PP/PA6/APP/OMMT复合材料的湿热老化性能研究 作者：陈雨玲， 伍玉娇， 蒙日亮， Chen Yuling， Wu Yujiao， Meng Riliang 作者单位：陈雨玲,伍玉娇,Chen Yuling,Wu Yujiao(贵州大学材料科学与冶金工程学院,贵阳 ,550003;贵州省材料技术创新基地,贵阳,550014)， 蒙日亮,Meng Riliang(东风柳州汽车有 限公司,柳州,545000) 刊名： 工程塑料应用 英文刊名：ENGINEERING PLASTICS APPLICATION 年，卷(期)：2010,38(10) 参考文献(14条) 1.王晓洁;梁国正;张炜湿热老化对高性能复合材料性能的影响[期刊论文]-固体火箭技术 2006(04) 2.马建忠聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料老化性能研究 2007 3.杨育农;胡行俊;龚浏澄塑料老化与防老化技术 2007 4.郭宝春;傅伟文;贾德民湿热老化对氰酸酯树脂/酚醛环氧树脂共混物结构与性能的影响[期刊论文]-复合材料学报 2002(03) 5.肇研;梁朝虎聚合物基复合材料自然老化寿命预测方法[期刊论文]-航空材料学报 2001(02) 6.田晶;田开谟;陈光烈碳复合材料壳体老化性能[期刊论文]-玻璃钢/复合材料 2001(06) 7.叶宏军;詹美珍;古尼耶夫T300/4211复合材料的使用寿命评估[期刊论文]-材料工程 1995(10) 8.Arun Pasricha Effect of physical aging and variable stress history on the strain response of polymeric composites 1997 9.Wang J Z Physical aging behavior of high-performance composites 1995(05) 10.过梅丽;肇研;许凤和先进聚合物基复合材料的老化研究 2000 11.赵海超;杨凤;张学全原位聚合制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料及其结构性能表征[期刊论文]-高分子材料科学与工程 2004(02) 12.Ma Jisheng;Qi Zongneng;Hu Youliang Synthesis and characterization of polypropylene/clay nanocomposites[外文期刊] 2001(14) 13.秦怀礼;张世民;阳明书聚酰胺6/蒙脱石纳米复合材料的紫外光老化[期刊论文]-高等学校化学学报 2004(01) 14.马继盛;漆宗能;张树范插层聚合制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料及其结构性能表征[期刊论文]-高等学校化学学报 2001(10) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/aa18105600.html,/Periodical_gcslyy201010017.aspx
先进复合材料制造技术复合材料表面的金属化 姓名丁志兵
班级05021104 学号2011301263 复合材料表面的金属化 材料作为社会进步的物质基础和先导，在人类历史发展的过程中一直都是人类进步的里程碑。每一种新材料的发现和利用都会为社会生产力的提高以及人类生活品质的提升带来巨大的变化。同时，材料制造的水平也是衡量一个国家科学技术和经济发展的重要因素之一。 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的发展具有悠久的历史，自20 世界40 年代因航空工业发展的需要而发展出的玻璃纤维增强复合材料（也称玻璃钢），复合材料这一新材料的名称因此而进入人们的视线。复合材料的出现，使得材料科学的内容产生了极大的丰富，并且因其自身的广泛而优异的性能而得到快速的发展，人们将复合材料的出现视为人类进步发展的里程碑。科学家预言：“复合材料在21 世纪中将支撑着科学技术的进步和挑起经济实力的脊梁”，“21 世纪将是复合材料的时代”，“先进复合材料在21世纪中将在航空航天技术领域中发挥越来越重要的作用”。随着时代的进步和科技的发展，复合材料结构已经广泛应用于航空航天、船舶、车辆、建筑工程等多个领域，的确，21 世纪将是复合材料的时代，复合材料必将肩负着重要的责任。 树脂基复合材料以其质轻、高比强度、高比模量、热膨胀系数小、性能可设计性等一系列优点,已经成为国内外航天器结构部件的首选材料,广泛应用于各类卫星天线、相机结构组件、裕架、太阳能电池板等。在航天器中,用复合材料代替金属材料,在保持原有力学性能,甚至更高的同时,可有效减轻航天器的重量,节约发射成本。但是,由于特殊的空间使用环境和航天技术新的发展需求,树脂基复合材料面临以下的问题,严重影响了该类材料的进一步应用。 1)空间防护能力不足,制约航天器向长寿命方向发展。 