复合材料力学答案
【篇一：材料力学】
教程第二版 pdf格式下载单辉祖主编本书是单辉祖主编《材料力学
教程》的第2版。是根据高等工业院校《材料力学教学基本要求》
修订而成。可作为一般高等工业院校中、少学时类材料力学课程的
教材，也可作为多学时类材料力学课程基本部分的教材，还可供有
关工程技术人员参考。
内容简介回到顶部↑本教村是普通高等教育“十五”国家级规划教材。. 本教材仍保持第一版模块式的特点，由《材料力学(Ⅰ)》与《材料力
学(Ⅱ)》两部分组成。《材料力学(Ⅰ)》包括材料力学的基本部分，
涉及杆件变形的基本形式与组合形式，涵盖强度、刚度与稳定性问题。《材料力学(Ⅱ)》包括材料力学的加深与扩展部分。
本书为《材料力学(Ⅱ)》，包括非对称弯曲与特殊梁能量法(二)、能
量法
(二)、静不定问题分析、杆与杆系分析的计算机方法、应力分析的实验方法、疲劳与断裂以及考虑材料塑性的强度计算等八章。各章均
附有复匀题与习题，个别章还安排了利用计算机解题的作业。..
与第一版相同，本教材具有论述严谨、文字精炼、重视基础与应用、重视学生能力培养、专业面宽与教学适用性强等特点，而且，在选
材与论述上，特别注意与近代力学的发展相适应。
本教材可作为高等学校工科本科多学时类材料力学课程教材，也可
供高职高专、成人高校师生以及工程技术人员参考。
以本教材为主教材的相关教学资源，尚有《材料力学课堂教学多媒
体
课件与教学参考》、《材料力学学习指导书》、《材料力学网上作
业与查询系统》与《材料力学网络课程》等。...
作译者回到顶部↑本书提供作译者介绍
单辉祖，北京航空航天大学教。1953年毕业于华东航空学院飞机结
构专业，1954年在北京航空学院飞机结构专业研究生班学习。1992—1993年，在美国特拉华大学复合材料中心．从事合作研究。.历任教育部工科力学教材编审委员、国家教委工科力学课程指导委
员会委员、中国力学学会教育工作委员会副主任委员、北京航空航
天大学校务委员会委员、校学科评审组成员与校教学指导委员会委
员等。..
主要从事复合材料力学、计算力学与材料力学等方面的教学与科研工作。编著有《材料力学教程》(高.. 查看详细
作者: 单辉祖
单辉祖，北京航空航天大学教。1953年毕业于华东航空学院飞机结构专业，1954年在北京航空学院飞机结构专业研究生班学习。1992—1993年，在美国特拉华大学复合材料中心．从事合作研究。.历任教育部工科力学教材编审委员、国家教委工科力学课程指导委员会委员、中国力学学会教育工作委员会副主任委员、北京航空航天大学校务委员会委员、校学科评审组成员与校教学指导委员会委员等。.. 主要从事复合材料力学、计算力学与材料力学等方面的教学与科研工
作。编著有《材料力学教程》(高等教育出版社).. 查看详细
目录
基础篇
第1章材料力学概述
1.1 “材料力学”的研究内容
1.2 杆件的受力与变形形式
1.3 工程构件静力学设计的主要内容
1.4 关于材料的基本假定
1.5 弹性体受力与变形特征
1.6 材料力学的分析方法
1.7 内力与内力分量
1.8 应力及其与内力分量之间的关系
1.9 应变以及应力-应变关系
1.10 结论与讨论
习题
第2章轴向载荷作用下杆件的材料力学问题
2.1 轴力与轴力图
2.2 轴向载荷作用下杆件横截面上的应力
2.3 最简单的强度问题
2.4 轴向载荷作用下的变形分析与计算
2.5 两种典型材料拉伸时的力学性能
2.6 两种典型材料压缩时的力学性能
2.7 结论与讨论
习题
第3章连接件的剪切与挤压强度计算
3.1 铆接件的强度失效形式及相应的强度计算方法 3.2 焊缝强度的剪切假定计算
3.3 结论与讨论
习题
第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算
4.1 外加扭力矩、扭矩与扭矩图
4.2 剪应力互等定理剪切胡克定律
4.3 圆轴扭转时横截面上的剪应力分析与强度设计 4.4 圆杆扭转时的变形及刚度条件
4.5 结论与讨论
习题
第5章梁的剪力图与弯矩图
5.1 工程中的弯曲构件
5.2 梁的内力及其与外力的相互关系
5.3 剪力方程与弯矩方程
5.4 剪力图与弯矩图
5.5 载荷集度、剪力、弯矩之间的微分关系
5.6 刚架的内力与内力图
5.7 结论与讨论
习题
第6章梁的应力分析与强度计算
6.1 与应力分析相关的截面图形几何性质
6.2 平面弯曲时梁横截面上的正应力
6.3 梁的强度计算
6.4 弯曲剪应力分析
6.5 斜弯曲的应力计算与强度设计
6.6 弯矩与轴力同时作用时横截面上的正应力
6.7 结论与讨论
习题
第7章梁的变形分析与刚度问题
7.1 梁的变形与梁的位移
7.2 梁的小挠度微分方程及其积分
7.3 叠加法确定梁的挠度与转角
7.4 梁的刚度问题
7.5 简单的静不定梁
7.6 结论与讨论
习题
第8章应力状态与强度理论及其工程应用
8.1 应力状态的基本概念
8.2 平面应力状态任意方向面上的应力
【篇二：材料力学苏翼林赵志岗主编】
绪论
第1节材料力学的任务
第2节材料力学的基本假设
第3节内力和截面法及应力
第4节构件的分类及杆件变形的基本形式
第2章轴向拉伸与压缩
第1节直杆的轴向拉伸与压缩
第2节轴力和轴力图
第3节横截面上的应力
第4节许用应力和强度条件
第5节斜截面应力
第6节变形和应变
第7节薄壁圆筒受径向均匀压力时的应力和变形
第8节应变能
第9节应力集中
习题
第3章材料的力学性质
第1节低碳钢拉伸试验
第2节其他材料的拉伸试验
第3节压缩试验
第4节温度、时间及加载速度对材料的力学性质的影响
第5节冲击韧度
第6节安全因数和许用应力的确定
第4章拉、压超静定问题
第1节超静定问题及其解法
第2节装配应力
第3节温度应力
习题
第5章扭转
第1节概述
第2节扭矩与扭矩图
第3节薄壁筒扭转
第4节圆轴扭转时的应力与变形
第5节极惯矩与抗扭截面系数
第6节圆轴扭转时的强度与刚度条件
第7节圆轴扭转时斜截面应力
第8节密圈螺旋弹簧的应力和变形
第9节矩形截面杆的扭转
第10节薄壁杆件的自由扭转
习题
第6章弯曲内力
第1节概述
第2节梁横截面上的内力——剪力与弯矩
第3节剪力图和弯矩图
第4节剪力、弯矩与分布载荷集度间的关系
第5节用突变及微分、积分关系直接画剪力图和弯矩图第6节平面刚架和曲杆的内力
习题
第7章弯曲应力
第1节纯弯曲时梁的正应力
第2节弯曲正应力的强度条件及其应用
第3节矩形截面梁的切应力
第4节圆形截面梁的最大切应力
第5节梁的截面形状优化
第6节等强度梁
习题
第8章弯曲变形
第1节梁挠曲线的近似微分方程
第2节积分法求梁变形
第3节叠加法求梁变形
第4节剪力对梁变形的影响
第5节有限差分法求梁变形
第6节弯曲刚度设计
第7节简单超静定梁
第8节提高弯曲刚度的若干措施
习题
第9章弯曲补充问题
第1节非对称实心截面梁的平面弯曲
第2节薄壁截面梁的切应力
第3节剪切中心
第4节异质材料叠层梁
习题
第10章应力应变分析
第1节应力状态的基本概念
第2节二向应力分析的解析法
第3节二向应力分析的图解法
第4节三向应力状态
第5节二向应变分析
第6节广义胡克定律
第7节二向应力状态下的应力测定
第8节三向应力状态的弹性应变能
第9节弹性常数e、g、u间的关系
习题
第11章强度理论
第1节基本的强度理论
第2节莫尔强度理论
第3节双切应力强度理论
第4节强度理论的应用
习题
第12章组合变形时的强度计算
第1节斜弯曲及两向弯曲
第2节拉伸(压缩)与弯曲的组合偏心拉伸(压缩)第3节扭转与弯曲的组合
第4节平面曲杆的应力
第5节组合变形构件的合理设计
习题
第13章剪切与挤压
第1节剪切近似计算
第2节实例
习题
第14章能量方法
