山大復合材料結構與性能復習題參考答案

1、1、簡述構成復合材料的元素及其作用復合材料由兩種以上組分以及他們之間的界面組成。即構成復合材料的元素包括基體相、增強相、界面相?；w相作用：具有支撐和保護增強相的作用。在復合材料受外加載荷時，基體相一剪切變形的方式起向增強相分配和傳遞載荷的作用，提高塑性變形能力。增強相作用：能夠強化基體相的材料稱為增強體，增強體在復合材料中是分散相，在復合材料承受外加載荷時增強相主要起到承載載荷的作用。界面相作用：界面相是使基體相和增強相彼此相連的過渡

2、層。界面相具有一定厚度，在化學成分和力學性質(zhì)上與基體相和增強相有明顯區(qū)別。在復合材料受外加載荷時能夠起到傳遞載荷的作用。2、簡述復合材料的基本特點(1)復合材料的性能具有可設計性材料性能的可設計性是指通過改變材料的組分、結構、工藝方法和工藝參數(shù)來調(diào)節(jié)材料的性能。顯然，復合材料中包含了諸多影響最終性能、可調(diào)節(jié)的因素，賦予了復合材料的性能可設計性以極大的自由度。(2)材料與構件制造的一致性制造復合材料與制造構件往往是同步的，即復合材料與復合

3、材料構架同時成型，在采用某種方法把增強體摻入基體成型復合材料的同時，通常也就形成了復合材料的構件。(3)疊加效應疊加效應指的是依靠增強體與基體性能的疊加，使復合材料獲得一種新的、獨特而又優(yōu)于個單元組分的性能，以實現(xiàn)預期的性能指標。(4)復合材料的不足復合材料的增強體和基體可供選擇地范圍有限；制備工藝復雜，性能存在波動、離散性；復合材料制品成本較高。料潛力的優(yōu)化結構。復合材料制品的設計與研制步驟可以歸納如下：1)通過論證明確對于材料的使用

4、性能要求，確定設計目標2)選擇材料體系（增強體、基體）3)確定組分比例、幾何形態(tài)及增強體的配置4)確定制備工藝方法及工藝參數(shù)5)以上主要為設計步驟，在完成復合材料設計方案后，應結合市場供應情況和研制單位的已有條件，采購原材料，購置或改造工藝設備，完成制造工藝條件準備6)測試所制得樣品的實際性能，檢驗是否達到使用性能要求和設計目標7)在總結設置經(jīng)驗與成果的基礎上，調(diào)整設計方案，組織制品生產(chǎn)6、如何改善復合材料界面相容問題相容性是指亮哥相互

5、接觸的組分是否相互容納。在復合材料中是指纖維與基體之間是否彼此協(xié)調(diào)、匹配或是否發(fā)生化學反應。復合材料界面相容性包括：物理相容性和化學相容性復合材料界面的物理相容性主要包括潤濕性、熱膨脹匹配性和組分之間元素的相互溶解性。1)纖維與基體之間的潤濕性在復合材料工藝過程中，液態(tài)基體與纖維最好能發(fā)生潤濕，以免復合材料界面結合太弱，使其傳遞載荷的功能不能充分發(fā)揮。2)熱殘余應力熱殘余應力是由于復合材料組分之間的熱膨脹系數(shù)不同，當使用或制造過程中所處

6、的溫度偏離復合材料成型溫度時，在組元界面處產(chǎn)生的結構內(nèi)應力。這種殘余應力與復合材料所承受的外載荷產(chǎn)生的應力相疊加，將影響復合材料的承載能力。甚至在復合材料中造成微裂紋使復合材料喪失承載能力。良好的復合材料界面化學相容性是指在高溫時復合材料中的兩組分之間處于熱力學平衡且兩相反應動力學十分緩慢。但是，出共晶復合材料和原位生長復合材料外，一般復合材料都不屬于組分之間能夠處于熱力學平衡的體系。為了改善復合材料界面化學相容性，在選材時不能只單純考