一名词解释
1复合材料:是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料.
2基体:在复合材料中,有一相是为连续相的, 复合材料中起到粘接增强体成为整体并转递载荷到增强体的主要组分之一
3增强体:在复合材料中,有一相是分散相, 为复合材料中承受载荷的组分
4聚合物基复合材料:是以有机聚合物基为基体,连续纤维为增强材料组合而成的.
5金属基复合材料:以金属为基体,以高强度的第二相为增强体而制得的复合材料.
6陶瓷基复合材料:基体为陶瓷,以纤维,晶须,颗粒为增强体,(纤维:碳纤维,玻璃纤维,硼纤维)
7水泥基复合材料:以水泥为基体与其他材料组合而得到的具有新性能的材料.
8碳/碳复合材料:由碳纤维或各种碳织物增强碳,或石墨化的树脂碳以及化学气相沉(CVD)碳所形成的复合材料,也称为碳纤维增强碳复合材料.
9玻璃钢:玻璃纤维增强热固性塑料(GFRP)是以玻璃纤维做为增强材料,热固性塑料(环氧树脂,酚醛树脂,不饱和聚酯树脂)做为基体的纤维增强塑料.
10脱模剂:为使制品与模具分离而附于模具成型面的物质.
11复合材料的蠕变: 固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。
12CVD:化学气相沉积
13玻璃纤维:以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制,拉丝,纺纱 ,织布等工艺制造成的.
14碳纤维:由有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳.是一种非金属材料.
15硼纤维:一种将硼元素通过高温化学气相沉积在钨丝表面制成的高性能增强纤维,具有很高的比强度和比模量,也是制造金属复合材料最早采用的高性能纤维.
16氧化铝纤维:以氧化铝为主要纤维组分的陶瓷纤维统称氧化纤维.
17晶须:指人工控制条件下以高纯度单晶形式生长成的一种短纤维.
18A玻璃:(有碱玻璃纤维),类似于窗玻璃及玻璃瓶钠钙玻璃.由于含碱量高,强度低,对潮气侵蚀极为敏感.
E玻璃:(无碱玻璃纤维),以钙铝硼硅酸盐组成的玻璃纤维.这种纤维强度较高,耐热性和电性能优良,能抗大气侵蚀,化学稳定性也好,但不耐碱,最大的特点是电性能好,也称做电气玻璃.
S玻璃:镁铝硅酸玻璃纤维,具有高的比强度.
M玻璃:高模量玻璃
19玻璃纤维增强环氧树脂:指玻璃纤维做为增强材料,环氧树脂做为基体的纤维增强塑料.
20玻璃纤维增强酚醛树脂: 指玻璃纤维做为增强材料,以酚醛树脂做为基体的纤维增强塑料.
21玻璃纤维增聚酯树脂: 指玻璃纤维做为增强材料,以不饱和聚酯做为基体的纤维增强塑料.
22单模,对模:手糊成型模具分单模和对模.单模分阳模和阴模.
23等代设计法:指在载荷和使用环境不变的条件下,用相同形状的复合材料层合板来代替其他材料,并用原来的材料的设计方法进行设计,以保证强度或刚度.
24水泥:凡细磨成粉末状,加入适量的水后成为塑性浆体,既能在空气中,水中硬化,并能将砂,石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料.
二重要知识
1 复合材料中的基体有三种主要作用
A力学上:粘结纤维,保护纤维,传递应力 B物理上:耐热性,电性能 C化学上:耐溶解性,耐水性,老化性{固结增强相,均衡载荷和传递应力,保持基本性质}
2复合材料的界面的作用和效应
作用:起载荷传递作用,
效应:a传递效应,b不连续效应, c 散射和吸收效应 d诱导效应
3复合材料的可设计性以及意义,如何设计防腐蚀(碱性)玻璃纤维增强塑料?
复合材料的可设计性:材料的性能,形状,以及物理,化学性能都可以通过复合材料的基体和增强材料的选择以及工艺的选择来实现各种不同的需求.
4增强材料的表面处理,沃兰的结构式,沃兰和有机硅烷对玻璃纤维表面处理的机理?
增强材料的表面处理:为改善纤维表面的浸润性,提高界面结合力,对纤维进行的预处理.(就是在增强材料表面涂覆上一种称为表面处理的物质,这种表面处理剂包括浸润剂及一系列的偶联剂和助剂等物质,以利于增强材料与基体形成一个良好的粘结面,从而达到提高复合材料各种性能和目的.)
5玻璃纤维,碳纤维,硼纤维,芳纶的生产过程以及性能(优点和缺点),表面处理方法?
一.玻璃纤维的性能:物理性能:1,拉伸强度高,防水,防霉,防蛀,耐高温和绝缘性能,
缺点:具有脆性,不耐腐,对人的皮肤有刺激性. 化学性能:除对氢氟酸,浓碱,浓
磷酸外对所有化学品和有机溶剂都有良好的化学稳定性.
表面处理方法:前处理法,后处理法,迁移法
二.碳纤维 A生产过程:拉丝-----牵伸------稳定-----碳化-----石墨化
B性能:物理性能:1,比重在1.5—2.0之间,2热膨系数与其他类纤维不同,具有各向异性,3导热率有方向性,随温度升高而降低,4有导电性, 化学性能:除能被氧化剂外,对一般酸碱是惰性的.
C表面处理方法:氧化法,沉积化,电聚合法,电沉积法,等离子体处理.
三,硼纤维:性能：具有良好的力学性能,强度高,模量高,密度小,弯曲强度比拉伸强度高,2化学稳定性好,但表面具有活性.
四.芳伦:性能:1力学性能是拉伸强度高,弹性模量高,密度小,2热稳定性,耐火而不
熔,3化学性能是有良好有耐介质性能,受酸碱的侵蚀,耐水性不好.
处理方法:有机化学反应,等离子体处理.
6不饱和聚酯树脂的固化过程以及性能(优点和缺点)?
不饱和聚酯树脂的固化过程:a 胶凝阶段,b硬化阶段c完全固化阶段
性能:A优点:1,工艺性能良好,如室温下粘度低,可以在室温下固化,在常压下成型2,固化后树脂的综合性能良好3,价格低廉B缺点:固化时体积收缩率较大成型时气味和毒性较大,耐热性,强度和模量都较低,容易变形,
7,玻璃纤维增强环氧树脂,玻璃纤维增强酚醛树脂,玻璃纤维增强聚酯树脂主要性能?