第1节杆件基本变形的应变能
第2节应变能的通式
第3节虚功原理
第4节单位载荷法与莫尔积分
第5节图形互乘法
第6节曲杆变形
第7节关于桁架的虚功原理
第8节互等定理
第9节卡氏定理
第10节最小势能原理
习题
第15章超静定系统
第1节力法的基本概念
第2节力法的典型方程
第3节对称超静定结构
第4节超静定桁架
习题
第16章动载荷
第1节构件作变速运动时的应力与变形第2节冲击载荷下构件的应力与变形第3节构件作强迫振动时的应力
习题
第17章交变应力
第1节金属疲劳
第2节交变应力的基本参量疲劳极限第3节疲劳极限图
第4节影响疲劳极限a-1的因素
第5节对称循环的疲劳强度校核
第6节非对称循环的疲劳强度校核
第7节扭弯联合下的疲劳强度
第8节提高抵抗疲劳能力的措施
习题
第18章压杆稳定
第1节稳定概念
第2节临界载荷的确定
第3节欧拉问题
第4节临界应力图
第5节压杆稳定校核
第6节稳定因数法
第7节提高压杆稳定性的措施
第8节确定临界载荷的能量法
第9节细长杆的偏心压缩
习题
第19章厚壁简
第1节厚壁筒的基本方程
第2节厚壁筒的位移和应力
第3节组合筒
习题
第20章考虑材料塑性时的强度计算
第1节金属材料的塑性性质
第2节超静定杆系的极限载荷
第3节静定梁的极限载荷
第4节超静定梁的极限载荷
第5节残余应力
第6节圆轴的极限扭矩
习题
第21章断裂力学简介
第1节裂纹尖端附近的应力场和位移场
第2节应力强度因子的修正
第3节断裂判据及其应用
习题
第22章复合材料力学简介
第1节概述
第2节单向层合板在平面应力下的正轴刚度第3节单向层合板在平面应力下的偏轴刚度第4节单向层合板的强度
习题
附录a 平面图形的几何性质
第1节形心与静矩
第2节惯矩、惯积、惯性半径
第3节平行轴定理及组合图形的惯矩与惯积
第4节转轴公式及主惯矩
习题
附录b 型钢规格表
附录c 常用材料的力学性质附录d 单位及单位换算表习题答案
【篇三：讲义090725第二版】
一、中国建筑史部分????????????????2
Ⅰ.名词解释????????????????????2
Ⅱ.论述部分????????????????????5
Ⅲ分析题及参考答案????????????????7
二、外国建筑史部分????????????????24
Ⅰ.名词解释????????????????????24
Ⅱ.论述部分????????????????????34
一.中国建筑史部分
Ⅰ.名词解释
〈一〉中国古代建筑基本概念部分
1、穿斗式汉时成熟，南方各省多用。沿进深方向布柱，柱比较密，而柱径略小，
不用梁，用“穿”贯于柱间，上可立短柱，柱顶直接承檩。优点是用
料较小，山
面抗风性能好；缺点是室内柱密而空间不够开阔。
2、抬梁式春秋时成熟，北方各省多用。沿进深方向布置石础，础
上立柱，柱上
架梁，梁上立瓜柱，架短梁，最上是脊瓜柱，构成一屋架；在屋架
之间用横向的
枋联系柱顶，梁头与瓜柱顶做横向的檩，檩上承受椽子和屋面，使
屋架完全连成
一个整体。优点是室内少柱或无柱，可获得较大的空间；缺点是梁
柱等用材较大，
消耗木材较多。
3、井干式将圆木或半圆木两端开凹榫，组合成矩形的木框，层层
相叠作为墙壁
（实际是木承重结构墙）。它耗材量大，建筑面阔和进深受木材长
度限制，外观
厚重，应用不广。
4、间中国建筑的“间”是两榀屋架所围合的空间。以“间”为基本单元，不同
的间组成一栋建筑，直到一座城市；这就是由“间—栋—院—群—组群—街坊—
城市”的形式。各间具体名称是：
尽间-又梢间-梢间-又次间-次间-明间-次间-又次间-梢间-又梢间-尽间
5、工官中国古代城市建设和建筑营造的具体掌管者和实施者，对
古代建筑的发
展有着重要的影响。
6、司空自周至汉，国家最高工官称作“司空”
7、将作汉代以后“掌握作宗庙、路陵、宫室、陵园土木之工”称“将作”
8、将作少府秦至西汉，将作的称谓。
9、将作大匠东汉以后，将作的称谓。大匠的副手称为“少匠”。
10、将作监唐宋时期，将作的称谓。监的副手称为“少监”。
11、工部隋朝开始设置的，用以掌管全国的土木建筑工程和屯田、
水利等各项
工务的机构，其职务范围比将作大很多。
12、营缮司（营造司）
明清时期，在工部下设营缮司，负责朝廷的各项工程的营建。清康
熙以后，改为
在内务府设营造司，负责宫殿和园囿的营造。
13、都料唐朝掌握设计与施工的技术人员称“都料”，专业技术熟练，专门从
事房屋的设计与现场施工指挥，并以次为生。
14、宇文恺隋代著名的城市规划、建筑设计大师。长期担任隋朝主管建造方面
的官员，主持建造许多大型建筑，尤其是主持建造隋朝新都大兴城
和东都洛阳城，
为以后各代都城建设树立了样板。
15、李诫宋代建筑师，字明仲，编纂了《营造法式》一书，是中国古代完整的
建筑专著之一，具有重要的历史价值。
总体规划和布局，徐杲负责了明代故宫三大殿的重建。
17、梁九明末清初，故宫太和殿的设计者。
18、样式雷明末清初“大木”匠师。清初主持设计故宫的改建，参与故宫太和
殿的重建工程，后在工部样房主持营建和设计。后代子孙共七代都
承续其业，举
凡清代重要宫殿建筑的营建设计，都出自雷氏之手，被誉称为“样式雷”。
〈二〉中国古代建筑断代发展概况
◆原始社会的建筑(旧石器时代晚期-龙山文化时期)
1、巢居与穴居大约在一万年前的旧石器时代晚期,出现了人为的生
活空间。由于我国南北方气候、地理环境差异较大, 南方为躲避潮湿
与虫蛇而构木为巢，谓之“巢居”；北方为防严冬的风雪却掘土为穴,
谓之“穴居”。
2、仰韶文化在黄河中游,河南渑池仰韶村发现了一处新石器时代中
期的原始村落遗址，发掘出了许多石器、骨器和陶器，其中有一种
陶器表里光滑，表面彩绘，十分精美，因之又叫“彩陶文化”；距今5000─7000 年，属母系氏族社会；已从族外婚发展为对偶婚制，以
从事农业为主，定居，有房屋和聚落。
主要遗址有：西安半坡古建筑遗址（木骨泥墙），浙江余姚河姆渡
建筑遗址（干阑式建筑）
3、龙山文化在山东章丘龙山镇发现的一种新石器时代晚期文化,其
年代为公元前2800年至公元前2300年,发掘的陶器中,多为灰陶和黑陶；农业与畜牧业都很发达,开始了产品交换。父系社会已确立。
主要遗址有：西安客省庄半地穴住宅遗址,分内、外二室,中有隔墙,
由窄门联通；内室有柱洞和火塘,外室有柱洞、灶、壁炉和窖穴。
◆奴隶社会的建筑(公元前21世纪-公元前476年)（夏、商、周、
春秋）
1、西亳宫殿遗址河南偃师二里头发现的成汤都城，是目前发现的我国最早的封闭式庭院和最大木构架夯土建筑。
4、陕西歧山凤雏村西周建筑遗址
陕西歧山凤雏村西周建筑遗址是一座相当严整的四合院，一条明显
的轴线，前后两进院子，是我国发现的最早的最严整的四合院实例。
5、瓦的发明是在西周
重要知识点：夏——河南偃师二里头发现的成汤都城（西亳宫殿遗址）
商——殷墟建筑遗址
西周——第一次城市建设高峰（《考工记》）、陕西歧山凤雏村西周建筑遗址、瓦的发明
春秋——秦国的宗庙（陕西凤翔马家庄一号建筑遗址）和陵寝（陕西凤翔秦国陵园区）、砖的使用
◆封建社会前期的建筑(公元前475年-公元589年)（战国、秦、汉、三国、两晋、南北朝）
1、墓阙墓阙是墓前神道两侧的建筑物，它渊源于早期社会建筑群入口处的两侧的一种木构建筑物。阙的初期用途只是作为建筑群大门口处的标志，到后来人们逐渐赋予其更多的功能，阙起到了表现封建等级制度的作用。到了西汉，为了祭祀的需要，为了表示对神的敬重，以及表示死者的身份、地位，就出现了墓阙。东汉则是墓阙发展的顶峰时期。封建社会的鼎盛时期隋、唐、宋代，墓阙则仅限于帝王陵墓专有，到了元、明、清三代，墓阙就悄悄地退出历史舞台了。代表建
筑有：四川雅安高颐墓阙。
