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考试要求1、考试要求：笔试，主要包括概念、主要公式及推导、原理图和计算题等形式问题；可带计算器，计算和推导要求有必要的过程；2、看清题的每个问题，概念要清晰、计算要准确；3、请给助教留好联系方式，以便通知考试时间和地点。
复习要点一、基本概念和理论1、非均匀性、各向异性以及正交各向异性的含义。
2、复合材料层合板的典型力学特点，能否举例说明，复合材料的高比强度、高比刚度的优势。
3、掌握几种典型纤维的力学性能。
4、用工程常数表示正交各向异性材料的柔度矩阵。
6、简单层板在任意方向上的应力-应变关系6、正交各向异性简单层板的最大应力、最大应变、蔡-希尔、霍夫曼准则等强度理论表达式及其特点。
7、等强度纤维模型（强度-纤维体积分数示意图、公式及相应的解释）。
8、经典层合理论的基本假设及其A、B、D刚度矩阵表达式。
9、层合板强度分析程序的主要步骤。
10、层间应力产生的原因及危害。
11、复合材料层合板的弯曲、屈曲和振动问题主要解决什么，哪些问题值得关注。
12、Halpin-Tsai计算公式及特点。
二、重点复习题1、利用最小余能原理，证明复合材料弹性模量的下限2、利用材料力学分析方法，推导简单层板弹性模量E1、E2的细观力学表达式3、对每一层性质和厚度都相同，按[0,45,-45,90]s 铺设的层合板来说，下面三个刚度矩阵哪些项为零？4、判断：●层合板层数的增加总会提高X方向或Y方向的轴向刚度●对于力学载荷，A矩阵与叠层顺序无关●对平衡铺层的层合板，刚度矩阵中D16和D26项总是零（平衡铺层：对每一个+α铺层，总存在一个具有相同厚度和材料性质的-α铺层）●[90]10 层合板的轴向刚度Ex比[90]4 层合板的大●对称层合板的D11 和D22具有相同的值5、对于下面铺层的层合板，选择每组正确的一项层合板对称中面层合板对称中面6、什么角度的铺层添加到下面层合板中可以消除拉伸载荷引起的剪切变形7、如果想得到最大的D66，如何改变层合板的铺层顺序8、[0°/±θ/90°]s铺层的层合板A16、A26是否为零；D16和D26的含义是什么？增添什么样的铺层可以减小D16和D269、请简要描述一种典型复合材料制备工艺及采用该工艺制备的典型产品和其力学特点；举例说明先进复合材料在国防、航空、航天领域的应用和作用（注意不涉密）。
复合材料（第二版）知识点复习第一章概论1.1物质与材料材料：具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质人类（材料）发展的四大阶段：石器时代→青铜时代→铁器时代→人工合成时代1.2复合材料的定义与特点复合材料：由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质，用适当的工艺方法组合起来，而得到的具有复合效应的多相固体材料。
特点：①人为选择复合材料的组分和比例，具有极强的可设计性。
②组分保留各自固有的物化特性③复合材料的性能不仅取决于各组分性能，同时与复合效应有关④组分间存在这明显的界面，并可在界面处发生反应形成过渡层，是一种多相材料简述复合材料的特点。
①比强度、比模量大②耐疲劳性能好，聚合物基复合材料中，纤维与基体的界面能阻止裂纹的扩展，破坏是逐渐发展的，破坏前有明显的预兆。
③减震性好，复合材料中的基体界面具有吸震能力，因而振动阻尼高。
④耐烧蚀性能好，因其比热大、熔融热和气化热大，高温下能吸收大量热能，是良好的耐烧蚀材料。
⑤工艺性好，制造制品的工艺简单，并且过载时安全性好。
1.3组成与命名以增强体和基体共同命名时：玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料p、w、f下标→颗粒、晶须、纤维M MCs金属基复合材料，聚合物基复合材料PMCs, 