航天器在空间运行过程中要经受严酷的空间环境考验。近地轨道以大量的原子氧、紫外环境为主。原子氧是一种很强的氧化剂,对树脂基体具有很强的腐蚀作用,当航天器以极高的速度在其中运行时,相当于将航天器浸泡于高温的氧原子气体中,裸露在外的树脂基复合材料结构件表面与其作用形成挥发性的氧化物;在地球同步轨道,空间辐射环境以带电高能粒子如电子,质子和紫外线等为主,带电粒子对卫星结构件的辐射损伤主要是通过以下两个作用方式:一是电离作用,即入射粒子的能量通过被照物质的原子电离而被吸收,另外一种是原子的位移作用,即被高能粒子中的原子位置移动而脱离原来所处的晶格位置,造成晶格缺陷。高能的质子和重粒子既能产生电离作用,又能产生位移作用。所有这些作用都会导致树脂基
汽车减振胶耐湿热性能的研究 以顺丁橡胶、稀释剂、硫化剂、促进剂、抗氧剂、发泡剂、填料等为原料制备出一种膨胀型汽车减振胶。实验表明，选择合适的稀释剂、发泡剂、填料，可以明显提高减振胶耐湿热性能。 标签：顺丁橡胶；减振胶；发泡剂 汽车减振胶主要用于汽车车门、发动机罩盖和行李箱盖板的装配，用以减少震动，吸收系统噪音，减少系统疲劳和降低部件受损等[1，2]。 汽车经常户外使用，湿热老化是影响汽车使用寿命，特别是减振胶使用寿命的重要因素。减振胶通过加热固化成型，返修困难，要求有较长的使用寿命，因此其耐湿热性能十分重要。 目前，汽车减振胶耐湿热性能的表征主要测试湿热老化后剪切强度[3，4]和吸水性[5～10]。专利《一种耐湿热性能优异的膨胀减振胶》中通过闭孔发泡剂提高耐湿热老化性能，专利《一种低吸水率的膨胀减振胶》中通过添加成膜剂降低吸水率，但这些研究并没有较系统的分析汽车减振胶的耐热性能的影响因素。 本文研究了稀释剂、发泡剂、填料种类和用量等因素对减振胶耐湿热性能的影响，对提高减振胶耐湿热性能，有很好的指导意义。 1 实验部分 1.1 原料 顺丁橡胶，中国石化；增粘剂，自制；硫磺，上海京海化工有限公司；过氧化二异丙苯（DCP），佳通化学有限公司；促进剂、抗氧剂，河南蔚林化工有限公司；液体聚丁二烯PM4，英国昕特玛；邻苯二甲酸二辛酯DOP，杭州大自然有机化工实业有限公司；烷基磺酸苯酯T-50，德国朗盛；乙酰柠檬酸三丁酯ATBC，山东齐鲁增塑剂股份有限公司；发泡剂AC、发泡剂H，江苏雅克化工有限公司；发泡剂TSH，常州市孟达精细化工有限公司；发泡剂OBSH，广州金昌盛科技有限公司；微球发泡剂，阿克苏诺贝尔；重质碳酸钙，上海集伊精细化工有限公司；轻质碳酸钙，江西一环矿产有限公司；纳米活性碳酸钙：上海卓越纳米新材料股份有限公司。 1.2 仪器与设备 电子万能试验机，日本岛津公司；真空捏合机ZH-500，江苏如皋市井上捏合机械厂；强力分散机QL-1100，佛山市金银河智能装配股份有限公司。 1.3 减振胶的制备
第12卷 第1期1997年3月 实 验 力 学 JOU RNAL O F EXPER I M EN TAL M ECHAN I CS V o l.12 N o.1 M ar.1997 大变形复合材料柔性梁静、动特性的试验研究Ξ 向锦武 (北京航空航天大学,100083) 张呈林 赵 翔 王浩文 (南京航空航天大学,210016) 摘要 本文对两种铺层的复合材料柔性梁进行了静、动特性的试验研究,重点研究了挠度、结构耦合、梁的根部安装角等对变形、固有频率的影响。得出的结论有助于直升机旋翼桨叶的设计和发展,并且验证了大挠度复合材料柔性梁的分析模型。 关键词 大挠度,柔性梁,结构耦合。 1 引言 全复合材料无轴承旋翼(包括尾桨)的出现是直升机旋翼技术的重大突破,同时也提出了许多新问题。在大桨距工作状态下,无轴承旋翼的关键部件,浆根的纤维增强层合梁元件柔性梁常常处于大变形状态。对于复合材料层合梁,由于各向异性的影响,不同的铺层将产生不同的耦合关系。而结构耦合(拉-扭,弯-扭等)对旋翼动力学及气弹稳定性影响很大。目前在理论上已发展了一些分析方法,但都有其局限性[1]。本文为了发展和验证分析模型,对两种典型铺层的复合材料柔性梁在大变形下的静、动特性进行了试验研究,得出了一些有用的结论[2]。 2 试验方法 静力试验是在如图1所示的装置上完成的。梁试件通过过渡接头固定在刚性基础上,过渡接头可保证试件绕伸展方向转动,以获得不同的根部安装角。载荷作用在梁的端点。垂直位移W通过激光水准仪测量挂在测量点处的标尺的上下移动来获得,另两个方向的位移则通过测量点处悬挂的指针在水平位置的方格纸上指示的位置来测定。 动力学试验是在静力学试验装置略作变动的基础上完成的。如图2所示,在靠近根部50mm处安装一电磁激振器,通过一软弹簧与试件相连,然后激振器通过一个放大器与频率发生器连接,另外安置的加速度拾振器通过放大器与示波器连接。由于问题的复杂性,这里试 Ξ本文工作由航空科学基金资助 本文于1995年6月5日收到第1稿,1996年3月26日收到修改稿