1,比重小,比强度高,2良好的耐腐蚀性,在酸,碱,有机溶剂,海水等介中均很稳定.3,良好的电绝缘材料,4,不受电磁作用的影响 5,保温,隔热,隔音,减振 6最大的缺点是刚性差
8铝基复合材料的制造与加工?
铝基复合材料的制造:过程分为三个阶段:纤维排列,复合材料组分的组装压合和零件层压.
加工:成型,连接,机械加工,热处理.
9陶瓷基复合材料的使用范围?
10晶须或者纤维增韧陶瓷基复合材料的制造工艺和成型加工方法?
制造工艺:配料----成型----烧结----精加工.
成型加工方法:1,泥浆烧铸法2,热压烧结法3浸渍法
11 RTM成型工艺,模压成型工艺和手糊成型工艺?
RTM成型工艺:是一种闭模成型工艺方法,工艺过程为:将液态热固性树脂(不饱和聚酯)及固化剂,由计量设备分别从储桶内抽出,经静态混合器混合均匀,注人事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内,经固化,脱模,后加工而成制品.
模压成型工艺:模压成型是一种对热固性树脂和热塑性树脂都适用的纤维复合材料成型方法 .将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混合物放入敞开的金属对模中,闭模后加热使其熔化,并在压力作用下充满腔,形成与模腔相同形状的模制品,再经加热使树脂进下步发生交联反应而固化,或者冷却使热塑性树脂硬化,脱模后得到复合材料制品
手糊成型工艺:手糊成型工艺是聚合物基复合材料制造中最早采用和最简单的方法,是先在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物,再在其上铺贴一层按要求剪裁好的纤维织物,用刷牙,压辊或刮刀压挤织物,使其均匀浸胶并排除气泡后,再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物,在一定压力作用下加热固化成型,或树脂体系固化时放出的热量固化成型(冷压成型)最后脱模得到制品.
12在连续玻璃纤维及制品的制造过程中,拉丝时要的浸润剂的原因?
原因:是由于浸润剂有多方面的作用,1原丝中的纤维不散乱而能相互粘附在一起.2防止纤维间的磨损.3原丝相互间不粘结在一起.4便于纺织加工.
13金属基纤维复合材料的界面结合形式以及影响界面稳定性的因素?
界面结合形式:1物理结合2,溶解和浸润结合3,反应结合
影响界面稳定性的因素:1,物理方面的不稳定因素主要指在高温条件下增强纤维与基体之间的熔融.2化学方面的不稳定因素主要与复合材料在加工和使用过程中发生的界面化学作用有关,有连续界面反应,交换式界面反应和暂稳态界面变化.
14 晶须增韧陶瓷基复合材料的强韧化机理?
靠晶须的拔出桥连与裂纹转向机制对强度和韧性的提高产生突出贡献.晶须的拔出长度存在一个临界值lpo,当晶须某端距主裂纹距离小于临界值,则晶须拔出长度小于临界拔出长度lpo,当晶须两端到主裂纹的距离均大于临界拔出长度时,晶须拔出过程产生断裂,断裂长度小于临界拔出长度,界面结合强度直接影响复合材料的韧化机制与韧化效果,界面强度过高,晶须与基体一起断裂,另一方面,界面强度提有利于载荷转移,提高强化效果,界面强度过低,则晶须拔出功减小.
中南大学基础力学实验答案 基础力学实验绪论 1.基础力学实验一般分为材料的力学性质测定，实验静态应力测试实验，振动和动应力测试实验，综合性测试实验。 2.在力学实验测量中，对于载荷不对称或试件几何性质不对称时，为提高测量精度，常采用对称测量法。 3.若载荷与其对应的响应值是线性关系，则载荷增量与其对应的响应值增量也是线性关系。（正确） 4.对于任何测量实验，加载方案均可采用增量法。（错误） 5.载荷与变形的关系为ΔL=FL/EA 简支梁各阶固有频率的测量实验 1.简支梁横向振动固有频率若为f1=20HZ ，则f3=180HZ 。(f1:f3=1:9) 2.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体振动位移信号的李萨如图是正椭圆。 3.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体速度信号的李萨如图是斜线。 4.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体加速度信号的李萨如图是正椭圆。 5.物体的固有频率只有一个。（错误） 6.物体的共振频率就是物体的固有频率。（错误） 压杆稳定测试实验 1.关于长度因数μ，正确说法是：其它条件相同时约束越强，μ越小 2.关于柔度λ，正确的说法是：其它条件相同时压杆越长，λ越大 3.关于压杆稳定性，正确的说法是：要让欧拉理论可用，应使压杆的柔度进尽可能大 4.在以下所列的仪器设备中，压杆稳定实验所需要的是：压杆稳定试验台 数字测力仪 计算机 5.两端球形铰支的压杆，其横截面如下图所示，该压杆失稳时，横截面对中性轴的惯性半径i=0.577mm （i=h/sqrt(12)=2/sqrt(12)=0.577mm) 6.已知某理想中心压杆的长度为l ，横截面的惯性矩为l ，长度因数为μ，材料的弹性模量为 为E ，则其欧拉临界力Fcr=22) (l EI μπ 7.已知某理想中心压杆的长度为l ，横截面的惯性半径为i ，长度因数为μ，则该压杆的柔度λ=μl/i 8.两端铰支的细长压杆，若在其中点加一个铰支座，以约束该截面的水平位移，则增加该约束后压杆的欧拉临界力是原来的4倍。 弯扭组合变形实验 1.在弯扭组合实验中，圆轴下表面测点处包含横截面 和径向截面的应力状态为
复合材料结构设计参考资料复合材料与工程 考试形式 笔试闭卷 考试时间和地点 时间：2015年6月25日14:00--15:40 地点：材料学院A107 题型与分数分布 一．名词解释 二．填空题 三．简答题 四．计算题
一、绪论 1.复合材料：由两种或两种以上具有不同的化学或物理性质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的新材料，且各组分材料之间具有明显的界面。 一相为连续相，称为基体；起连接增强体、传递载荷、分散载荷的作用。 一相为分散相，称为增强体（增强相）或功能体。是以独立的形态分布在整个连续相中的，两相之间存在着相界面。（分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料） 主要起承受载荷的作用，赋予复合材料以一定的物理、化学功能。 2.复合材料分类： A按基体材料分：树脂基的复合材料、金属基复合材料、无机非金属复合材料 B按分散相形态分：连续纤维增强、纤维织物增强、片状材料增强、短纤维增强、颗粒增强C按增强体材料种类分类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维。 