2、四大石窟甘肃敦煌莫高窟、河南洛阳龙门石窟、山西大同云岗石窟、甘肃天水麦积山石窟。
3、石窟石窟是在山崖上开凿出来的洞窟型的佛寺。著名的有四大佛寺等。
4、佛塔佛塔是为埋藏舍利供佛徒礼拜而修建的，传到中国以后与中国东汉已有的多层木结构阁楼相结合，形成了中国式的木塔。典型的有：河南登封嵩岳寺砖塔、应县木塔。
5、“舍宅为寺” 北魏洛阳有很多佛寺是由贵族官僚的邸宅改建的，所谓“舍宅为寺”。前厅改为大寺，后院改为讲堂，于是佛寺进一步中国化。
6、石辟邪辟邪是中国古代传说中一种可以镇邪除凶的神兽。石头雕刻的辟邪一般成对的摆在陵墓的神道上。
7、兆域图河北省平山县中山王陵墓出土的金银嵌错铜版兆域图，是公元前三世纪中叶为中山王陵墓群所作的总体规划与建筑设计，是我国现存最早的建筑总平面图。
重要知识点：战国——第二次城市建设高潮（齐临淄遗址）
台榭建筑的盛行（陕西咸阳秦国咸阳一号宫殿遗址）
秦——咸阳城、秦始皇陵、长城
汉——城市建设（汉长安）、斗栱的普遍使用、楼阁建筑的发展
（几件明器）阙（四川雅安高颐墓阙）、石墓（山东沂南汉代石墓）三国、两晋、南北朝——佛教建筑：佛寺（洛阳永宁寺）、佛塔
（河南登封嵩岳寺砖塔）、石窟寺（四大石窟：甘肃敦煌莫高窟、
河南洛阳龙门石窟、山西大同云岗石窟、甘肃天水麦积山石窟）、
石刻（南京梁萧景墓表、河北正定北齐石柱）
◆封建社会中期的建筑(公元581年-公元1279年)（隋、唐、五代、宋辽金）
1、安济桥（赵州桥）建于隋大业年间(公元605─617年)，在河北
赵县的皎河上，由李春主持建造。它是一座单孔石栱桥，跨度
37.47m，有28条并列拱券。在拱的两肩各有两个小拱，这即能减
少桥的自重，又有利于泄洪以降低洪水对桥的推力，成为世界上最
早的敞肩桥。
2、开封铁塔宋朝，河南开封祐国寺塔，在砖砌塔身外面加砌了一
层铁色琉璃面砖做外皮，是我国先存最早的琉璃塔。
3、福建泉州开元寺石塔宋朝、福建泉州开元寺两座石塔，用石料仿
木建筑形式，高度在40米以上，是我国规模最大的石塔。
4、河北开元寺料敌塔宋朝、河北定县开元寺料敌塔，高达80米，
是宋朝最高的石塔。
5、应县木塔辽代、山西应县佛宫寺释迦塔，是我国唯一的木塔，是
古代木结构高层建筑的实例。
重要知识点：隋代——大兴城、大运河、河北赵县安济桥
唐代——城市建设（唐长安）、宫殿建筑，唐大明宫，建筑设计的
专业化，建筑技术与施工水平的提高，建筑艺术加工的真实与成熟；五代——前蜀永陵，南唐、吴越的石塔和砖木混合结构塔，喻皓及《木经》；
宋代——城市里坊制的瓦解，《营造法式》的颁行及其价值，单体
与建筑群的组合，建筑装饰、技术的发展，园林的兴盛；
辽、金、西夏——辽代建筑的特点，金代城市与建筑的特点，西夏
建筑的特点
◆封建社会后期的建筑(公元1279年-公元1911年)（元、明、清）
1、外八庙清朝，康熙、乾隆两朝，在承德避暑山庄东侧与北面山
坡上建造了十一座喇嘛庙，作为蒙、藏等少数民族贵族朝觐之用，
俗称“外八庙”
2、无梁殿明朝时期，随着砖砌技术的发展，出现了全部用砖拱砌
成的建筑物，称为“无梁殿”。多用于放火建筑。实例有：南京灵谷
寺无梁殿。
3、窑洞山西、河南、陕西等地黄土地区挖土为横穴，用砖石衬砌
成拱顶住房或在地面筑拱顶住房，统称为“窑洞”。类型有靠崖窑、
地坑院、箍窑。重要知识点：元代——元大都，宗教建筑的兴盛，
元代木构技术的特点
明代——木构架的定型化，砖的普遍使用及琉璃瓦的广泛应用，建
筑群布局的成熟与风水的极盛，江南私家园林的兴盛，建筑装饰的
定型化和室内家具的成熟。清代——皇家与私家园林的极盛，藏传
佛教建筑的兴盛，住宅建筑的多样性，建筑设计方法的简化与提高，《工程做法》的颁行，样式雷的建筑设计成就，施工技术的创新。Ⅱ. 论述部分
〈一〉中国古代建筑基本概念部分
1、木架建筑的优势与缺憾
优势：⑴. 取材方便；
⑵. 适应性强，承重结构与围护结构分工明确，“墙倒屋不塌”
⑶. 抗震性能好；
⑷. 施工速度快；
⑸. 便于维修、搬迁；
⑹. 木构参与了生物链过程，属生态建筑，不会残留永久性垃圾；
⑺. 适用于不同气候条件的南北地区；
缺憾：⑴. 木材越来越少，造成自然生态的严重破坏；
⑵. 不耐火，不耐潮湿，不耐腐蚀，不耐虫蛀，不耐久；
⑶. 采用简支梁体系，难以满足更大更复杂空间的需求；
2、中国古代建筑群体组合的特点
中国古代建筑特别擅长运用院落的组合手法来达到各类建筑的不同
使用要求和精神目标。庭院是中国古代建筑群体布局的灵魂。
⑴.建筑群以中轴组织群体，规则、有序、主次分明。
⑵.园林则自然而无拘束，有构图重心而无程式布局。
3、中国古代建筑处理与环境的关系的特点
儒家和道家——中国古代两大主流哲学派别——都主张“天人合一”
的思想，在中国促进了建筑与自然的融合，从而使中国建筑有一种
和环境融为一体的、如同从地中生长出一般的气质。历史上处理建
筑与环境的手法主要有：
⑴. 善择基址——注重对建造地点的选择；
⑵. 因地制宜——善于利用和结合地形设计建筑；
⑶. 整治环境——不一味顺从环境，而是能动的改造；
复合材料力学上机编程作业 学院：School of Civil Engineering专业：Engineering Mechanics 小组成员信息：James Wilson（2012031890015）、Tau Young（2012031890011）复合材料力学学了五个星期，这是这门课的第一次编程作业。我和杨涛结成一个小组，我用的是Fortran编制的程序，Tau Young用的是matlab编制。其中的算例以我的Fortran计算结果为准。Matlab作为可视化界面有其独到之处，在附录2中将会有所展示。 作业的内容是层合板的刚度的计算和验算，包括拉伸刚度A、弯曲刚度D以及耦合刚度B。 首先要给定层合板的各个参数，具体有：层合板的层数N；各单层的弹性常数 E1、E2、υ21、G12；各单层 对应的厚度；各单层对应的主方向夹角θ。然后就要计算每个单层板的二维刚度矩阵Q，具体公式如下： υ12=υ21E2 E1；Q11=E11-υ12υ21；Q22=E21-υ12υ21；Q12=υ12E1； 1-υ12υ21Q66=G12 得到Q矩阵后，根据课本上讲到的Q=(T-1)TQ(T-1)得到Q。 然后根据z坐标的定义求出z0到zn，接下来，最重要的一步，根据下式计算A、B、D。 n??Aij=∑(Qij)k(zk-zk-1) k=1??1n22?Bij=∑(Qij)k(zk-zk-1) 2k=1??1n33?Dij=∑(Qij)k(zk-zk-1)3k=1? 一、书上P110的几个问题可以归纳为以下几个类型。
第 1 页共 1 页 （4）6层反对称角铺设层合板（T5-10）第 2 页共 2 页