耐湿热性检验规程 1.目的 通过试验了解、预估和判断产品的耐湿热性能否满足标准和客 户的使用要求。 2.适用范围 适用于测试各种表面涂层的耐湿热性，以及隔热材料实验前的 状态调节和性能测试。 3.职责 3.1型材喷涂过程中，喷涂成品质检员负责挂试板随跟批产品一同 喷涂，固化放置24h后送试板到理化中心。 3.2理化中心负责耐湿热性试验检测。 3.3质检部负责耐湿热性试验结果的综合判定工作。 4．检验规程： 4.1试板要求与尺寸 4.1.1试板应平整且没有变形，尺寸为150×75×1.0mm。 4.2试样标识 4.2.1每个测试板都应有明确标志，标好对应的型材代码、表面状态 及颜色、生产日期、检测日期等。 4.3检验仪器设备：HS-系列恒温恒湿试验箱。 4.4检验方法 4.4.1参照GB/T 1740《漆膜耐湿热测定法》，采用标准试板进行试验。 4.4.2检验环境：试验箱内温度为47±1℃，相对湿度96±2%。 4.4.3开启电源前应检查水箱的水位，不能低于其容积的50%。 4.4.4根据实验要求，在温度控制仪表上设定需要的温度，在湿度控 制仪上设定需要的湿度。 4.4.5将样板垂直悬挂于样板架上，样板正面不相接触。当回升到规 定的温度、湿度时，开始计算试验时间。 4.5样板检查
4.5.1试验中样板表面不应出现凝露。 4.5.2连续试验48小时检查一次。两次检查后，每隔72小时检查一 次。每次检查后，样板应变换位置。 4.5.3检查时，样板表面必须避免指印，在光线充足或灯光直射下与 标准比较，结果以三块样板中级别一致的两块为准。 4.6涂层经4000小时湿热试验后，对试验结果评定等级，其变化 ≤1级。 4.6.1一级：轻微变色；漆膜无起泡、生锈和脱落现象。 4.6.2二级：明显变色；漆膜表面起微泡面积小于50%，局部小泡面 积在4%以下，中泡面积在1%以下，锈点面积在2%以下；漆膜无脱落。 4.6.3三级：严重变色；漆膜表面起微泡面积超过50%，小泡面积在 5%以上，出现大泡，锈点面积在2%以上；漆膜出现脱落现象。 5.相关记录 5.1耐湿热性试验箱运行记录表 5.2耐湿热性试验记录表
湿热老化对纤维增强树脂基复合材料性能的影响及机理 发表时间：2018-12-28T15:09:37.890Z 来源：《防护工程》2018年第24期作者：徐晓明 [导读] 总结了纤维增强树脂基复合材料湿热条件下的吸湿行为及影响吸湿的因素；综述了湿热老化对复合材料耐热性能和力学性能的影响，分析了其作用机理。多数树脂基复合材料吸湿的初期阶段符合费克定律，吸湿会造成树脂基体的塑化、水解，产生裂纹以及纤维／树脂基体界面破坏，从而降低材料的性能。最后对纤维增强树脂基复合材料湿热老化研究提出了几点建议。 徐晓明 航天长征睿特科技有限公司天津 300450 摘要：总结了纤维增强树脂基复合材料湿热条件下的吸湿行为及影响吸湿的因素；综述了湿热老化对复合材料耐热性能和力学性能的影响，分析了其作用机理。多数树脂基复合材料吸湿的初期阶段符合费克定律，吸湿会造成树脂基体的塑化、水解，产生裂纹以及纤维／树脂基体界面破坏，从而降低材料的性能。最后对纤维增强树脂基复合材料湿热老化研究提出了几点建议。 关键词：纤维增强树脂基复合材料；湿热老化；机理 复合材料湿热老化行为的研究主要通过人工加速湿热老化方法来开展，在不改变材料老化机理的前提下，用湿热试验设备模拟产品在储存、运输和使用过程中可能遇到的湿热环境条件，以考核产品对湿热环境适应性，包括湿热老化箱内湿热试验和恒温水浸试验。目前世界各国对此方面的研究多侧重于复合材料吸湿特性和湿热环境对复合材料力学性能和耐热性能的影响及机理，为了给相关研究人员提供参考，作者对此进行了综述。 1湿热老化对复合材料耐热性能的影响 纤维增强树脂基复合材料的耐热性能通常用其玻璃化转变温度（Ｔｇ）来表征，其值可以通过动态热机械分析试验（ＤＭＡ）测定，通过材料在等速升温过程中的弯曲振动，测定其模量、损耗因子随温度的变化曲线，曲线上损耗最大值对应的温度即为Ｔｇ。在湿热老化过程中，树脂基体中的某些分子运动单元受到抑制或者激活，这些变化可反映到Ｔｇ的变化上。Ｔｇ主要受树脂基体的影响，研究结果显示多数树脂基复合材料的Ｔｇ随湿热时间的延长而降低，初期下降较快，随着复合材料的吸湿量趋于饱和，Ｔｇ也趋于恒定值。 湿热老化导致复合材料耐热性能变化的原因主要包含两方面：温度引起的树脂后固化（化学变化）；复合材料吸湿溶胀、增塑产生的物理变化。树脂后固化增大了复合材料的交联密度，会引起Ｔｇ提高。而复合材料的吸湿，会导致水分子与基体中的某些极性基团相互作用，破坏基体内部原有极性基团相互作用而形成的交联点。另外，水分子体积较小，易渗透扩散，使基体发生增塑效应，为链段运动提供更大的自由体积，降低了材料的Ｔｇ。后固化和吸湿两种因素对Ｔｇ的影响结果相互冲突，某段时间内，具体哪种因素起主要作用因材料体系和固化工艺而异。室温固化的材料体系对后固化较敏感，湿热条件下后固化速度较快，高温固化（固化温度高于湿热试验温度）的材料体系则对后固化敏感度较低。不同材料体系的吸湿速率也不同，极性亲水基团多的体系吸湿快，缩聚固化的体系易产生较多的微孔，吸湿也较快。吸湿较快的材料体系中，吸湿引起的Ｔｇ的降低可抵消因后固化导致的Ｔｇ的升高。所以，在两种相反因素作用下，不同复合材料的耐热性能变化趋势也不完全相同。 