D按用途分类：结构复合材料：利用复合材料的各种良好力学性能用于制造结构的材料。 功能复合材料：指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料 3.复合材料的结构层次： 三次结构：纤维缠绕压力容器，即平常所说的制品结构（a） 二次结构：从容器壁上切取的壳元即是由若干具有不同纤 维方向的单层材料按一定顺序叠合而成的层合 板（b） 一次结构：层合板的一个个铺层，是层合板的基本单元（c） 二、单层板的宏观力学分析 1.单层板的正轴刚度 正向:也就是说应力方向与坐标方向一致方向为正向，相反为负向。 正面：截面外法线方向与坐标轴方向一致的面，否则为负面。 σ1和σ2——表示正应力分量:拉伸为正，压缩为负，也就是使整 个单层板产生拉伸时的应力为正应力，而使单层板产生压缩时的应 力为负应力。 τ12——表示剪应力分量:其中正面正向为正；负面负向也为正。 A．力学实验 a.纵向单轴试验： 纵向泊松比v1是单层板由于纵向单轴应力σ1而引起的横向线应变ε2(1)与纵向线应变ε1(1)的比值。（ε2(1)表示的是这个应变是由纵向应力σ1引起的） b.横向单轴试验
第1讲 力学实验及创新 A 组 基础能力练 1．(2020·四省名校二次大联考)某同学利用如图甲所示装置研究匀变速直线运动规律．某次实验通过电磁打点计时器打出纸带的一部分如图乙所示，图中A 、B 、C 、D 、E 为相邻的计数点，每两个相邻计数点间有4个计时点没有画出，打点计时器所接交流电源频率为50 Hz.分别测出A 点到B 、C 、D 、E 点之间的距离，x 1、x 2、x 3、x 4，以打A 点作为计时起点，算出小车位移与对应运动时间的比值x t ，并作出x t －t 图像如图丙所示． (1)实验中下列措施必要的是_C__(填正确答案标号) A ．打点计时器接220 V 交流电源 B ．平衡小车与长木板间的摩擦力 C ．细线必须与长木板平行 D ．小车的质量远大于钩码的质量 (2)由图丙中图像求出小车加速度a ＝_5.0__m/s 2 ，打A 点时小车的速度v A ＝_0.40__m/s.(结果均保留两位有效数字) 【解析】 (1)电磁打点计时器接8 V 左右交流电源，选项A 错误；实验时不需要平衡小车与长木板间的摩擦力，选项B 错误；细线必须与长木板平行，选项C 正确；实验中小车做匀加速运动即可，没必要小车的质量远大于钩码的质量，选项D 错误；故选C ．(2)根据x ＝v 0t ＋12at 2可得x t ＝v 0＋12at ，由图像可知：v 0＝v A ＝0.4 m/s ；a ＝2k ＝2×1.4－0.40.4 m/s 2＝5.0 m/s 2 2．(2020·江苏质量检测)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图所示)．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O . (1)某同学在做该实验时认为：其中正确的是( ABC )
复合材料
复合材料在海洋石油工程中的应用 一．复合材料简介 1．概述 复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或学的方法，在宏观（微观）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 复合是一种混合物。在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维增强复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。
2.复合材料分类 复合材料主要可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 结构复合材料是作为承力结构使用的材料，基本上由能承受载荷的增强体组元与能连接增强体成为整体材料同时又起传递力作用的基体组元构成。增强体包括各种玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金属以及天然纤维、织物、晶须、片材和颗粒等，基体则有高聚物(树脂)、金属、陶瓷、玻璃、碳和水泥等。由不同的增强体和不同基体即可组成名目繁多的结构复合材料，并以所用的基体来命名，如高聚物(树脂)基复合材料等。结构复合材料的特点是可根据材料在使用中受力的要求进行组元选材设计，更重要是还可进行复合结构设计，即增强体排布设计，能合理地满足需要并节约用材。 功能复合材料一般由功能体组元和基体组元组成，基体不仅起到构成整体的作用，而且能产生协同或加强功能的作用。功能复合材料是指除机械性能以外而提供其他物理性能的复合材料。如：导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等凸显某一功能。统称为功能复合材料。功能复合材料主要由功能体和增强体及基体组成。功能体可由一种或以上功能材料组成。多元功能体的复合材料可以具有多种功能。同时，还有可能由于复合效应而产生新的功能。多功能复合材料是功能复合材料的发展方向。 复合材料也可分为常用和先进两类。 常用复合材料如玻璃钢便是用玻璃纤维等性能较低的增用于船舶、车辆、化工管道和贮罐、建筑结构、体育用品等方面。
力学基础实验 1.[ 如图1是用游标卡尺测量时的刻度图，为20分度游标尺，读数为：__________cm。图2中螺旋测微器的读数为：________mm。 解析：20分度的游标卡尺，精确度是0.05 mm，游标卡尺的主尺读数为13 mm，游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为15×0.05 mm＝0.75 mm，所以最终读数为： 13 mm＋0.75 mm＝13.75 mm＝1.375 cm。 螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm， 可动刻度为20.0×0.01 mm＝0.200 mm， 所以最终读数为0.5 mm＋0.200 mm＝0.700 mm。 答案：1.375 0.700 2．[考查游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数] (1)某实验中需要测量一根金属丝的直径(约0.5 mm)，为了得到尽可能精确的测量数据，应从实验室提供的米尺、螺旋测微器和游标卡尺(游标尺上有10个等分刻度)中，选择______________进行测量。 (2)用游标卡尺(游标尺上有50个等分刻度)测定某工件的宽度时，示数如图所示，此工件的宽度为________mm。 解析：(1)金属丝的直径约0.5 mm，而游标卡尺精确度才0.1 mm，螺旋测微器精确度可达0.01 mm，故应选择螺旋测微器进行测量。 (2)由于50分度的游标卡尺精确度为0.02 mm，主尺上读数为23 mm，游标尺上第11格与主尺刻度对齐，故游标尺的读数为0.22 mm，所以工件宽度为23.22 mm。 答案：(1)螺旋测微器(2)23.22 3.[