1、为什么结构复合材料中增强材料的形态主要为纤维？ 2、简述树脂基复合材料的优点和缺点？ 3、为什么新一代客机中复合材料用量会大幅提高？其复合材料零部件主要用到复合材料的哪些优点？ 4、为什么卫星中采用了较多的复合材料？ 答：1、利用复合材料的各种良好的力学性能用于制造结构的材料，称为结构复合材料， 它主要有基体材料和增强材料两种组分组成。其中增强材料承受主要载荷，提供复合 材料的刚度和强度，基本控制其力学性能；基体材料固定和保护增强纤维，传递纤维 间剪力和防止纤维屈曲，并改善复合材料的某些性能。用以加强制品力学性能或其他 性能的材料，在橡胶工业中又称补强剂。分纤维状和粒状材料两种。增强材料的增强 效应取决于与被增强材料的相容性，为增进相容能力，有些增强材料在使用前需要进 行表面处理。对粒状增强材料，尚需考虑其表面积（决定于粒径、形状和孔隙度）。 据报道，平均粒径在0.2μm以下的增强材料，随粒径的减小，制品的模量、抗张强度、 屈服强度和伸长率均有所增加。平均粒径较大的增强材料，由于粒径分布的不同其结 果不一致。所以，结构力学复合材料力学性能难以控制。增强材料就象树木中的纤维， 混凝土中的钢筋一样，是复合材料的重要组成部分，并起到非常重要的作用。例如在 纤维增强复合材料中，纤维是承受载荷的组元，纤维的力学性能决定了复合材料的性 能。所以说结构复合材料中增强材料的形态主要为纤维。 2、树脂基复合材料的优点：1）比强度高、比模量大2）耐疲劳性能好3）阻尼减震性 能好4）破损安全性好5）耐化学腐蚀性好6）树脂基复合材料是一种优良的电气绝缘 材料，电性能好7）树脂基复合材料热导率低、线膨胀系数小，优良的绝热材料，热 性能良好。树脂基复合材料的缺点：1)树脂基复合材料的耐热性较低2）材料的性能 分散性大。 3、用复合材料设计的飞机结构，可以推进隐身和智能结构设计的发展，有效地减少了 机体结构重量，提高了飞机运载能力，降低了发动机油耗，减少了污染排放，提高了 经济效益；复合材料优异的抗疲劳和耐介质腐蚀性能，提高了飞机结构的使用寿命和 安全性，减少了飞机的维修成本，从而提高了飞机结构的全寿命期（是指结构从论证 立项开始，有设计研制、生产研制、销售服务、使用运行、维护修理，一直到报废处 理的整个寿命期)经济性；复合材料结构有利于整个设计与整体制造技术的应用，可以 减少结构零部件的数量，提高结构的效率与可靠性，降低制造和运营成本，并可明显 改善飞机气动弹性特性，提高飞机性能。 4、正火箭导弹与航天器均要求结构重量轻,强度高。复合材料不仅兼备这两种优点,而 且还具有一些金属材料无法比拟的优良性能。卫星结构用复合材料具有重量轻、比刚 度、比强度高等特点。其碳纤维复合材料构件还具有弹性模量、热膨胀系数可设计等 特点，对卫星结构件的应用具有材料可设计的特色。
例3?1：己知HT3/5244碳纤维增强复介材料单层的T 程弹性常数为 E )= 140GPa; E 2 =8.6GPa; G }2 =5.0GPa; v 12=0.35 试求单层受到面内应力分量为硏=500MPa , 例3?2：单层板受面内应力rr =15OMPa, q=50MPa, r =75MPa 作用， ^=45° ,试求材料主方向坐标系下的应力分量。 ■ 1 -1 解: 0.5 0.5 -0.5 0.5 0.5 0.5 6 J J 140.9 3.0 ■ 0 e= 3.0 10」 0 GPa 0 ■ 0 5.0 ■ 0.5 0.5 -1 0.5 0.5 1 0.5 -0.5 0.5 0.5 1 0.5 0.5 -1 -0.5 0.5 0 例3?4：已知碳纤维/环氟HT3/5224单层板材料主方向应变 c, =0.005; ? =-0.01; y n =0.02 — 45。，试求(1)材料主方向应力；(2)参考坐标系下的应 _ 0.5 0.5 1 _0.5 0.5 -1' T = 0.5 0.5 -1 r1 =0.5 0.5 1 -0.5 0.5 0 ■ ■0.5 -0.5 0 ■ ■ ■ ■■■「0.5 0.5 -0.5' "0.005--0.0125 =r T& ：2=0.5 0.5 0.5 -0.01 =0.0075 2V712. 1 ■-1 0 0.02 0.0150 ■B 力和应变。141.9 3.06 ■ 已知：Q =3.06 8.66 0 GPa 0 0 5.0 解：■ ■Qu a o ■ ■ 所 ^2=2|> 02 0 % _ 0 0纸 ■ 712. 141.9 3.06 ■ "0.005" 「678. 9' 3.06 8.66 0 -0.01 xl03 =-71.3 MPa 0 0 50 0.02 100 ■ -1 '67X.< ■204 1 -71.3 二404 0 100 375 MPa 复合材料习题 第一章 一、判断题：判断以下各论点的正误。 1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。（?） 2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。（?） 3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。（?） 4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。（?） 5、复合材料具有可设计性。（?） 6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。（?） 7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。（?） 8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。（?） 二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。 1、金属基复合材料通常（B、D） A、以重金属作基体。 B、延性比金属差。 C、弹性模量比基体低。 D、较基体具有更高的高温强度。 2、目前，大多数聚合物基复合材料的使用温度为（B） A、低于100℃。 B、低于200℃。 C、低于300℃。 D、低于400℃。 3、金属基复合材料的使用温度范围为（B） A、低于300℃。 B、在350-1100℃之间。 C、低于800℃。 D、高于1000℃。 4、混杂复合材料（B、D） A、仅指两种以上增强材料组成的复合材料。 B、是具有混杂纤维或颗粒增强的复合材料。 C、总被认为是两向编织的复合材料。 D、通常为多层复合材料。 5、玻璃钢是（B） A、玻璃纤维增强Al基复合材料。 B、玻璃纤维增强塑料。 C、碳纤维增强塑料。 D、氧化铝纤维增强塑料。 6、功能复合材料（A、C、D） A、是指由功能体和基体组成的复合材料。 B、包括各种力学性能的复合材料。 C、包括各种电学性能的复合材料。 D、包括各种声学性能的复合材料。 7、材料的比模量和比强度越高（A） A、制作同一零件时自重越小、刚度越大。 、制作同一零件时自重越大、刚度越大。B． C、制作同一零件时自重越小、刚度越小。 D、制作同一零件时自重越大、刚度越小。 三、简述增强材料（增强体、功能体）在复合材料中所起的作用，并举例说明。 填充：廉价、颗粒状填料，降低成本。例：PVC中添加碳酸钙粉末。 增强：纤维状或片状增强体，提高复合材料的力学性能和热性能。效果取决于增强体本身的力学性能、形态等。例：TiC颗粒增强SiN复合材料、碳化钨/钴复合材料，切割工具；碳/碳复合材 复合材料力学上机作业 （2013年秋季） 班级力学C102 学生姓名赵玉鹰 学号105634 成绩 河北工业大学机械学院 2013年12月30日 作业1 单向板刚度及柔度的计算 一、要 求 （1）选用FORTRAN 、VB 、MAPLE 或MATLAB 编程计算下列各题； （2）上机报告内容：源程序、题目内容及计算结果； （3）材料工程常数的数值参考教材自己选择； （4）上机学时：2学时。 二、题 目 1、已知单层板材料工程常数1E ，2E ，12G ，计算柔度矩阵[S ]和刚度矩阵[Q ]。