陶瓷基复合材料CMCs1.4分类按基体：聚合物基，金属基，无机非金属基（陶瓷、玻璃、水泥、石墨）复合材料按纤维增强体种类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、陶瓷纤维按增强体形态：连续纤维，短纤维，颗粒，晶须增强近代的复合材料以1942年制出的玻璃纤维增强塑料为起点第二章增强体2.1增强体（起到增韧、耐磨、耐热、耐蚀等提高和改善性能的作用）纤维是具有较大长径比的材料，具有较高的强度，良好的柔曲性，高比强度，高比模量，与基体相容性好，成本低工艺学好2.1.1玻璃纤维：非晶型无机纤维，二氧化硅（形成骨架，高熔点）和其他元素的碱金属氧化物（二氧化硅提高GF化学稳定性，碱金属降低熔点和稳定性，改善制备工艺）①性能→力学：无屈服无塑性，脆性特征，拉伸强度高，模量较低，直径越小，长度越短，含碱量越低，拉伸强度越高，与水作用强度降低→热性能：耐热性较高，玻璃纤维热处理使微裂纹增加，强度降低→电性能：电绝缘性能优，在纤维表面涂石墨或金属成为导电纤维→玻璃耐酸碱、有机溶剂性能好，玻璃纤维耐蚀性能变差E无碱玻璃纤维：绝缘，机械性能强，耐水性好C中碱玻璃纤维：耐酸性好（酸与硅酸盐生成氧化硅保护膜），耐水性差，A有碱玻璃纤维②结构：微晶结构假说和网络结构假说，GF为无定形结构，三维网状结构，各向同性。
复合材料特点【】按化学组成（或基本组成）分类：1金属材料2. 无机非金属材料3. 高分子材料（聚合物）4. 复合材料【】复合材料的定义:复合材料由两种或两种以上不同性质的单一材料，通过不同复合方法得到的宏观多相材料。
是多相材料，主要包括基体相和增强相。
基体相是连续相材料，作用是把改善性能的增强相材料固结成一体，并传递应力；增强相起承受应力（结构复合材料）和显示功能（功能复合材料）的作用。
复合材料既保持原材料的重要特色，又通过复合效应使各组分的性能互相补充，获得原组分不具备的许多优良性能。
【】复合材料分类 ( 1）基体种类树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料。
（2）增强材料形状：颗粒、晶须、纤维、织物类型: 无机和有机材料（3）用途结构复合材料（增强体主要起承受载荷的作用，而基体起连接增强体，传递载荷，分散载荷的作用）、功能复合材料功能体赋予材料一定的物理化学功能，而基体主要起连接作用）【】复合材料特点：（1）可设计性复合材料的力学、热、电、声、光等物理化学性能都可通过组分材料的选择、界面控制等设计手段达到。
（2）材料与结构的一致性复合材料的构件与材料同时形成。
（3）存在复合效应区别于任意混杂材料复合材料的性能不是其组分材料性能的简单叠加，可以产生新的性能。
【】复合材料性能的优点; 密度低, 高比强度、高比模量,电绝缘性好，透波材料, 耐疲劳性能好,耐化学物质腐蚀 , 缺点：不耐高温，不易回收利用.【】复合效应 1, 线性效应: 平均效应平行效应互补效应相抵效应2, 非线性效应 ;相乘效应诱导效应共振效应系统效应【】材料的复合效果 1 组分效果只把组分的相对组成作为变量，不考虑组分的几何形态、分布状态和尺度等复杂变量影响时产生的效果。
2 结构效果①几何形态（形状）②分布状态③尺度 3 界面效果界面是影响基体与增强体或功能体复合效果的主要因素。
界面结构(物理和化学结构)的变化会引起复合材料性能的明显变化。
1、复合材料：由两种或两种以上不同性质的单一材料，通过不同复合方法所得到的宏观多相材料。
分类：（基体材料不同）无机非金属基复合材料、聚合物基复合材料、金属基复合材料；（工程应用的角度）结构复合材料、功能复合材料。
2、复合材料：是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。
分类：（按其组成分）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）纤维复合材料、夹层复合材料、细粒复合材料、混杂复合材料。
3、纺织复合材料：如果复合材料的组分中含有纤维、纱线或织物，则称之为纺织复合材料。
4、碳纤维：是由90%以上的碳元素组成的纤维。
性能特点：碳原子结构最规整排列的物质是金刚石，碳纤维结构近乎石墨结构，比金刚石结构规整性稍差，具有很高的抗拉强度，它的强度约为钢的四倍，密度为钢的四分之一。
同时具有耐高温、尺寸稳定、导电性好等其他优良性能。
5、陶瓷纤维：新型功能性陶瓷纤维，是通过添加和配合不同种类的陶瓷微粉，采用不同方法制作而成。
（1）防紫外线纤维纤维织物防紫外线整理方法主要有两种：①使用紫外线吸收剂对织物或纤维进行处理。
它主要通过吸收紫外线并进行能量转换，将紫外线变成低能量的热能或波长较短的电磁波，从而达到防紫外辐射的目的。
②利用陶瓷微粉与纤维或织物结合。
增加表面对紫外线的反射和散射作用，以防紫外线透过织物而损害人体皮肤，其中没有光能的转化作用。
这些无机组分与紫外线吸收剂相比，每单位重量的紫外线吸收效果虽稍小，但光热稳定性、耐久性等优良。
此外，紫外线吸收剂与陶瓷微粉在纤维或织物上同时应用，则相互还有增效，防护效果更为优越。
（2）保温纤维①蓄热保温纤维：是一种可吸收太阳辐射中的可见光与近红外线，且可反射人体热辐射，具有保温功能的阳光蓄热保温材料。
