山大復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能復(fù)習(xí)題參考答案

1、1、簡(jiǎn)述構(gòu)成復(fù)合材料的元素及其作用復(fù)合材料由兩種以上組分以及他們之間的界面組成。即構(gòu)成復(fù)合材料的元素包括基體相、增強(qiáng)相、界面相?；w相作用：具有支撐和保護(hù)增強(qiáng)相的作用。在復(fù)合材料受外加載荷時(shí)，基體相一剪切變形的方式起向增強(qiáng)相分配和傳遞載荷的作用，提高塑性變形能力。增強(qiáng)相作用：能夠強(qiáng)化基體相的材料稱為增強(qiáng)體，增強(qiáng)體在復(fù)合材料中是分散相，在復(fù)合材料承受外加載荷時(shí)增強(qiáng)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(qiáng)相彼此相連的過(guò)渡

2、層。界面相具有一定厚度，在化學(xué)成分和力學(xué)性質(zhì)上與基體相和增強(qiáng)相有明顯區(qū)別。在復(fù)合材料受外加載荷時(shí)能夠起到傳遞載荷的作用。2、簡(jiǎn)述復(fù)合材料的基本特點(diǎn)(1)復(fù)合材料的性能具有可設(shè)計(jì)性材料性能的可設(shè)計(jì)性是指通過(guò)改變材料的組分、結(jié)構(gòu)、工藝方法和工藝參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)材料的性能。顯然，復(fù)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(fù)合材料的性能可設(shè)計(jì)性以極大的自由度。(2)材料與構(gòu)件制造的一致性制造復(fù)合材料與制造構(gòu)件往往是同步的，即復(fù)合材料與復(fù)合

3、材料構(gòu)架同時(shí)成型，在采用某種方法把增強(qiáng)體摻入基體成型復(fù)合材料的同時(shí)，通常也就形成了復(fù)合材料的構(gòu)件。(3)疊加效應(yīng)疊加效應(yīng)指的是依靠增強(qiáng)體與基體性能的疊加，使復(fù)合材料獲得一種新的、獨(dú)特而又優(yōu)于個(gè)單元組分的性能，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的性能指標(biāo)。(4)復(fù)合材料的不足復(fù)合材料的增強(qiáng)體和基體可供選擇地范圍有限；制備工藝復(fù)雜，性能存在波動(dòng)、離散性；復(fù)合材料制品成本較高。料潛力的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料制品的設(shè)計(jì)與研制步驟可以歸納如下：1)通過(guò)論證明確對(duì)于材料的使用

4、性能要求，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)2)選擇材料體系（增強(qiáng)體、基體）3)確定組分比例、幾何形態(tài)及增強(qiáng)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(shè)計(jì)步驟，在完成復(fù)合材料設(shè)計(jì)方案后，應(yīng)結(jié)合市場(chǎng)供應(yīng)情況和研制單位的已有條件，采購(gòu)原材料，購(gòu)置或改造工藝設(shè)備，完成制造工藝條件準(zhǔn)備6)測(cè)試所制得樣品的實(shí)際性能，檢驗(yàn)是否達(dá)到使用性能要求和設(shè)計(jì)目標(biāo)7)在總結(jié)設(shè)置經(jīng)驗(yàn)與成果的基礎(chǔ)上，調(diào)整設(shè)計(jì)方案，組織制品生產(chǎn)6、如何改善復(fù)合材料界面相容問(wèn)題相容性是指亮哥相互

5、接觸的組分是否相互容納。在復(fù)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(xué)反應(yīng)。復(fù)合材料界面相容性包括：物理相容性和化學(xué)相容性復(fù)合材料界面的物理相容性主要包括潤(rùn)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(rùn)濕性在復(fù)合材料工藝過(guò)程中，液態(tài)基體與纖維最好能發(fā)生潤(rùn)濕，以免復(fù)合材料界面結(jié)合太弱，使其傳遞載荷的功能不能充分發(fā)揮。2)熱殘余應(yīng)力熱殘余應(yīng)力是由于復(fù)合材料組分之間的熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)使用或制造過(guò)程中所處

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