（玻璃/环氧树脂单层板材料的MPa 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ，MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ，MPa 1001=σ，MPa 302-=σ，MPa 1012=τ） ●Maple 程序 > restart: > with(linalg): > E[1]:=3.9e10: > E[2]:=1.3e10: > G[12]:=0.42e10: > mu[21]:=0.25: > mu[12]:=E[1]*mu[21]/E[2]: > Q[11]:=E[1]/(1-mu[12]*mu[21]): > Q[12]:=mu[12]*E[2]/(1-mu[12]*mu[21]): > Q[13]:=0: > Q[21]:=Q[12]: > Q[22]:=E[2]/(1-mu[12]*mu[21]): > Q[23]:=0: > Q[31]:=Q[13]: > Q[32]:=Q[23]: > Q[33]:=G[12]: >Q:=evalf(matrix(3,3,[[Q[11],Q[12],Q[13]],[Q[21],Q[22], Q[23]],[Q[31],Q[32],Q[33]]]),4); 2014学年度第 一 学期课程考试 《复合材料》本科 试卷（B 卷） 注意事项：1. 本试卷共 六 大题，满分100分，考试时间90分钟，闭卷； 2. 考前请将密封线内各项信息填写清楚； 3. 所有答案必须写在试卷上，做在草稿纸上无效； 4．考试结束，试卷、草稿纸一并交回。 一、选择题(30分，每题2分) 【得分： 】 1.复合材料中的“碳钢”是（ ） A 、玻璃纤维增强Al 基复合材料。 B 、玻璃纤维增强塑料。 C 、碳纤维增强塑料。 D 、氧化铝纤维增强塑料。 2.材料的比模量和比强度越高（ ） A 、制作同一零件时自重越小、刚度越大。 B 、制作同一零件时自重越大、刚度越大。 C 、制作同一零件时自重越小、刚度越小。 D 、制作同一零件时自重越大、刚度越小。 3.在体积含量相同情况下，纳米颗粒与普通颗粒增强塑料复合材料（ ） A 、前者成本低 B 、前者的拉伸强度好 C 、前者原料来源广泛 D 、前者加工更容易 4、Kevlar 纤维（ ） A 、由干喷湿纺法制成。 B 、轴向强度较径向强度低。 C 、强度性能可保持到1000℃以上。 D 、由化学沉积方法制成。 5、碳纤维（ ） A 、由化学沉积方法制成。 B 、轴向强度较径向强度低。 C 、强度性能可保持到3000℃以上。 D 、由先纺丝后碳化工艺制成。 6、聚丙烯增强塑料的使用温度一般在：（ ） A 、120℃以下 B 、180℃以下 C 、250℃以下 D 、250℃以上 7、碳纤维增强环氧复合材料力学性能受吸湿影响，原因之一是（ ） A 、环氧树脂吸湿变脆。 B 、水起增塑剂作用，降低树脂玻璃化温度。 《复合材料力学》课程上机指导书（力学101，力学C101-2） 河北工业大学机械学院力学系 2013年9月 目录 作业1单向板刚度及柔度的计算(2学时) (1) 作业2单向板的应力、应变计算(2学时) (2) 作业3绘制表观工程常数随 的变化规律(3学时) (3) 作业4绘制强度准则的理论曲线(包络线)(3学时) (4) 作业5层合板的刚度计算(3学时) (5) *作业6层合板的强度计算(4学时) (6) 附录作业提交说明……………………………………………. . 7 注：带“*”的题目可作为自愿选做题。 作业1 单向板刚度及柔度的计算 一、要 求 （1）选用FORTRAN 、VB 、MAPLE 或MATLAB 编程计算下列各题； （2）上机报告内容：源程序、题目内容及计算结果； （3）材料工程常数的数值参考教材自己选择； （4）上机学时：2学时。 二、题 目 1、已知单层板材料工程常数1E ，2E ，12G ，计算柔度矩阵[S ]和刚度矩阵[Q ]。（玻璃/环氧树脂单层板材料的MPa 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ， MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ， MPa 1001=σ，MPa 302-=σ，MPa 1012=τ） 2、已知单层板材料工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，计算柔度矩阵][S 和刚度矩阵][Q 。（M P a 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ，MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ，?=30θ） 作业2 单向板的应力、应变计算 一、要 求 1、选用FORTRAN 、VB 、MAPLE 或MATLAB 编程计算下列各题； 2、上机报告内容：源程序、题目内容及计算结果； 3、材料工程常数的数值参考教材自己选择； 4、上机学时：2学时。 二、题 目 1、已知单向板的应力x σ、y σ、xy τ，工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，求x ε、 y ε、xy γ；1σ、2σ、12τ；1ε、2ε、12γ。 （知?=30θ，应力MPa 160=x σ，MPa 60=y σ，MPa 20=xy τ，工程常数MPa 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ，MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ，?=30θ） 2、已知1σ、2σ、12τ，工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，求1ε、2ε、12γ；x ε、y ε、 xy γ；x σ、y σ、xy τ。 （知MPa 1001=σ，MPa 302-=σ，MPa 1012=τ，MPa 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ，MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ，?=30θ） 复合材料力学 论文题目：用氧化铝填充导热和电绝缘环氧 复合材料的无缺陷石墨烯纳米片 院系班级：工程力学1302 姓名：黄义良 学号： 201314060215 用氧化铝填充导热和电绝缘环氧复合材料的无缺陷石墨烯纳米片 孙仁辉1 ，姚华1 ，张浩斌1 ，李越1 ，米耀荣2 ，于中振3 （1.北京化工大学材料科学与工程学院，有机无机复合材料国家重点实验室北京 100029;2.高级材料技术中心（CAMT ），航空航天，机械和机电工程学院J07，悉尼大学;3.北京化工大学软件物理科学与工程北京先进创新中心，北京100029） 摘要：虽然石墨烯由于其高纵横比和优异的导热性可以显着地改善聚合物的导热性，但是其导致电绝缘的严重降低，并且因此限制了其聚合物复合材料在电子和系统的热管理中的广泛应用。为了解决这个问题，电绝缘Al 2O 3用于装饰高质量（无缺陷）石墨烯纳米片（GNP ）。借助超临界二氧化碳（scCO 2），通过Al(NO 3)3 前体的快速成核和水解，然后在600℃下煅烧，在惰性GNP 表面上形成许多Al 2O 3纳米颗粒。或者，通过用缓冲溶液控制Al 2(SO 4)3 前体的成核和水解，Al 2(SO 4)3 缓慢成核并在GNP 上水解以形成氢氧化铝，然后将其转化为Al 2O 3纳米层，而不通过煅烧进行相分离。与在scCO2的帮助下的Al 2O 3@GNP 混合物相比，在缓冲溶液的帮助下制备的混合物高度有效地赋予具有优良导热性的环氧树脂，同时保持其电绝缘。具有12％质量百分比的Al 2O 3@GNP 混合物的环氧复合材料表现出1.49W /（m ·K ）的高热导率，其比纯环氧树脂高677％，表明其作为导热和电绝缘填料用于基于聚合物的功能复合材料。 