某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。 (1)实验中，必需的措施是________。 A ．细线必须与长木板平行 B ．先接通电源再释放小车 C ．小车的质量远大于钩码的质量 D ．平衡小车与长木板间的摩擦力 (2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz 的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。s 1＝3.59 cm ，s 2＝4.41 cm ，s 3＝5.19 cm ，s 4＝5.97 cm ，s 5＝6.78 cm ，s 6＝7.64 cm 。则小车的加速度a ＝________ m/s 2 (要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B 点时小车的速度v B ＝________ m/s 。(结果均保留两位有效数字) 解析：(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实验，保证实验效果，细线与长木板要平行，否则小车受力会发生变化，选项A 正确；为打的点尽量多些，需先接通电源，再释放小车，选项B 正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无须保证小车质量远大于钩码的质量，选项C 错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦力，无须平衡摩擦力，选项D 错误。故必需的措施是A 、B 选项。 (2)由s 4－s 1＝3a 1T 2、s 5－s 2＝3a 2T 2、s 6－s 3＝3a 3T 2 知加速度a ＝a 1＋a 2＋a 33＝s 4＋s 5＋s 6－s 1－s 2－s 39T 2＝0.80 m/s 2 打B 点时小车的速度v B ＝ s 1＋s 22T ＝0.40 m/s 。 答案：(1)AB (2)0.80 0.40 4．[考查验证力的平行四边形定则] (2018·天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N 的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。 (1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________。 A ．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B ．重复实验再次进行验证时，结点O 的位置可以与前一次不同
复合材料结构设计的特点 (1) 复合材料既是一种材料又是一种结构 (2) 复合材料具有可设计性 (3) 复合材料结构设计包含材料设计 复合材料区别于传统材料的根本特点之一可设计性好（设计人员可根据所需制品对力学及其它性能的要求，对结构设计的同时对材料本身进行设计） 具体体现在两个方面1力学设计——给制品一定的强度和刚度、2功能设计——给制品除力学性能外的其他性能 复合材料力学性能的特点 (1) 各向异性性能材料弹性主方向：模量较大的一个主方向称为纵向，用字母L表示，与其垂直的另一主方向称为横向，用字母T表示。通常的各向同性材料中，表达材料弹 )和ν(泊松比)或剪切弹性模量G。 对于复合材料中的每个单层，纵向弹性模量E L、横向弹性模量E T、纵向泊松比νL (或横向泊松比νT)、面内剪切弹性模量G LT。 耦合现象：拉剪耦合与剪拉耦合、弯扭耦合与扭弯耦合 (2) 非均质性 耦合变形：层合结构复合材料在一种外力作用下，除了引起本身的基本变形外，还可能引起其他基本变形。 (3)层间强度低 在结构设计时，应尽量减小层间应力，或采取某些构造措施，以避免层间分层破坏。 研究复合材料的刚度和强度时，基本假设： (1) 假设层合板是连续的。由于连续性假设，使数学分析中的一些连续性概念、极限概念以及微积分等数学工具都能应用于力学分析中。 (2）假设单向层合板是均匀的，多向层合板是分段均匀的。 (3) 假设限于单向层合板是正交各向异性的：即认为单向层合板具有两个相互垂直的弹性对称面。 (4) 假设限于层合板是线弹性的：即认为层合板在外力作用下产生的变形与外力成正比关系，且当外力移去后，层合板能够完全恢复其原来形状。 (5) 假设层合板的变形是很小的。 上述五个基本假设，只有多向层合板的分段均匀性假设和单向层合板的正交各向异性假设，与材料力学中的均匀性假设和各向同性假设有区别。 平面应力状态与平面应变状态 平面应力状态：单元体有一对平面上的应力等于0。（σz＝0，τzx＝0，τzy ＝0） 平面应变状态（平面位移）：εz＝0（即ω＝0），τzx＝0(γ31＝0)，τzy ＝0(γ32＝0 )， σz一般不等于0。 复合材料连接方式 复合材料连接方式主要分为两大类：胶接连接与机械连接。胶接连接：受力不大的薄壁结构，尤其是复合材料结构；机械连接：连接构件较厚、受力大的结构。
基础力学实验绪论 1.基础力学实验一般分为材料的力学性质测定，实验静态应力测试实验，振动和动应力测试实验，综合性测试实验。 2.在力学实验测量中，对于载荷不对称或试件几何性质不对称时，为提高测量精度，常采用对称测量法。 3.若载荷与其对应的响应值是线性关系，则载荷增量与其对应的响应值增量也是线性关系。（正确） 4.对于任何测量实验，加载方案均可采用增量法。（错误） 5.载荷与变形的关系为ΔL=FL/EA 简支梁各阶固有频率的测量实验 1.简支梁横向振动固有频率若为f1=20HZ，则f3=180HZ。(f1:f3=1:9) 2.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体振动位移信号的李萨如图是正椭圆。 3.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体速度信号的李萨如图是斜线。 4.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体加速度信号的李萨如图是正椭圆。 5.物体的固有频率只有一个。（错误） 6.物体的共振频率就是物体的固有频率。（错误） 压杆稳定测试实验 1.关于长度因数μ，正确说法是：其它条件相同时约束越强，μ越小 2.关于柔度λ，正确的说法是：其它条件相同时压杆越长，λ越大 3.关于压杆稳定性，正确的说法是：要让欧拉理论可用，应使压杆的柔度进尽可能大 4.在以下所列的仪器设备中，压杆稳定实验所需要的是：压杆稳定试验台数字测力仪计算机 5.两端球形铰支的压杆，其横截面如下图所示，该压杆失稳时，横截面对中性轴的惯性半径i=0.577mm（i=h/sqrt(12)=2/sqrt(12)=0.577mm) 6.已知某理想中心压杆的长度为l，横截面的惯性矩为l，长度因数为μ，材料的弹性模量为 为E，则其欧拉临界力Fcr= 7.已知某理想中心压杆的长度为l，横截面的惯性半径为i，长度因数为μ，则该压杆的柔度λ=μl/i 8.两端铰支的细长压杆，若在其中点加一个铰支座，以约束该截面的水平位移，则增加该约束后压杆的欧拉临界力是原来的4倍。 弯扭组合变形实验 1.在弯扭组合实验中，圆轴下表面测点处包含横截 面和径向截面的应力状态为 2.在弯扭组合实验中，圆轴中性轴测点处包好横街面和径向截面的应力状态为
