復合材料力學性能電子版本

1、復合材料力學性能2.1 高分子材料的力學高分子材料的力學狀態(tài)狀態(tài) 物質的物理狀態(tài)物質的物理狀態(tài) 相相 態(tài)態(tài)凝膠態(tài)凝膠態(tài)熱力學概念熱力學概念動力學概念動力學概念凝膠態(tài)凝膠態(tài) 根據物質根據物質對對外場外場（外部作用）特別是外力場（外部作用）特別是外力場 的響應特性的響應特性劃分。劃分。 按物質按物質力學性能力學性能隨隨溫度溫度變化的特性劃分。變化的特性劃分。力學狀態(tài)力學狀態(tài)玻璃態(tài)玻璃態(tài)T40% 晶區(qū)互相銜接，晶區(qū)互相銜接，貫穿成連續(xù)相貫穿成連續(xù)相。觀察不到明顯的。觀察不到明顯的 非晶區(qū)玻璃化轉變現(xiàn)象。非晶區(qū)玻璃化轉變現(xiàn)象。 2.1 高分子材料的力學狀態(tài)高分子材料的力學狀態(tài) 圖圖2.2 高結晶度聚合

2、物的熱機械曲線高結晶度聚合物的熱機械曲線 不呈現(xiàn)高彈態(tài)不呈現(xiàn)高彈態(tài)呈現(xiàn)高彈態(tài)呈現(xiàn)高彈態(tài) 結晶聚合物能否觀察到高彈態(tài)，取決于結晶聚合物能否觀察到高彈態(tài)，取決于聚合物的摩聚合物的摩爾平均質量爾平均質量。問題：問題：交聯(lián)、網狀聚合物是否有粘流態(tài)？交聯(lián)、網狀聚合物是否有粘流態(tài)？ Cross-linked 交聯(lián)交聯(lián) Network（3D） 網狀網狀答案：答案：不出現(xiàn)粘流態(tài)。不出現(xiàn)粘流態(tài)。2.1 高分子材料的力學狀態(tài)高分子材料的力學狀態(tài) 玻璃化轉變玻璃化轉變現(xiàn)象及現(xiàn)象及Tg的重要性的重要性 2.1 高分子材料的力學狀態(tài)高分子材料的力學狀態(tài) 玻璃化轉變是高聚物的一種玻璃化轉變是高聚物的一種普遍現(xiàn)象普遍現(xiàn)象。

3、 發(fā)生玻璃化轉變時，許多物理性能發(fā)生急劇變化，可完全發(fā)生玻璃化轉變時，許多物理性能發(fā)生急劇變化，可完全 改變材料的使用性能改變材料的使用性能： TTg 時高聚物處于高彈態(tài)（彈性體）時高聚物處于高彈態(tài)（彈性體） T m（脆（脆-脆復脆復合材料）合材料）當當Vf較低時，較低時，單層板強度單層板強度1 主主要依賴于要依賴于m，在纖維斷裂前先在纖維斷裂前先發(fā)生基體斷裂，所有載荷轉移發(fā)生基體斷裂，所有載荷轉移到纖維上而最終使纖維破壞，到纖維上而最終使纖維破壞，則則 1 = fVf+m(1-Vf)f、m：基體破壞時纖維承受的拉伸應力和纖維破壞基體破壞時纖維承受的拉伸應力和纖維破壞時基體所承受的應力。時基體

4、所承受的應力。斷裂前斷裂前f f m m時，先時，先發(fā)生基體斷裂發(fā)生基體斷裂當當Vf較大時較大時，因，因EfEm，基體只承受小部基體只承受小部分載荷，載荷增加至纖維斷裂，分載荷，載荷增加至纖維斷裂，則：則：1= f Vf 可求出可求出V Vf f（2）當）當f m時，脆時，脆-韌復合材料，纖維將首先破韌復合材料，纖維將首先破壞。壞。當當Vf較小時較小時，纖維斷裂而轉移載荷很小，復合材，纖維斷裂而轉移載荷很小，復合材料的強度為：料的強度為：1 = m(1-Vf)當當Vf較高時較高時，纖維斷裂而轉移到基體上載荷很大，纖維斷裂而轉移到基體上載荷很大，此時，基體隨之斷裂，復合材料的強度為：此時，基體隨之斷裂，復合材料的強度為：1 = f Vf+m (1-Vf)可求得交叉點可求得交叉點Vf：表示對應于表示對應于f m時兩種破壞時兩種破壞形式變化時的纖維體積含量。形式變化時的纖維體積含量。Vmin：纖維起增強效果的體積分數：纖維起增強效果的體積分數1 隨隨Vf變變化如圖所化如圖所示示作業(yè)：作業(yè)：o 請推導復合材料單向板受軸向載荷時，纖維承請推導復合材料單向板受軸向載荷時，纖維承受的載荷占總載荷的比例公式，并計算受的載荷占總載荷的比例公式，并計算Vf=0.