关键词：聚合物复合基材料（PMCs ） 功能复合材料 电气特性 热性能 Decoration of defect-free graphene nanoplatelets with alumina for thermally conductive and electrically insulating epoxy composites Renhui Sun 1，Hua Yao 1， Hao-Bin Zhang 1，Yue Li 1，Yiu-Wing Mai 2，Zhong-Zhen Yu 3 (1.State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, College of Materials Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China; 2.Centre for Advanced Materials Technology (CAMT), School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering J07, The University of Sydney, Sydney, NSW 2006, Australia; 3.Beijing Advanced Innovation Center for Soft Matter Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China) Abstract:Although graphene can significantly improve the thermal conductivity of polymers due to its high aspect ratio and excellent thermal conductance, it causes serious reduction in electrical insulation and thus limits the wide applications of its polymer composites in the thermal management of electronics and systems. To solve this problem, electrically insulating Al 2O 3is used to decorate high quality (defect-free) graphene nanoplatelets (GNPs). Aided by supercritical carbon dioxide (scCO 2), numerous Al 2O 3 nanoparticles are formed 复合材料力学讲义 第一部分简单层板宏观力学性能 1.1各向异性材料的应力—应变关系 应力—应变的广义虎克定律可以用简写符号写成为： （1—1） 其中σi为应力分量，C ij为刚度矩阵εj为应变分量．对于应力和应变张量对称的情形(即不存在体积力的情况)，上述简写符号和常用的三维应力—应变张量符号的对照列于表1—1。 按表1—l，用简写符号表示的应变定义为： 表1—1 应力——应变的张量符号与简写符号的对照 注：γij（i≠j）代表工程剪应变，而εij（i≠j）代表张量剪应变 （1—2） 其中u，v，w是在x，y，z方向的位移。 在方程(1—2)中，刚度矩阵C ij有30个常数．但是当考虑应变能时可以证明弹性材料的实际独立常数是少于36个的．存在有弹性位能或应变能密度函数的弹性材料当应力σi作用于应变dεj时，单位体积的功的增量为： （1—3） 由应力—应变关系式(1—1)，功的增量为： （1—4） 沿整个应变积分，单位体积的功为： （1—5） 虎克定律关系式(1—1)可由方程(1—5)导出： （1—6） 于是 （1—7） 同样 （1—8） 因W的微分与次序无，所以： （1—9） 这样刚度矩阵是对称的且只有21个常数是独立的。 用同样的方法我们可以证明： （1—10） 其中S ij是柔度矩阵，可由反演应力—变关系式来确定应变应力关系式为 （1—11） 同理 （1—12）即柔度矩阵是对称的，也只有21个独立常数．刚度和柔度分量可认为是弹性常数。 在线性弹性范围内，应力—应变关系的一般表达式为： （1—13）实际上，关系式(1—13)是表征各向异性材料的，因为材料性能没有对称平面．这种各向异性材料的别名是全不对称材料．比各向异性材料有更多的性能对称性的材料将在下面几段中叙述．各种材料性能对称的应力—应变关系式的证明由蔡（Tais）等给出。 如果材料有一个性能对称平面应力—应变关系式可简化为 （1—14） 中国矿业大学2014～2015学年第 一 学期 《 复合材料力学 》试卷（B ）卷 考试时间：100分钟 考试方式：开卷 学院 力建学院 班级 姓名 学号 一、计算题（20分） 某复合材料的工程弹性常数为：1210GPa =E ，225GPa =E ，210.25ν=，1220GPa =G ，求刚度系数ij Q 。若材料主方向的应变状态为：10.2%ε=，20.1%ε=-，120.1%γ=，求应力1σ，2σ，12τ。 已知玻璃/环氧单层板受力后发生面内变形，0.3%ε=x ，0.1%ε=y ，0.2%γ=xy ，纤维与x 轴的夹角45θ=?。其工程弹性常数为：150GPa =E ，210GPa E =，210.30ν=， 128GPa G =，求该材料在主方向的应力1σ，2σ，12τ。 如图所示，复合材料单层板承受偏轴向压缩，纤维与x 轴的夹角60θ=?，80MPa y σ=-。强度参数为：t 1000MPa =X ，c 1000MPa =X ，t 50MPa Y =，c 200MPa Y =，70MPa S =。试用Hoffman 强度理论校核其是否安全。 已知玻璃/环氧单向复合材料，玻璃纤维的f 80GPa E =，f 0.25ν=，环氧树脂的 m 0.35ν=，纤维体积含量f 60%c =。该复合材料的纵向弹性模量150GPa E =，试用植村益 次公式计算2E 、21ν和12ν。 五、计算题（25分） 如图，正交铺设对称层合板()s 0/90 鞍，单层厚度1mm k t =，已知：单层的正轴刚度矩阵 []160505300GPa 0010骣÷?÷?÷?÷=?÷?÷?÷÷ ?桫Q 。求：(1)层合板的拉伸和耦合刚度矩阵；(2) 层合板受xy 面内剪切，100N/mm =xy N ，求0?铺层主方向的应力1σ，2σ，12τ 一． 