《复合材料结构设计基础》课程介绍 一、课程简介 《复合材料结构设计基础》是复合材料与工程专业的承前启后的专业方向课，它包含材料力学基础、弹性力学基础、材料设计、结构设计等，因而是具有立体性质的一个科学领域。其主要任务是使学生掌握复合材料结构设计的基础理论、基本知识和基本技能。通过本科程学习，要求学生掌握复合材料经典层合板理论、刚度和强度的计算方法、复合材料结构元件的分析和典型产品结构设计的基本步骤和方法等内容，为后续专业课的学习以及从事复合材料领域的生产和科研奠定坚实的理论基础；学习科学思维方法和研究问题的方法，达到开阔思路、激发探索和创新精神、增强理论分析能力与实践能力的目的。 课程的主要教学内容包括： 第一章绪论 学习了解什么是复合材料特别是什么是纤维增强树脂基复合材料；了解复合材料的发展历史及现状；了解复合材料的结构设计的特点。 第二章单层的刚度与强度 掌握平面应力状态下单轴的正轴应力-应变关系等。掌握单层的偏轴应力-应变关系；掌握单层弹性模量、柔量及工程弹性常数的计算。掌握单层的弹性指标和单层的失效准则。 第三章层合板的刚度与强度 掌握层合板的表示法、掌握对称层合板面内内力与面内应力的关系。掌握几种典型对称层合板的面内刚度系数的计算。了解对称层合板弯曲矩与曲率的关系、掌握对称层合板弯曲工程弹性常数及弯曲刚度系数的计算。了解一般层合板的面内力与面内应变的关系、了解一般层合板工程弹性常数、刚度系数的计算。掌握如何依据单层的强度来预测层合板的最先一层失效强度。 第四章复合材料结构分析 了解在复材构件进行结构分析时所采用的弹性力学的基本方法。了解复材层合梁、薄壁梁等构件的分析方法及设计计算的基本公式。 第五章复合材料连接 了解复材连接方式、掌握胶接连接接头的内力与应力分析计算方法、了解胶
知识互联网 1 力学基础
【例1】 查漏补缺之力的概念篇： 1．物理学上把物体间的 定义为力，一般用符号 表示，国际单位是 ，测量力的大小的工具是 . 2．力的作用效果：力可以改变物体的 ，也可以使物体发生 . 3．影响力的作用效果有三个要素：力的 、 和 . 4．力的表示方法有两种，一种是 法，需要表示出力的 、 和 这三个要素；另一种是 法，需要表示出力的 和 这两个要素. 【答案】1．相互作用；F ；牛顿（N ）；弹簧测力计 2．运动状态；形变 3．大小；方向；作用点 4．图示；大小；方向；作用点；示意图；方向；作用点 【例2】 判断下列说法的正误 A ．甲物体对乙物体施加力的同时，甲物体也一定受到了力的作用（ ） B ．投球时，手的推力使篮球在空中继续飞行（ ） C ．物体不受力，运动状态一定不改变（ ） D ．两个不接触的物体之间一定没有力的作用（ ） 【答案】只有AC 正确 【例3】 图所示，以科学家名字作为力的单位的是（ ） 【答案】A （2013门头沟一模） 【例4】 将玻璃瓶、两端开口的细玻璃管和橡皮塞组装成图所示的装置，使用时瓶内装入液体， 瓶口密闭，通过细玻璃管内液面高度的变化可验证的是（ ） 模块一 运动和力 力的概念
A．阿基米德原理B．大气压随高度的变化 C．力可以使固体发生微小形变D．液体温度变化体积也会改变 【答案】BCD（2013天津中考） 【例5】实验桌上提供了如下器材：气球1个，海绵块1个，弹簧1根．请你选用提供的器材设计实验证明：力是使物体形状发生变化的原因． 【答案】第一次用较小的力拉弹簧，观察弹簧伸长情况；（2013密云一模） 第二次用较大的力拉弹簧，观察弹簧伸长情况． 发现用较大的力拉弹簧时弹簧伸长的多，用较小的力拉弹簧时，弹簧伸长的少，所以 力能使物体形状发生变化． 【例6】利用一个水平桌面（带一倾斜的小滑道）、一个小钢球、一块条形磁铁，器材如图所示，设计一个实验，证明：力能够改变物体的运动状态．请你写出实验步骤 和实验现象． 【答案】实验步骤及实验现象：（2013昌平一模） （1）将小钢球放在小轨道上，让小钢球沿轨道自由滑下，观察并记录小 钢球的运动情况； （2）将小钢球放在小轨道上，让小钢球沿轨道自由滑下，在小钢球运动方向一侧放上 条形磁铁，观察并记录小钢球的运动情况； （3）将小钢球放在小轨道上，让小钢球沿轨道自由滑下，改变条形磁铁的位置，放在 运动方向另一侧，观察并记录小钢球的运动情况； 当改变条形磁铁位置时，小钢球运动轨迹方向和速度大小也发生变化，说明力能够改变 物体的运动状态． 重力 【例7】查漏补缺之重力篇： 1．地面附近的物体由于地球的而受到的力，叫做重力；重力的施力物体 是. 2．重力的大小与的大小成正比，比值大约是，用表示；计算重力的大小的公式是；在要求不很精确的情况下，g可取. 3．重力的方向总是. 4．重力的作用点是；对于质量均匀形状规则的物体，重力的重心在物体的. 【答案】1．吸引；地球 2．质量；9.8N/kg；g；G mg ；10N/kg 3．竖直向下4．重心；几何中心 【例8】关于重力，判断下列说法的正误. A．地球对物体的吸引力就是物体的重力（）
金属基复合材料
1、复合材料的定义和分类是什么？ 定义：是由两种或多种不同类型、不同性质、不同相材料，运用适当的方法，将其组合成具有整体结构、性能优异的一类新型材料体系。 分类：按用途可分为：功能复合材料和结构复合材料。结构复合材料占了绝大多数。 按基体材料类型分类可分为：聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料（包括陶瓷基复合材料、水泥基复合材料、玻璃基复合材料）按增强材料形态可分为：纤维增强复合材料（包括连续纤维和不连续纤维）、颗粒增强复合材料、片材增强复合材料、层叠式复合材料。 3、金属基复合材料增强体的特性及分类有哪些？ 增强物是金属基复合材料的重要组成部分，具有以下特性：1）能明显提高金属基体某种所需特性：高的比强度、比模量、高导热性、耐热性、耐磨性、低热膨胀性等，以便赋予金属基体某种所需的特性和综合性能；2）具有良好的化学稳定性：在金属基复合材料制备和使用过程中其组织结构和性能不发生明显的变化和退化；3）有良好的浸润性：与金属有良好的浸润性，或通过表面处理能与金属良好浸润，基体良好复合和分布均匀。此外，增强物的成本也是应考虑的一个重要因素。分类：纤维类增强体（如：连续长纤维、短纤维）、颗粒类增强体、晶须类增强体、其它增强体(如：金属丝)。 4、金属基复合材料基体的选择原则有哪些？ 1）、金属基复合材料的使用要求；2）、金属基复合材料组成的特点；3）、基体金属与增强物的相容性。 5、金属基复合材料如何设计？