研究表明，以ＤＭＡ谱图模量曲线中模量明显下降的起始点所对应的温度（Ｔｇｍｏｄ）来衡量复合材料的耐湿热性能是较为科学的，该温度可以认为是树脂基复合材料在承力条件下的极限使用温度。其研究结果显示，Ｔ３００／５２８４环氧树脂复合材料的Ｔｇ值随湿热老化时间的变化规律与Ｔｇｍｏｄ的变化大不相同，虽然湿热老化１２ｈ和４９．５ｈ后其Ｔｇ变化甚微，但Ｔｇｍｏｄ却有明显的变化。 2湿热老化对复合材料力学性能的影响 纤维增强树脂基复合材料吸湿后，它的力学性能将随吸湿率的变化而变化。不同力学性能（拉伸、压缩、弯曲和剪切等）有不同的影响因素，控制它们的材料参数也不同，因此，湿热环境对复合材料不同力学性能的影响取决于控制该性能的材料参数受到湿热环境影响的情况。湿热环境对复合材料力学性能的影响主要是通过对树脂基体以及增强纤维与树脂粘接界面不同的破坏程度而实现的。 研究表明，通常情况下单向复合材料的轴向拉伸性能主要受增强纤维控制，而大部分增强纤维在湿热老化过程中几乎不发生变化，所以该复合材料的轴向拉伸性能也不受湿热环境的影响。而准各向同性的层合板和单向复合材料的横向以及压缩、弯曲和剪切性能主要受树脂基体以及基体与纤维之间的界面粘结强度共同控制，故随湿热环境对基体以及基体与纤维之间界面的破坏程度增大而有所下降；温度越高、湿度越大，这些力学性能下降愈大，当达到平衡吸湿率时下降到最低点，且平衡吸湿率越大，这些力学性能保留率越低，复合材料受湿热老化破坏越严重。 当湿热老化对纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响主要通过树脂基体以及基体／纤维界面而产生作用时，具体机理包括以下几个方面：①树脂基体吸水塑化软化导致模量显著下降，其支撑作用和传递载荷的能力减弱；②树脂基体吸水产生微裂纹以及裂纹扩展，导致基体强度降低；③基体树脂与增强纤维的吸湿膨胀，但热膨胀量不一致，基体裂纹扩展至纤维、吸湿破坏基体树脂／纤维粘结界面的化学键等造成处树脂／纤维界面破坏、脱粘。湿热环境不仅影响纤维增强树脂基复合材料的力学性能，也影响其破坏模式，具体是何种破坏模式取决于基体强度和纤维／基体界面强度。若后者大于前者，则基体首先被破坏；若后者小于前者，则发生界面破坏。常温干燥环境下，多数破坏是基体和界面的混合破坏，高温高湿环境下多为界面的破坏。 如文献［3］研究了连续玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料（ＧＭＴ／ＰＰ）的界面状态与湿热稳定性关系，研究显示未经沸水浸泡，材料层间剪切断口的拨出纤维表面粘附有少量树脂，但经沸水浸泡后，纤维的表面变得光洁，未粘有树脂，呈现典型的界面破坏。 3结束语 随纤维增强树脂基复合材料技术的发展，其产品在高新科技、高端工业和国防领域的用途越来越广，用量也不断攀升，因此其老化问题得到人们的关注。目前对纤维增强树脂基复合材料湿热老化的研究普遍存在重复性，缺乏系统性，建议今后研究中注意：（１）目前有关复合材料的湿热老化问题的研究主要集中在纤维增强环氧树脂、双马来酰亚胺树脂和乙烯基树脂等复合材料，应加强开展纤维增强其它树脂基功能复合材料及结构功能一体化复合材料的湿热老化研究，如，纤维有机硅树脂耐热透波复合材料、纤维／酚醛
1、简述构成复合材料的元素及其作用 复合材料由两种以上组分以及他们之间的界面组成。即构成复合材料的元素包括基体相、增强相、界面相。 基体相作用：具有支撑和保护增强相的作用。在复合材料受外加载荷时，基体相一剪切变形的方式起向增强相分配和传递载荷的作用，提高塑性变 形能力。 增强和作用：能够强化基体和的材料称为增强体，增强体在复合材料中是分散相, 在复合材料承受外加载荷时增强相主要起到承载载荷的作用。 界面相作用：界面相是使基体相和增强相彼此相连的过渡层。界面相具有一定厚度，在化学成分和力学性质上与基体相和增强相有明显区别。在复 合材料受外加载荷时能够起到传递载荷的作用。 2、简述复合材料的基本特点 (1)复合材料的性能具有可设计性 材料性能的可设计性是指通过改变材料的组分、结构、工艺方法和工艺参数来调节材料的性能。显然，复合材料中包含了诸多影响最终性能、可调节的因素，赋予了复合材料的性能可设计性以极大的自由度。 ⑵ 材料与构件制造的一致性 制造复合材料与制造构件往往是同步的，即复合材料与复合材料构架同时成型，在采用某种方法把增强体掺入基体成型复合材料的同时?，通常也就形成了复合材料的构件。 (3)叠加效应 叠加效应指的是依靠增强体与基体性能的登加，使复合材料获得一?种新的、独特而又优于个单元组分的性能，以实现预期的性能指标。 (4)复合材料的不足 复合材料的增强体和基体可供选择地范围有限；制备工艺复杂，性能存在波动、离散性；复合材料制品成本较高。