对材料AS4/3501-6进行设计 已知61.1,134.0,3.0, 86.6,65.9,2.147======ρυmm t GPa G MPa E MPa E T L MPa S MPa Y MPa Y MPa X MPa X C T c T 105,186,4.49,1468,2356=-==-== 最大正应力准则为pi pi T pi T pi C pi T S Y Y X X R 12 222211 11 , , min σσσσσ= 1 2 STEP I Special Stacking Sequence (SSS) （一） 在Task I 载荷作用下 已知Longitudinal Load =100 kN ，Transverse Load =-5 kN ， Shear Load =30 kN 外加载荷可等效为{}{}m kN N N N N T T /600502000 1222 11-== 对[]0n S 度铺设层合板, {}MPa T 4478373 14925 }{-=σ,带入最大正应力准则得 N=max{,,}=，所以[]0n S 所需的最小层数为层，且12σ先破坏 对[]90n S 度铺设层合板 {}{}MPa T 447814925 373 --=σ N=max{,,}=，所以[]90n S 所需的最小层数为层，且22σ先破坏 对[](45)n S ±度铺设层合板 45度 { }{}MPa T 3.19125.1801.5496-=σ, N=max{,,}= -45度 { }{}MPa T 3.19127.3808.1218=σ, N=max{, ,}= 所以对[](45)n S ±度铺设层合板,共需要*4=层，且12σ先破坏 Problem Set #1 Handed out: Oct 17th , 2013 Due: Oct 24th , 2013 1. Expand the following tensor equations (Note the Kronecker delta in a and c ) a) 1[(1)]mm T E αβ αβαβαβευσδσδα=-+-? b) 1F F αβσγαβσγαβαβσσσ+= c) 1mn ms n a b δ= d) 1i i B A αα= （4 points ） 2. Based on the ‘Rigorous handling of 2D model’ in the course note, determine for a volume fraction ()a /a b +equal to 0.6: a) The stress in the broken fiber b) The stress in the unbroken fiber c) The shear stress in the matrix Try do this for the length equal to 10, 50, 100 fiber diameters. Base on your graphical results, answer the following questions: a) What is the effect of changing the overall length? b) What happens when the overall length is 10 fiber diameters? c) For the case that the fiber total length is more than 50 times of the fiber diameter, how far from the break point must one go to achieve 99% of the original applied stress in the broken fiber? （12 points ） Note: 1) 0.083= 2) When max 50ζ≥, max tan()1κζ≈, the equations can be simplified. 3) The purpose of this excise is to learn and practice how to write a small MATLAB program and draw the scientific figures. More attention should be paid to the following MATLAB commands, 《复合材料力学》沈观林编著清华大学出版社 第一章复合材料概论 1.1复合材料及其种类 1、复合材料是由两种或多种不同性质的材料用物理和化学方法在宏观尺度上组成的具有新性能的材料。 2、复合材料从应用的性质分为功能复合材料和结构复合材料两大类。功能复合材料主要具有特殊的功能。 3、结构复合材料由基体材料和增强材料两种组分组成。其中增强材料在复合材料中起主要作用，提供刚度和强度，基本控制其性能。基体材料起配合作用，支持和固定纤维材料，传递纤维间的载荷，保护纤维。 根据复合材料中增强材料的几何形状，复合材料可分为三大类：颗粒复合材料、纤维增强复合材料(fiber-reinforced composite)、层和复合材料。 (1)颗粒：非金属颗粒在非金属基体中的复合材料如混凝土；金属颗粒在非金属基体如固体火箭推进剂；非金属在金属集体中如金属陶瓷。 (2)层合（至少两层材料复合而成）：双金属片；涂覆金属；夹层玻璃。 (3)纤维增强：按纤维种类分为玻璃纤维（玻璃钢）、硼纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维和芳纶纤维等。 按基体材料分为各种树脂基体、金属基体、陶瓷基体、和碳基体。 按纤维形状、尺寸可分为连续纤维、短纤维、纤维布增强复合材料。 还有两种或更多纤维增强一种基体的复合材料。如玻璃纤维和碳纤维增强树脂称为混杂纤维复合材料。 5、常用纤维（性能表见P7表1-1） 玻璃纤维（高强度、高延伸率、低弹性模量、耐高温） 硼纤维（早期用于飞行器，价高） 碳纤维（主要以聚丙烯腈PAN纤维或沥青为原料，经加热氧化，碳化、石墨化处理而成；可分为高强度、高模量、极高模量，后两种成为石墨纤维（经石墨化2500~3000°C）；密度比玻璃纤维小、弹性模 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。 复合材料力学课程设计 一、 层合板失效载荷计算 1、 问题描述： 已知：九层层合板，正交铺设，铺设比为0.2m =。受载荷x N N =，其余载荷均为零。每个单层厚度为0.2t mm =。玻璃/环氧单层板性能：41 5.4010E Mpa =?， 42 1.8010E Mpa =?，120.25ν=，3128.8010G Mpa =?，31.0510t c X X Mpa ==?， 2.810t Y Mpa =?，14.010c Y Mpa =?， 4.210S Mpa =?。 求解：1、计算各铺层应力？ 2、最先一层失效的载荷？ 2、 使用mat lab 编程求解： 将输入文件“input.txt ”经由程序“strain.m ”运行，得到输出文件“output.txt ”。求解程序见附录一。 3、计算结果：（其中R 是强度比） 求单层刚度 Q1: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q2: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q3: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q4: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q5: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q6: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q7: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q8: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q9: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 求中面应变 Ez: 0.0306235*R -0.00290497*R 《复合材料力学》课程上机指导书 （力学121-2） 河北工业大学机械学院力学系 2015年9月 目录 作业1 单向板刚度及柔度的计算 (1) 作业2 单向板的应力、应变计算 (2) 作业3 绘制表观工程常数随 的变化规律 (3) 作业4 绘制强度准则的理论曲线（包络线） (4) 作业5 层合板的刚度计算 (5) 作业6 层合板的强度计算 (6) 附录作业提交说明……………………………………………. . 