复合材料设计问题要求确定增强体的几何特征（连续纤维、颗粒等）、基体材料、增强材料和增强体的微观结构以及增强体的体积分数。一般来说，复合材料及结构设计大体上可分为如下步骤：1）对环境与负载的要求：机械负载、热应力、潮湿环境 2）选择材料：基体材料、增强材料、几何形状 3）成型方法、工艺、过程优化设计 4）复合材料响应：应力场、温度场等、设计变量优化 5）损伤及破坏分析：强度准则、损伤机理、破坏过程 6、金属基复合材料制造中的关键技术问题有哪些？ 1）加工温度高，在高温下易发生不利的化学反应。在加工过程中，为了确保基体的浸润性和流动性，需要采用很高的加工温度（往往接近或高于基体的熔点）。在高温下，基体与增强材料易发生界面反应，有时会发生氧化生成有害的反应产物。这些反应往往会对增强材料造成损害，形成过强结合界面。过强结合界面会使材料产生早期低应力破坏。高温下反应产物通常呈脆性，会成为复合材料整体破坏的裂纹源。因此控制复合材料的加工温度是一项关键技 术。 2）增强材料与基体浸润性差是金属基复合材料制造的又一关键技术，绝大多数的金属基复合材料如：碳/铝、碳/镁、碳化硅/铝、氧化铝/铜等，基体对增强材料浸润性差，有时根本不发生润湿现象。 3）按结构设计需求，使增强材料按所需方向均匀地分布于基体中也是金属基复合材料制造中的关键技术之一。增强材料的种类较多，如短纤维、晶须、颗粒等，也有直径较粗的单丝，直径较细的纤维束等。在尺寸形态、理化性能上也有很大差异，使其均匀地、或按设计强度的需要分布比较困难。 7、金属基复合材料的成形加工技术有哪些? 1）铸造成型，按增强材料和金属液体的混合方式不同可分为搅拌铸造成型、正压铸造成型、铸造成型。2）塑性
基础力学实验报告 在这个学期我们学了基础力学实验课这门课，从大二到现在，我们已经学习了理论力学、材料力学和结构力学等力学课程。虽然学习了很多东西，但是对于实践内容我们却知之甚少，因此开设一门基础力学实验课是很有必要的。对于我们之前所学的东西不仅是一个复习的过程，更是一个将理论联系实际的过程，对于我们更好的掌握力学知识具有极大的帮助。 这个学期一共做了6次实验，上了两节视频学习课。在那几次实验中，我印象最深的是最后那次贴应变片的实验，那次实验客观上来说是很复杂的，从打磨应变片到擦洗、再到焊接最后测出应变值，我们都费了很大的心思，但很不幸的是我们的应变片在我们进行测应变的时候出现了一些问题，无法输出结果，于是我们请教了老师来帮忙，于是才发现我们接线的时候不小心把线接到了试件上面，造成了短路现象，于是我们只得返工重做了，这时候大多数同学已经做好了实验准备回去，我们心里也有些急躁。这时老师说叫我们不要急，让我们重新做一个，他会一直陪着我们做完这个实验的。于是我们很受鼓舞，加紧了实验进度，老师也是一直在一旁知道我们整个过程。终于我们做完了实验，得到了满意的结果。在这个实验中我学到的更多不是如何做好一个实验，而是老师对我们的一丝不苟和无限关怀，作为一个工科生，我觉得一丝不苟的工作和学习态度是我们要陪伴一生的品质。 还有一个就是在最后一节课上老师给我们安排视频学习课，视频
是关于我们大学生如何创新发明的，在上面展示了很多很有意思的发明创造，但实际上它们背后的原理对于我们却是如此的熟悉。我们不得不感叹人的创意是无穷的，我们要学会善于思考和敢于探索的精神，对于我们心里面的一点点创意我们要认真的对待，给予它更多地热情和努力，只有这样我们才能做出我们想要的东西来。因此我总结：作为工科生我们应该具有发散性思维和创新精神，我们是国家未来的希望，我们要充分发挥我们的主观能动性来发明创造，对于我们的创意，学校也会给予充分地支持。这是我们最大的后盾，所以我们应该无所顾忌，努力去做出我们想要的东西来！
西安航空职业技术学院2011 ～ 2012 学年度 第 2 学期课程考试 试题纸（第 1 页 共 2 页） 安航空职业技术学院 课程考试试题（卷）纸 4分，共20分） 1 性对称面 2 特殊正交各向异性层压板 3 屈曲 4 设计许用值 5 层压板。 1分，共20分） 夹芯板通常由三部分组成， 、 和 ，两侧部分的材料也称为面板。 在小变形的情况下，板主要以弯曲变形承受外载荷，相对应，壳体则主要由 承受外载荷。由于壳体的承力特点，可以使壳体的构件设计得 而且 ，因而这种结构形式在航空、航天、高速交通车辆、风力发电的叶片以及其他工业部门中得到广泛的应用。 由蒙皮/筋条和肋、梁共同构成的受力盒段，蒙皮主要承受 ，弯矩引起的轴向载荷由筋条、梁缘条和蒙皮组成的壁板承受，因此筋条与梁以 铺层为主。梁腹板以±45o铺层为主要承受 。 由于复合材料的研制特点以及低成本制造技术的需要，复合材料结构比 金属结构更强调从研制开始，就要求在 中，包括设计、分析、材料、工艺制造、维护和用户在内的各阶段的专家、参与者协同工作，尽量利用 ，实施复合材料结构 一体化。 5. 合理确定设计许用值的通用原则，应该考虑 以及应变可能带来的损伤，既能够满足设计的基本要求，又可以避免 过大，结构沉重而降低结构的效率，加重各项负担。 6. 层压板的设计中，各种铺设方向铺层的层数应通过计算或计算图表确定。一般先求出 ，再根据所需总层数求得各种铺设角层组的 。 7. 考虑连接部位的破坏时，任何部件的连接部位都是 的敏感部位，复合材料也不例外，无论是目前普遍使用的机械连接方式，还是源自复合材料制造工艺的二次固化或 ，全部是 。 三、选择题（每题2分，共20分。） 1. 在广义胡克定律表达式[][][]j ij i C εσ=（ij=1，2，……，6）中，将 [] C ij 表示的矩阵称谓（ ）。 a 、可逆矩阵 b 、刚性矩阵 c 、对称矩阵 d 、柔性矩阵 2. 具有一个弹性对称面的情况下，在材料性能的刚性矩阵中，所表示材料的独立弹性常数有（ ）个。 a 、 13 b 、 2 c 、 5 d 、 9