3、说明增强体在结构复合材料中的作用能够强化基体的材料称为增强体。增强体在复合材料中是分散相。复合材料中的增强体，按几何形状可分为颗 粒状、纤维状、薄片状和由纤维编制的三维立体结构。喑属性可分为有机增强体 和无机增强体。复合材料中最主要的增强体是纤维状的。对于结构复合材料，纤 维的主要作用是承载，纤维承受载荷的比例远大于基体；对于多功能复合材料， 纤维的主要作用是吸波、隐身、防热、耐磨、耐腐蚀和抗震等其中一种或多种， 同时为材料提供基本的结构性能；对于结构陶瓷复合材料，纤维的主要作用是增 加韧性。 4、说明纤维增强复合材料为何有最小纤维含量和最大纤维含量 在复合材料中，纤维体积含量是一个很重要的参数。纤维强度高，基体韧性好，若加入少量纤维，不仅起不到强化作用反而弱化，因为纤维在基体内相当于裂纹。所以存在最小纤维含量，即临界纤维含量。若纤维含量小于临界纤维量，则在受外载荷作用时，纤维首先断裂，同时基体会承受载荷，产生较大变形，是否断裂取决于基体强度。纤维量增加，强度下降。当纤维量大于临界纤维量时，纤维主要承受载荷。纤维量增加强度增加。总之，含量过低，不能充分发挥复合材料中增强材料的作用；含量过高，由于纤维和基体间不能形成一定厚度的界面过渡层, 无法承担基体对纤维的力传递，也不利于复合材料抗拉强度的提高。 5、如何设才计复合材料 材料设计是指根据对?材料性能的要求而进行的材料获得方法与工程途径的规划。复合材料设计是通过改变原材料体系、比例、配置和复合工艺类型及参数，来改变复合材料的性能，特别是是器有各向异性，从而适应在不同位置、不同方位和不同环境条件下的使用要求。复合材料的可设计性赋予了结构设计者更大的自由度，从而有可能设计出能够充分发掘与应用材料潜力的优化结构。复合材料制品的设计与研制步骤可以归纳如下： 1）通过论证明确对于材料的使用性能要求，确定设计目标 2）选择材料体系（增强体、基体） 3）确定组分比例、几何形态及增强体的配置 4）确定制备工艺方法及工艺参数
一种复合材料的明确的大变形理论公式 摘要 一种几何非线性的复合材料和由此产生的显式动力有限元算法的制定。建议制定假设，小的弹性和大的塑性变形，考虑使用映射成等价各向同性空间在每个时间步长，其中组合构成的方程的整合模型变量的张量的各向异性。内部变量的演化计算的辅助空间，同时考虑到材料的非线性变形，结果映射回真实应力空间。映射张量为每一个新的空间结构的更新，使加工一般各向异性材料的大应变下，可以加工多种复合材料使用的混合理论。复合材料的变形是出于每种物质的力学响应，并由此产生的模型允许一个完全非线性的分析，结合不同的材料模型，如在一种复合物质中，在其他弹塑性变形损坏下，三分之一的物质的仍保持弹性变形。 关键词: 复合；各向异性；混合理论；构成模型 1 引言 复合材料结构的应变和应力分析通常涉及使用平均材料的机械性能，或作为一个完全新的材料复合的研究。第一种方法是相当有效的，当所有材料弹性变形，以及不同阶段之间的相互作用是线性的并依赖其在复合材料的体积参与。在第二种方法中，加载下材料的变形没有得到复合物质的隔离性能，这意味着对表征的材料常数进行更多的测试时，例如，一个新的纤维方向或另一个阶段列入参考。作者采用不同的复合物质的联合变形考虑复合材料的变形。每种材料单独考虑，允许矩阵塑化，例如，独立的纤维。 另一个要强调的一点是，各向同性是一个例外而不是一种处理复合材料的规则。因此，必须对重大高效的大应变非线性有限元算法建立一个简单，全面和有效的各向异性模型。 本文作者使用各向异性材料的机械性能，定义了两个四阶张量，建立了一个真正的应力和应变的空间和虚构的，各向同性的，应力和应变空间之间的映射。作为弹塑性行为假定，选择在虚拟空间的屈服面，以履行凸性和不变性的先决条件，可用于各向同性率本构方程的数值积分的简单和久经验证的算法。类似的程序，可以用来研究材料的破坏或蠕变。该算法是实施明确动态代码SIMPACT[1]，考虑允许接触，处理点球的方法。因为基础的方案是明确的，所以刚度矩阵的计算是没有必要的。根据复合材料混合理论[2],通过添加一个外循环在确定的左手边的动力学方程,并对不同物质衡量影响整体变形的程度,紧随其后的是代码集算法的分析。 在第2节给出一个简短的讨论混合理论，而在第3节给出建议的方法来处理各向异性材料的基础上。在第4节给出的各向异性模型验证和实施的主要步骤。 2 混合理论与算法的概要 大应变的实施制定认为，这样的应变梯度张量乘法分解为 (1) 其中F是应变梯度，Fe和Fp的弹性和塑性构成。应变在其弹性和塑料零件中通常在添加剂中分解，在原有的或变形的结构也如此假设，例如，Almansi 应变
第五章湿热试验 试验目的、影响机理、失效模式 潮湿环境可以引起材料电性能、机械性能和化学性能发生变化，具体表现为： （1）表面影响 由于水份的吸收和扩散（渗透）作用，金属的氧化和/或电蚀、加速化学反应、表面有机涂层和无有机涂层的化学或电化学破坏、表面潮气和外来附着物相互作用产生腐蚀层、摩擦系数的变化引起粘合或粘附、 （2）材料特性的变化 由于吸附作用：材料体积膨胀 由于疑露和吸附作用：物理（机械强）度降低。绝缘材料的表面绝缘电阻和体积绝缘电阻下降、损耗角增大，由此生产了漏电流，对于整机设备，将会导致灵敏度降低、频率漂移，光学元件成像传输质量下降等。隔热材料的隔热特性变化、复合材料分层、材料的弹性或塑性改变、吸湿材料性能降低、润滑剂性能降低、炸药和推进剂性能降低。 （3）疑露游离水 电气短路、光学器件表面模糊、热传递特性变化 如体积膨胀，机械强度降低，由于吸潮，会使密封产品的密封性能降低或破坏，产品表面涂覆层剥落，产品标记模糊不清等。
