何全含料方行 第十四章 复合材料的力学行 能网络课程 anc 材料科学与工程学院王泓主编
第十四章 复合材料的力学行为
何全含料方行 的14.1言 佑拗亥合材抖是用人工必将高度,高摸望弁 维5基体材料若合起米而形成的新型结拗材抖。由 能于复合材料的比质,比刚成,耐终性,减震性和 花疲劳性都远远优子作基体函原材料,近年愈 米念到地受到人们的重视。复合州有着5其它 程材料力学性能的共同点,也寶其自身的许多持点 程 材料科学与工程学院王泓主编
14.1 引言 结构复合材料是用人工办法将高强度、高模量纤 维与基体材料结合起来而形成的新型结构材料。由 于复合材料的比强度、比刚度、耐热性、减震性和 抗疲劳性都远远优于作为基体的原材料，近年来愈 来愈多地受到人们的重视。复合材料有着与其它工 程材料力学性能的共同点，也有其自身的许多特点
何全含料方行 14.2单達胺痕增合村的裘学假 连续升在基体中呈同向平行等距列的烹合村 料叫单向连续升维增的复合村料。 N(3) 能网络课程 L(1) POLYTCHA T(2) 图14-1单向连续纤维增强复合材料示意图 材料料学与工程学院王泓主编
14.2 单向连续纤维增强复合材料的基本假设 连续纤维在基体中呈同向平行等距排列的复合材 料叫单向连续纤维增强的复合材料。 图14-1 单向连续纤维增强复合材料示意图
何全含料方行 为古便她预测这种复合材料的基中力学性能,可先 的作出如下薮学假: ∥各组分材料都是的匀的。并撞平行芋距地列, 其性质与廈奁也是力的。 2各组分村料郁是连续的,且单向复合材得也是连 续的,即认为纤月基体结合好。因此,当受力时 与弁相同帕古向上各组分的应或相等。 5各相在复合次在下的性制与复合前相同。基体 和所獲是各向同性的。 POLYTCHA 课以和黄请,和单向合村样无应力。和我 程后,升与体不产生横向应力 材料科学与工程学院王泓主编
为方便地预测这种复合材料的基本力学性能，可先 作出如下基本假设： 1）各组分材料都是均匀的。纤维平行等距地排列， 其性质与直径也是均匀的。 2）各组分材料都是连续的，且单向复合材料也是连 续的，即认为纤维与基体结合良好。因此，当受力时 与纤维相同的方向上各组分的应变相等。 3）各相在复合状态下的性能与未复合前相同。基体 和纤维是各向同性的。 4）加载前，组分材料和单向复合材料无应力。加载 后，纤维与基体间不产生横向应力
何全含料方行 米143代底世体元 根据上述假设,单向复合材料宏观上是均匀的,因此 可取一单元体进行研究。这种单元体的迄取,应当小得 足以表示出细观村料的组成结构,而又必须大得足以能 代表单向复合材料体内的全部持性。这样的单元体再经 适当简化后称为代表性体元。 2 能网络课程 Anc 图142复合材料中的体积元示意图 (a)体积单元 (b)代表性体积单元 材料料学与工程学院一王泓主
14.3 代表性体元 根据上述假设，单向复合材料宏观上是均匀的，因此 可取一单元体进行研究。这种单元体的选取，应当小得 足以表示出细观材料的组成结构，而又必须大得足以能 代表单向复合材料体内的全部特性。这样的单元体再经 适当简化后称为代表性体元。 σ1 σ1 tm/2 t f tm/2 tT 图14-2 复合材料中的体积元示意图 (a) 体积单元； （b）代表性体积单元 ι