7 作业1 单向板刚度及柔度的计算 一、要 求 （1）选用FORTRAN 、VB 、MAPLE 或MATLAB 编程计算下列各题； （2）上机报告内容：源程序、题目内容及计算结果； （3）材料工程常数的数值参考教材自己选择； （4）上机学时：2学时。 二、题 目 1、已知单层板材料工程常数1E ，2E ，12G ，计算柔度矩阵[S ]和刚度矩阵[Q ]。（玻璃/环氧树脂单层板材料的MPa 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ，MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ） 2、已知单层板材料工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，计算柔度矩阵][S 和刚度矩阵][Q 。（M P a 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ，MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ，?=30θ） 作业2 单向板的应力、应变计算 一、要 求 1、选用FORTRAN 、VB 、MAPLE 或MATLAB 编程计算下列各题； 2、上机报告内容：源程序、题目内容及计算结果； 3、材料工程常数的数值请参考教材, 自己选择； 4、上机学时：2学时。 二、题 目 1、已知单层板的应力x σ、y σ、xy τ，工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，求x ε、 y ε、xy γ；1σ、2σ、12τ；1ε、2ε、12γ。 （知?=30θ，应力MPa 160=x σ，MPa 60=y σ，MPa 20=xy τ，工程常数MPa 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ，MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ，?=30θ） 2、已知1σ、2σ、12τ，工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，求1ε、2ε、12γ；x ε、y ε、 xy γ；x σ、y σ、xy τ。 （知MPa 1001=σ，MPa 302-=σ，MPa 1012=τ，MPa 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ，MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ，?=30θ） 二零一六年——二零一七年第一学期复合材料力学实验报告 实验名称：层合板的强度分析 班级：工程力学13-2班 姓名：刘志强 学号： 02130857 指导教师：董纪伟 层合板的强度分析 问题： 有三层对称正交铺设层合板，总厚度为t ，外层厚12t ，内层厚t 6 5，材料为硼/环氧，受轴向拉力x N 作用，MPa E 51100.2?=，MPa E 42100.2?=， 30.021=v ，MPa G 312106?=，MPa X t 3100.1?=，MPa X c 3100.2?=，MPa Y t 2100.6?=，MPa Y c 200=，MPa S 60=，试求层合板极限载荷)/(t N x 。 解: 1，开始破坏时的“屈服”强度值： （1）计算ij ij Q A 和： 由:)(t)(1051.71,3341'得MPa A A A ?==- （2）求000,,xy y x γεε （3）求各层应力 （4）用Hill-蔡强度理论求第一个屈服载荷强度理论表达式： 将上述数据代入解得： 显然第一、三层先破坏，即N x /t=为第一屈服载荷，此时： 各层应力为： 2、进行第二次计算： （1）求削弱后的复合板刚度： 其中第一、三层板材料第一主方向破坏后，不能抗剪，故Q 66=0，继续计算复合板刚度A ： []MPa Q 43,11000002.01810000 ????? ??????= （2）、求应变和应力： （3）、由Hill-蔡强度理论得： /t=代入第二层求得应力： 将N x 方向全部破坏，层合板不能继续承即第二层第二主方向破坏，因此层合板在N x 受载荷。 三层对称正交铺设层合板轴向拉伸ANSYS模拟 1，定义单元类型： 进入前处理，选择添加shell linear layer 99单元，如图： 图1：定义shell99单元 2，设置单元属性： 关闭Labrary of Element Types窗口，打开options设置单元属性：在k8的下拉窗口选择All layers，如图： 图2：设置单元属性 3，添加单元实常数： 关闭添加单元窗口，打开添加实常数窗口，给shell99添加厚度、层合信息。 4，定义层合信息： 打开Setions下Shell-Lay-up，添加层合信息，如图： 图3：定义层合信息 点击ok关闭Create and Modify Section 窗口，然后打开Plot Section 复合材料试题B卷及答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2014学年度第一学期课程考试 《复合材料》本科试卷（B卷） 注意事项：1. 本试卷共六大题，满分100分，考试时间90分钟，闭卷； 2. 考前请将密封线内各项信息填写清楚； 3. 所有答案必须写在试卷上，做在草稿纸上无效； 4．考试结束，试卷、草稿纸一并交回。 题号一二三四五六七总分评分人 得分 一、选择题(30分，每题2分)【得分：】题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 1.复合材料中的“碳钢”是（） A、玻璃纤维增强Al基复合材料。 B、玻璃纤维增强塑料。 C、碳纤维增强塑料。 D、氧化铝纤维增强塑料。 2.材料的比模量和比强度越高（） A、制作同一零件时自重越小、刚度越大。 B、制作同一零件时自重越大、刚度越大。 C、制作同一零件时自重越小、刚度越小。 D、制作同一零件时自重越大、刚度越小。 3.在体积含量相同情况下，纳米颗粒与普通颗粒增强塑料复合材料（） A、前者成本低 B、前者的拉伸强度好 C、前者原料来源广泛 D、前者加工更容易 4、Kevlar纤维（） A、由干喷湿纺法制成。 B、轴向强度较径向强度低。 C、强度性能可保持到1000℃以上。 D、由化学沉积方法制成。 5、碳纤维（） A、由化学沉积方法制成。 B、轴向强度较径向强度低。 C、强度性能可保持到3000℃以上。 D、由先纺丝后碳化工艺制成。 6、聚丙烯增强塑料的使用温度一般在：（） A、120℃以下 B、180℃以下 C、250℃以下 D、250℃以上 7、碳纤维增强环氧复合材料力学性能受吸湿影响，原因之一是（）复合材料有关习题
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