湿热试验一般不能作为腐蚀试验。所为湿热的腐蚀作用是由于空气中含有少量的酸、碱性杂质或由于产品表面附着有焊渣、汗渍等污染物质而引起间接的化学和电化学腐蚀作用。为了防止样品表面污染而引起间接腐蚀作用，试验前，可以对试验样品采取清洁处理，例如用无水酒精进行清洁处理。 潮湿产品的影响机理见下图5-1。
图中：t为作用时间；θ为温度；△θ为温度变化；dθ/dt为温度变化率；为相对湿度；为绝对湿度；p u为大气中的污染因子。 试验条件及其选择 自然界能产生95%相对湿度的最高温度为+30℃，罩体内假设会由于截留了高湿空气、存在自由水、吸湿材料吸足了水、封口处渗入湿气等原因在高温时产生高湿，但在+71℃时不可能产生95%的相对湿度，IEC环境条件标准指出：对不通风的密闭体内，在全世间最恶劣的诱发环境条件（-65℃~+85℃）中使用，达到95%相对湿度时的温度为+50℃；其余为：在-25℃~+70℃范围内，达到95%，的温度为+40℃；在-40℃~+70℃范围内，达到95%，的温度为+45℃。美军标和国军标GJB150-86中的+60℃ 95%是试验条件，不是环境条件，它是为了能在短时间内暴露产品与在实际使用环境下相同的损伤、故障、失效而加严了的条件。 试验室试验是一种加速试验，它不具备在自然环境中所感觉那种潮湿的特点，她比自然环境所发生的潮湿更频繁、更严重、或周期更长。 美国为研究天然热带的潮湿与人造热带潮湿对产品影响的关系，刚开始用20℃±5℃~35℃±1℃，最低相对湿度始终保持在90%上。在35℃±1℃上保持12小时，在20℃±5℃上最低保持5小时为，其
第五章湿热试验 5.1 试验目的、影响机理、失效模式 潮湿环境可以引起材料电性能、机械性能和化学性能发生变化，具体表现为： （1）表面影响 由于水份的吸收和扩散（渗透）作用，金属的氧化和/或电蚀、加速化学反应、表面有机涂层和无有机涂层的化学或电化学破坏、表面潮气和外来附着物相互作用产生腐蚀层、摩擦系数的变化引起粘合或粘附、 （2）材料特性的变化 由于吸附作用：材料体积膨胀 由于疑露和吸附作用：物理（机械强）度降低。绝缘材料的表面绝缘电阻和体积绝缘电阻下降、损耗角增大，由此生产了漏电流，对于整机设备，将会导致灵敏度降低、频率漂移，光学元件成像传输质量下降等。隔热材料的隔热特性变化、复合材料分层、材料的弹性或塑性改变、吸湿材料性能降低、润滑剂性能降低、炸药和推进剂性能降低。 （3）疑露游离水 电气短路、光学器件表面模糊、热传递特性变化 如体积膨胀，机械强度降低，由于吸潮，会使密封产品的密封性能降低或破坏，产品表面涂覆层剥落，产品标记模糊不清等。
湿热试验一般不能作为腐蚀试验。所为湿热的腐蚀作用是由于空气中含有少量的酸、碱性杂质或由于产品表面附着有焊渣、汗渍等污染物质而引起间接的化学和电化学腐蚀作用。为了防止样品表面污染而引起间接腐蚀作用，试验前，可以对试验样品采取清洁处理，例如用无水酒精进行清洁处理。 潮湿产品的影响机理见下图5-1。
图中：t为作用时间；θ为温度；△θ为温度变化；dθ/dt为温度变化率；r.h为相对湿度；a.h为绝对湿度；p u为大气中的污染因子。 5.2 试验条件及其选择 自然界能产生95%相对湿度的最高温度为+30℃，罩体内假设会由于截留了高湿空气、存在自由水、吸湿材料吸足了水、封口处渗入湿气等原因在高温时产生高湿，但在+71℃时不可能产生95%的相对湿度，IEC环境条件标准指出：对不通风的密闭体内，在全世间最恶劣的诱发环境条件（-65℃~+85℃）中使用，达到95%相对湿度时的温度为+50℃；其余为：在-25℃~+70℃范围内，达到95%，的温度为+40℃；在-40℃~+70℃范围内，达到95%，的温度为+45℃。美军标和国军标GJB150-86中的+60℃ 95%是试验条件，不是环境条件，它是为了能在短时间内暴露产品与在实际使用环境下相同的损伤、故障、失效而加严了的条件。 试验室试验是一种加速试验，它不具备在自然环境中所感觉那种潮湿的特点，她比自然环境所发生的潮湿更频繁、更严重、或周期更长。 美国为研究天然热带的潮湿与人造热带潮湿对产品影响的关系，刚开始用20℃±5℃~35℃±1℃，最低相对湿度始终保持在90%上。在35℃±1℃上保持12小时，在20℃±5℃上最低保持5小时为，其
