜡表面打磨掉才能继续施工。如果糊制过程中需要 停顿，则应尽量在树脂固化之前开始继续糊制。