复合材料力学特性

发布网友发布时间：2024-10-05 13:19

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热心网友时间：2024-10-05 14:27

复合材料具有出色的力学性能，比强度和比刚度均较高，这是衡量材料承载能力的重要指标。复合材料重量轻，强度和刚度大，符合航空、航天结构设计的需求。现代飞机、导弹、卫星等机体结构广泛应用纤维增强复合材料，以减轻重量并提高性能。

复合材料的力学性能可以通过设计来调整，选择合适的原材料和铺层形式，实现复合材料构件或结构满足特定使用需求。例如，复合材料在受拉时，垂直于受拉方向上也发生伸长，这与传统材料的性能不同。复合材料的层板在平板模上铺层，加温固化后自动形成所需曲板或壳体。复合材料具有良好的抗疲劳性能，金属疲劳强度通常为抗拉强度的40%至50%，而某些复合材料可达70%至80%。复合材料疲劳断裂过程从基体开始，逐渐扩展至纤维和基体界面，无突发性变化，可提前发现并补救。复合材料还具有较好的抗声振疲劳性能，制成的直升飞机旋翼寿命比金属长数倍。

复合材料具有良好的减振性能。纤维复合材料的纤维和基体界面阻尼较大，有效降低振动。同形状、同大小的梁进行振动试验，碳纤维复合材料梁振动衰减时间远短于轻金属梁。复合材料通常能耐高温，在高温下，用碳或硼纤维增强的金属强度和刚度显著提高。普通铝合金在400℃时弹性模量下降，而碳纤维或硼纤维增强的铝合金强度和弹性模量保持稳定。复合材料热导率小，瞬时耐超高温性能优良。复合材料具有安全性，当用纤维增强复合材料制成的构件超载，少量纤维断裂时，载荷快速重新分配至未破坏纤维，确保构件在较长时间内保持承载能力。

复合材料成型工艺简单，适合整体成型，减少了零部件数目，降低了设计计算工作量并提高了计算准确性。复合材料部件制作过程中，纤维和基体通过粘结在模具中成型，固化后不易在材料中形成微小裂纹，且固化后残留应力较小。

扩展资料

复合材料力学是固体力学的一个新兴分支，它研究由两种或多种不同性能的材料，在宏观尺度上组成的多相固体材料，即复合材料的力学问题。复合材料具有明显的非均匀性和各向异性性质，这是复合材料力学的重要特点。复合材料由增强物和基体组成，增强物起着承受载荷的主要作用，其几何形式有长纤维、短纤维和颗粒状物等多种；基体起着粘结、支持、保护增强物和传递应力的作用，常采用橡胶、石墨、树脂、金属和陶瓷等。