摘要：纤维增强复合材料具有较强的结构特性，是一种多相体材料。其力学性能及损伤破坏规律不仅取决于各组分材料性能，同时也取决于细观结构特征。采用细观力学分析研究复合材料宏现力学性能与细观结构参数之间的内在联系具有重要的科学意义和工程价值。论述了细观力学实验技术的理论基础和常用实验技术及进展，介绍了复合材料的细观力学模型的发展，综述了复合材料力学行为有限元分析的研究现状，并对这一学科的研究发展进行了简要评述与展望。 1 前言 纤维增强复合材料是目前最先进的复合材料之一。它以其轻质高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等特点广泛用作结构材料及耐高温抗烧蚀材料，是其它复合材料所无法比拟的。纤维复合材料因其较高的比强度、比模量在国外先进战略、战术固体火箭发动机方面应用较多，如美国的战略导弹“侏儒”三级发动机壳体，“三叉戟”一、二、三级发动机壳体的复合材料裙，民兵系列发动机的喷管扩张段，部分固体发动机及高速战术导弹美国的11IAAD、ERINT等。除军用外，开发纤维复合材料的其它应用也大有作为，如飞机及高速列车刹车系统、民用飞机及汽车复合材料结构件、高性能碳纤维轴承、风力发电机大型叶片、体育运动器材(如滑雪板、球拍、渔杆)等。随着碳纤维生产规模的扩大和生产成本的逐步下降，在增强混凝土、新型取暖装置、新型电极材料乃至日常生活用品中的应用也必将迅速扩大。我国拟大力开发新型纤维增强复合材料建材及与环保、日用消费品档关的高科技纤维增强复合材料的新市场,因此，对于纤维增强复合材料的力学性能研究是十分必要的。 复合材料既表现出宏观特征，又具有明显的细观结构特征。复合材料力学是一种两层次的力学理论。在宏观尺度上，可以将复合材料当作各向异性的宏观均匀连续体，用连续介质力学理论研究复合材料的力学行为旧，但是无法研究对宏观行为有重要影响的细观尺度上各组份相的变形及损伤失效行为。在细观尺度上，复合材料具有包含多种组份相的非均质结构，复合材料细观力学在宏观有效性能预测以及细观应力、应变场分析方面取得了一定进展。如果将复合材料宏观结构分析与细观结构分析结合起来，在进行宏观结构分析时就能够获得细观尺度上的力学参量值，将是一种更好的分析方法。本文在分析复合材料宏观、细观特
第一讲力学基础实验 ——课前自测诊断卷 考点一基本仪器的使用和读数 1.[ 如图1是用游标卡尺测量时的刻度图，为20分度游标尺，读数为：__________cm。图2中螺旋测微器的读数为：________mm。 解析：20分度的游标卡尺，精确度是0.05 mm，游标卡尺的主尺读数为13 mm，游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为15×0.05 mm＝0.75 mm，所以最终读数为： 13 mm＋0.75 mm＝13.75 mm＝1.375 cm。 螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm， 可动刻度为20.0×0.01 mm＝0.200 mm， 所以最终读数为0.5 mm＋0.200 mm＝0.700 mm。 答案：1.375 0.700 2．[考查游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数] (1)某实验中需要测量一根金属丝的直径(约0.5 mm)，为了得到尽可能精确的测量数据，应从实验室提供的米尺、螺旋测微器和游标卡尺(游标尺上有10个等分刻度)中，选择______________进行测量。 (2)用游标卡尺(游标尺上有50个等分刻度)测定某工件的宽度时，示数如图所示，此工件的宽度为________mm。 解析：(1)金属丝的直径约0.5 mm，而游标卡尺精确度才0.1 mm，螺旋测微器精确度可达0.01 mm，故应选择螺旋测微器进行测量。 (2)由于50分度的游标卡尺精确度为0.02 mm，主尺上读数为23 mm，游标尺上第11格与主尺刻度对齐，故游标尺的读数为0.22 mm，所以工件宽度为23.22 mm。 答案：(1)螺旋测微器(2)23.22
考点二 “力和运动”类实验 3.[某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。 (1)实验中，必需的措施是________。 A ．细线必须与长木板平行 B ．先接通电源再释放小车 C ．小车的质量远大于钩码的质量 D ．平衡小车与长木板间的摩擦力 (2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz 的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。s 1＝3.59 cm ，s 2＝4.41 cm ，s 3＝5.19 cm ，s 4＝5.97 cm ，s 5＝6.78 cm ，s 6＝7.64 cm 。则小车的加速度a ＝________ m/s 2 (要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B 点时小车的速度v B ＝________ m/s 。(结果均保留两位有效数字) 解析：(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实验，保证实验效果，细线与长木板要平行，否则小车受力会发生变化，选项A 正确；为打的点尽量多些，需先接通电源，再释放小车，选项B 正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无须保证小车质量远大于钩码的质量，选项C 错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦力，无须平衡摩擦力，选项D 错误。故必需的措施是A 、B 选项。 (2)由s 4－s 1＝3a 1T 2、s 5－s 2＝3a 2T 2、s 6－s 3＝3a 3T 2知加速度a ＝a 1＋a 2＋a 3 3＝ s 4＋s 5＋s 6－s 1－s 2－s 39T 2＝0.80 m/s 2 打B 点时小车的速度v B ＝s 1＋s 22T ＝0.40 m/s 。 答案：(1)AB (2)0.80 0.40 4．[考查验证力的平行四边形定则] (2018·天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N 的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。