复合材料力学性能表征(characterization of mechanical properties of composites) 力学性能包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击、硬度、疲劳等，这些数据的取得必须严格遵照标准。试验的标准环境条件为：温度23℃±2℃，相对湿度45％～55％，试样数量每项试验不少于5个。 此检测方法适用于树脂基复合材料，金属基复合材料力学性能可参考此方法进行。 拉伸拉伸试验是对尺寸符合标准的试样，在规定的试验速度下沿纵轴方向施加拉伸载荷，直至其破坏。通过拉伸试验可获得如下材料的性能指标： 式中P为最大载荷，N；b，h分别为试样的宽度和厚度，mm。 式中△L为试样破坏时标距L0内的伸长量，mm；L0为拉伸试样的测量标距，mm。 拉伸弹性模量Et 式中△P为载荷一形变曲线上初始直线段的载荷增量，N；△L为与△P相对应的标距L0内的变形增量，mm。 由于复合材料的各向异性，特别是用单向预浸带做的复合材料通常同时测以下项目： σL：∥纤维方向的拉伸强度； σT：⊥纤维方向的拉伸强度； EL：∥纤维方向的拉伸模量； ET：⊥纤维方向的拉伸模量。 应力-应变曲线记录拉伸过程中应力-应变变化规律的曲线，用于求取材料的力学参数和分析材料拉伸破坏的机制。 压缩对标准试样的两端施加均匀的、连续的轴向静压加载荷，直至试样破坏，以获得有关压缩性能的参数，若压缩试验中试样破坏或达最大载荷时的压缩应力为P(N)，试样横截面积为F(mm2)，则压缩强度σc为：
由压缩试验中应力-应变曲线上初始直线段的斜率，即应力与应变之比，可求出压缩弹性模量(MPa)。 由于复合材料的各向异性，特别是用单向预浸带做的复合材料通常同时测 σL：∥纤维方向的压缩强度； σT：⊥纤维方向的压缩强度； EL：∥纤维方向的压缩模量； ET：上纤维方向的压缩模量。 弯曲复合材料在弯曲试验中受力状态比较复杂，拉、压、剪、挤压等力同时对试样作用，因而对成型工艺配方，试验条件等因素的敏感性较大。用弯曲试验作为筛选试验是简单易行的方法。 复合材料的弯曲试验一般采用三点加载简支梁法，即将标准试样放在两支点上，在中间施加载荷，使试样变形直至破坏。材料的弯曲强度σ f为： 式中P为破坏载荷，N(或挠度为1.5倍试样厚度时的载荷)；l为跨度，mm；b，h分别为试样的宽度和厚度，mm。 弯曲弹性模量Ef是指比例极限内应力与应变的比值，可按下式计算： 式中△P为载荷，N(或挠度曲线上使直线段产生弯曲的载荷增量)；△f为与△P对应的试样跨距中点处的挠度增量。 剪切复合材料的特点之一是层间剪切强度低，并且层问剪切形式复杂，因此剪切试验对于复合材料的质量控制特别重要。层问剪切强度测试方法有直接剪切法和短梁弯曲法等。 (1)直接剪切法。试样的形式和尺寸如图，对试样的A、C面以一定的加载速度施加剪切，直至试样破坏。试样破坏时单位面积上所承受的载荷值为层间剪切强度τs。 式中Pb为破坏载荷，N；b，h分别为受剪面的宽度和高度，mm。
复合材料力学性能实验复习题 1.力学实验方法的内涵？ 是以近代力学理论为基础，以先进的科学方法为手段，测量应变、应力等力学量，从而正确真实地评价材料、零部件、结构等的技术手段与方法； 是用来解决“物尽其用”问题的科学方法； 2.力学实验的主要任务，结合纤维增强复合材料加以阐述。 面向生产，为生产服务；面对新技术新方法的引入，研究新的测试手段；面向力学，为力学的理论建设服务。 3.对于单向层合板而言，需要几组实验来确定其弹性模量和泊松比？如何确定实验方案？ 共需五组实验，拉伸0/90两组，压缩0/90两组，剪切试验一组。 4.单向拉伸实验中如何布置应变片？ 5.单向压缩实验中如何布置应变片？ 6.三点弯曲实验中如何布置应变片？ 7.剪切实验中如何布置应变片？ 8.若应变片的粘贴方向与实样应变方向不一致，该如何处理？ 9.若加载方向与材料方向不一致，该如何处理？（这个老师给了） 10.纤维体积含量的测试方法？ 密度法、溶解法 11.评价膜基结合强度的实验方法？ 划痕法、压痕法、刮剥法、拉伸法、黏结剂法、涂层直接加载法、激光剥离法、弯曲法。 12.简述试样机械加工的规范？ 试样的取位区(距板材边缘30mm以上，最小不得小于20mm) 试样的质量（气泡、分层、树脂富集、皱褶、翘曲、错误铺层） 试样的切割（保证纤维方向和铺层方向与试验要求相符） 试样的加工（采用硬质合金刀具或砂轮片加工，防止试样产生分层、刻痕和局部挤压等机械损伤） 试样的冷却（采用水冷，禁止油冷） 13.纤维增强复合材料在拉伸试验中的几种可能破坏模式及其原因？ 所有纤维在同一位置破坏，材料吸收断裂能量很小，材料断裂韧性差； 纤维在基体中拔出，吸收断裂能量很大，材料韧性增加并伴随界面开裂； 介于以上两者之间。 14.加强片的要求？ 材料硬度低，便于夹具的咬合；材料的强度高，保证载荷能传递到试样上，且在试样发生破坏前本身不发生破坏。
复合材料聚合物的性能对比 聚合物复合材料的性能解释 1． 1 拉伸性能 拉伸性能包括拉伸强度，弹性模量、泊松比、断裂伸长率等。对于如高压容器、高压管、叶片等产品，必须要测出聚合物复合材料的拉伸性能，才能进行产品设计及检验。 对于不同的聚合物复合材料，拉伸性能试验方法是不同。对于普通的，用国标 GB/T1447 进行测试；对于缠绕成型的，用国标 GB/T1458 进行测试；对于定向纤维增强的，用国标 GB/T33541 进行测试；对于拉挤成型的，用国标GB/T13096-1 进行测试。使用最多的是 GB/T1447 。 国标 GB/T1447 ，对于不同成型工艺复合材料，又规定不同形状的拉伸试样，有带 R 型、直条型及哑铃型。使用拉伸试验机或万能试验按规定的加载速度对试样施加拉伸载荷直到试样破坏。