力学实验基础与创新 附答案及解析 1.(2018·全国卷Ⅰ)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针． 现要测量图(a)中弹簧的劲度系数．当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm ；当托盘内放有质量为0.100 kg 的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为____________cm.当地的重力加速度大小g 取9.80 m/s 2，此弹簧的劲度系数为____________N/m(保留3位有效数字)． 解析 标尺的游标为20分度，精确度为0.05 mm ，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为37 mm ＋15×0.05 mm＝37.75 mm ＝3.775 cm ． 弹簧形变量x ＝(3.775－1.950) cm ＝1.825 cm ， 砝码平衡时，mg ＝kx ， 所以劲度系数k ＝mg x ＝ 0.100×9.801.825×10－2 N/m≈53.7 N/m.(保留3位有效数字) 答案 3.775 53.7 2．(2017·全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x 轴，纵轴为y 轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在桌面上，如图(a)所示．将橡皮筋的一端Q 固定在y 轴上的B 点(位于图示部分之外)，另一端P 位于y 轴上的A 点时，橡皮筋处于原长． (1)用一只测力计将橡皮筋的P 端沿y 轴从A 点拉至坐标原点O .此时拉力F 的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F 的大小为____________ N ． (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P 端回到A 点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P 端拉至O 点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F 1＝4.2 N 和F 2＝5.6 N ． (ⅰ)用5 mm 长度的线段表示1 N 的力，以O 点为作用点，在图(a)中画出力F 1、F 2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F 合；
i j ij 西安航空职业技术学院 2011 ～ 2012 学年度 第 2 学期课程考试 试题纸（第 1 页 共 2 页） 西安航空职业技术学院 课程考试试题（卷）纸 (考生应将全部答题都写在答题纸上，否则做无效处理。) 一、名词解释（每小题 4 分，共 20 分） 1 性对称面 2 特殊正交各向异性层压板 3 屈曲 4 设计许用值 5 层压板。 二、填空（每空 1 分，共 20 分） 1. 夹芯板通常由三部分组成， 、 和 ，两侧 部分的材料也称为面板。 2. 在小变形的情况下，板主要以弯曲变形承受外载荷，相对应，壳体则主要由 承受外载荷。由于壳体的承力特点，可以使壳体的构件设计得 而且 ，因而这种结构形式在航空、航天、高速 交通车辆、风力发电的叶片以及其他工业部门中得到广泛的应用。 3. 由蒙皮/筋条和肋、梁共同构成的受力盒段，蒙皮主要承受 ，弯 金属结构更强调从研制开始，就要求在 中，包括设计、分析、 材料、工艺制造、维护和用户在内的各阶段的专家、参与者协同工作， 尽量利用 ，实施复合材料结构 一体化。 5. 合理确定设计许用值的通用原则，应该考虑 以及应变可能带来的损伤，既能够满足设计的基本要求，又可以避免 过大， 结构沉重而降低结构的效率，加重各项负担。 6. 层压板的设计中，各种铺设方向铺层的层数应通过计算或计算图表确定。一般先求出 ，再根据所需总层数求得各种铺设角层组 的 。 7. 考虑连接部位的破坏时，任何部件的连接部位都是 的敏感部 位，复合材料也不例外，无论是目前普遍使用的机械连接方式，还是源自复合材料制造工艺的二次固化或 ，全部是 。 三、选择题（每题 2 分，共 20 分。） 1. 在广义胡克定律表达式[] = [C ] []（ij=1，2，……，6）中，将 ] 表示的矩阵称谓（ ）。 矩引起的轴向载荷由筋条、梁缘条和蒙皮组成的壁板承受，因此筋条与梁以 铺层为主。梁腹板以±45o铺层为主要承受 。 4. 由于复合材料的研制特点以及低成本制造技术的需要，复合材料结构比 a 、可逆矩阵 b 、刚性矩阵 c 、对称矩阵 d 、柔性矩阵 2. 具有一个弹性对称面的情况下，在材料性能的刚性矩阵中，所表示材料的独立弹性常数有（ ）个。 a 、 13 b 、 2 c 、 5 d 、 9 * 学 号 部： * * * * * * * * * * 姓 名： * * * * * * * * * * * * * * ** 系 * * * 专业年级： * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * [C ij 课程名称 复合材料结构设计基础 （ B 卷 ） 考试方式 闭 卷 考试类型 考 试 所属系部 航空材料工程系 印刷份数 适用班级 108011 和 108012 附答题纸 2 页
第一章 绪论 1.复合材料的定义：两种或两种以上具有不同的化学或物理性质的组分材料组成的一种与 组分材料性质不同的新材料。 2.比强度：强度与密度之比 比模量：模量与密度比 3.层间强度低：纤维增强复合材料的层间剪切强度和层间拉伸强度分别低于基体的剪切强 度和拉伸强度，这是由于界面的作用所致。因此在层间应力作用下很容易引起层合板分层破坏，从而导致复合材料结构的破坏，这是影响复合材料在某些结构物使用的重要因素。 4.纤维增强复合材料是由两种基本原材料------基体和纤维组成的，构成复合材料的基体单 元是单层板。 第二章 单层的刚度与强度 5.对于各向同性材料，表达其刚度性能的参数是工程弹性常数E 、G 、v ，他们三者之间的 关系 G=E/(2(1+v)) 所以独立的弹性常数只有2个。而对于呈正交各向异性的单层，常数将增加到5个，独立的有4个。 6.单层正轴的应变---应力关系式 ??????????????????? ?--=??????????321321/1000/1/0//1σσσεεεLT T L L T T L G E E v E v E 也可用柔量分量表示应变 应力的关系式 但必须写出S ?? ??????????????????=??????????122166222112113210000τσσεεεS S S S S ij 7.例题：已知铝的工程弹性常数E=69Gpa ，G=26.54Gpa ，v=0.3，试求铝的柔量分量和模量分量。由于铝是各项同性材料，所以EL=ET=69Gpa Glt=G=26.54GPa vL=vT=v=0.3. （1）柔量分量 S11=S22=1/E=14.49/（TPa ） S12=-v/E=-4.348/(TPa) S66=1/G=37.68/TPa (2)模量分量 m=(1-vLvT)=(1-v ) 1-21 -Q11=Q22=mE=75.82GPa Q12=mvE=22.75 Q66=G=26.54GPa 8．单轴的偏轴应力应变关系公式。偏轴的应变应力关系公式。：课本p16 2-27 2-30 9.单层的失效准则：单层的失效准则的以判别单层在偏轴向应力作用或平面应力状态下是否失效的准则。10. 最大应力失效准则： 表明单层正轴向的任何一个应力分量到达极限应力 S Y X 12t 2t 1===τσσ时，单层就失效。