用破坏载荷除以试样横截面面积则为拉伸强度。从测出的应力--------------------------- 应变曲线的直线段的斜率则为弹性模量，试样横向应变 与纵向应变比为泊松比。破坏时的应变称为断裂伸长率。 单位面积上的力，称为应力，通常用 MPa （兆帕）表示， 1MPa 相当于 1N/mm2 的应力。应变是单位长度的伸长量，是没有量刚（单位）的。 不同的现代复合材料其拉伸性能大不一样，以玻璃纤维增强的玻璃钢为例：1：1 玻璃钢，拉伸强度为（200-250 ）MPa ，弹性模量为（10-16 ）GPa；4：1 玻璃钢，拉伸强度为（250-350 ）MPa ，弹性模量为（15-22 ）GPa ；单向纤维的玻璃钢（如缠绕），拉伸强度大于800MPa ，弹性模量大于 24GPa ； SMC 材料，拉伸强度为（ 40-80 ） MPa ，弹性模量为（ 5-8 ）GPa ；DMC 材料，拉伸强度为（ 20-60 ） MPa ，弹性模量为（ 4-6 ）GPa。 1.2 弯曲性能 一般产品普遍存在弯曲载荷，弯曲性能是很重要的，同时，往往用弯曲性能来进行原材料，成型工艺参数，产品使用条件因素等的选择。 弯曲性能，一般采用国标 GB/T1449 进行测试；对于拉挤材料，用国标 GB/T13096.2 进行测试；对于单向纤维增强的，用国标 GB/T3356 进行测试。测试弯曲性能的试样一般是矩形截面积的长条，简称为矩形梁。采用当中加载的三点弯曲法。梁的横截面的上表面承压缩应力，梁下表面承受拉伸应力，横截面积上还要承受剪切应力，中性层剪应力最大，因此梁所承受弯曲时，其应力状态是很复杂的，破坏形式也是多种的。原材料品种、性能及成型工艺参数对弯曲性能很敏感，试验方法和试样尺寸同样也很敏感，为了达到材料弯曲破坏，国标对试样的跨（跨度或支距）高（试样厚度）比（ l/h ）有一定要求，一般要求 l/h >16，对于单向纤维增强的材料，要求l/h >32。 由于弯曲性能的复杂性及对各因素的敏感性，对于上述不同材料的弯曲性能，或大于 1.1 节中拉伸性能，或小于 1.1 节中的拉伸性能。在正常成型工艺情况下，一般弯曲强度略大于拉伸强度，弯曲弹性模量略小于拉伸弹性模量。 1． 3 压缩性能
复合材料力学性能的试验评价方法及其标准化动向 王瑞杨连贺王建坤 （天津纺织工学院 300160） 摘要：复合材料力学性能的试验评价方法及其标准化是关系到加速复合材料的发展和扩大应用领域的重要课题。本文综述了复合材料力学性能的试验评价方法及其标准化的现状，分析了现行试验方法及标准中存在的问题和国际研究动向，提出了我国今后对复合材料试验方法及标准化研究和开发方向的建议。 关键词：复合材料力学特性试验方法标准化 1 前言 树脂基复合材料作为一种新型材料，以其轻量、耐腐蚀及良好的力学性能等而倍受青睐。由于其优良的特性，复合材料的研究和应用得到了广泛的关注，目前已被广泛应用于航空航天、电子、超导、汽车及建筑等领域。为了进一步扩大复合材料的应用领域，作为材料性能和安全可靠性保证的手段，试验技术和评价方法的研究是必不可少的。 复合材料力学性能的试验与评价在复合材料的开发与应用中发挥着极其重要的作用，尤其是在材料设计中。试验与评价在优化加工工艺、分析组分材料性能对复合材料整体性能的影响及降低材料成本等方面均具有十分重要的意义。高性能复合材料的设计与加工，需要充分把握复合材料的力学性能，从而明确开发目标与既用材料的差别，以确立高性能复合材料的开发方针。同时，为了根据使用条件和环境合理准确地设计复合材料，需要可靠和真实的复合材料力学性能数据、设计数据，来源于可靠的测试评价方法，因而复合材料力学性能的测试与评价方法的确立是正确设计复合材料，确保力学性能和使用质量、扩大应用范围的重要研究课题。在制定复合材料的试验方法与标准时，特别需要考虑的是与国际标准的接轨，以促进复合材料产品的市场发展，将我国的标准化运作同国际组织的标准化研究逐步衔接起来，使测试标准更加规范，消除贸易上的技术障碍，有效地促进信息交流和共享。实验方法的标准化也是复合材料发展和应用中必须解决的问题，具有重要的经济效益和社会效益。 2 试验、评价方法与标准化现状 2．l 特性评价的物理意义 与通常的金属材料及其它结构材料相比，复合材料具有无延伸性和异向性显著的特点，因此与通常的金属材料不同，存在三个问题：（1）在夹持部无因塑性变形而引起的缓和应力集中作用；（2）在测试部难以获得均匀的应力分布；（3）在应力传递部容易引起破坏等问题。目前，复合材料的力学特性试验与评价方法作为既定标准已不鲜见，但多数都存在上述问题。其中有些已历经修改而成为具有较高水平的“标准”，但同样存在不尽人意之处。理想的情况下，力学特性试验法应该是评价材料某一物理特性值的，但许多情况下都由于应力集中等影响而只能获得表现值，得不到材料的真实数据，因此在应用这些试验方法和标准时，必须充分理解和认识它们的物理意义。 2．2 评价方法存在的问题 关于复合材料力学性能的评价，迄今已有许多实验方法，其中有些方法比较简单，而且已经制定了标准。有些实验方法涉及复合材料固有的复杂性，尚不够