用该纤维制成的服装，平时穿着时装内温度比传统服装高出２～８℃，即使在湿态下也有良好的吸光蓄热性能。
复合材料考试重点1、复合材料的概念：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。
a.性能—取长补短,协同作用；b.基体—连续相2、聚合物基复合材料:1)、热固性聚合物基复合材料性能特点：(1)比强度、比模量高。
(2)加工性能好(流动性好)，可采用手糊成型、模压成型、缠绕成型、注射成型和挤拉成型等。
(3)过载安全性好：过载而有少数纤维断裂时，载荷迅速重，新分配到未破坏的纤维上。
（4）可具有多种功能性：耐烧蚀性、摩擦学性能、电绝缘性、耐腐蚀性、特殊的光、电、磁学性能。
2）、热塑性聚合物基复合材料性能特点：断裂韧性好；可重复再加工。
3、金属基复合材料特点：导电、导热、耐高温、抗老化好。
4、无机非金属基复合材料特点：耐高温(>1000℃)，耐磨，强度高，硬度大，抗氧化，耐化学腐蚀，热膨胀系数小，但是脆性大。
5、复合材料的增强材料分类：纤维及其织物、晶须、颗粒。
特点：提高抗张强度和刚度、减少收缩，提高热变形温度和低温冲击强度等。
6、芳纶纤维(PPT A：聚芳酰胺纤维)-----聚对苯二甲酰对苯二胺，通过液晶纺丝方法制成，分子链伸直平行排列结且晶度很高。
性能特点：1）、芳纶纤维的力学性能：拉伸强度高，冲击性能好，弹性模量高，断裂伸长高，密度小，有高的比强度与比模量；2）、热稳定性: 180℃下可长期使用；低温下(-60℃)不发生脆化亦不降解, T>487℃时，不熔化，但开始碳化→高温下直至分解也不变形；3）、化学性能:耐介质性良好,但易受酸碱侵蚀,耐水性不好。
7、聚乙烯纤维（Polyethylene, PE）优点：高比强度、高比模量以及耐冲击、耐耐腐蚀、耐紫外线、耐低温、电绝缘等。
缺点：熔点低、易蠕变。
8、高强高模PE纤维：又叫超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维。
与碳纤维、芳纶并称为当今世界三大高科技纤维。
性能特点：强度更高；质量更轻，密度只有0.97g/cm ；化学稳定性更好；具有很好的耐候性；耐低温性好，使用温度可以低至-150℃。
第一章总论1、名词：复合材料基体增强体结构复合材料功能复合材料复合材料(Composite materials)，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。
包围增强相并且相对较软和韧的贯连材料，称为基体相。
细丝(连续的或短切的)、薄片或颗粒状，具有较高的强度、模量、硬度和脆性，在复合材料承受外加载荷时是主要承载相，称为增强相或增强体。
它们在复合材料中呈分散形式，被基体相隔离包围，因此也称作分散相。
结构复合材料：用于制造受力构件的复合材料。
功能复合材料：具有各种特殊性能（如阻尼，导电，导磁，换能，摩擦，屏蔽等）的复合材料。
2、在材料发展过程中，作为一名材料工作者的主要任务是什么？（1）发现新的物质，测试其结构和性能；（2）由已知的物质，通过新的制备工艺，改变其显微结构，改善材料的性能；（3）由已知的物质进行复合，制备出具有优良性能的复合材料。
3、简述现代复合材料发展的四个阶段。
第一代：1940-1960 玻璃纤维增强塑料第二代：1960-1980 先进复合材料的发展时期第三代：1980-2000 纤维增强金属基复合材料第四代：2000年至今多功能复合材料（功能梯度复合材料、智能复合材料）4、简述复合材料的命名和分类方法。
增强材料+（/）基体+复合材料按增强材料形态分：连续纤维复合材料，短纤维复合材料，粒状填料复合材料，编织复合材料；按增强纤维种类分类：玻璃纤维复合材料，碳纤维复合材料，有机纤维复合材料，金属纤维复合材料，陶瓷纤维复合材料，混杂复合材料（复合材料的“复合材料”）；按基体材料分类：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；按材料作用分类：结构复合材料，功能复合材料。
5、简述复合材料的共同性能特点。
(1)、综合发挥各组成材料的优点，一种材料具有多种性能；(2)、复合材料性能的可设计性；(3)、制成任意形状产品，避免多次加工工序。
6、简述聚合物基复合材料的主要性能特点。
填空1强度材料在外力作用下抵抗永久形变或断裂的能力。
2 比强度材料极限强度与密度的比值。
3模量材料在弹性变形阶段，应力与应变成正比例关系，比例系数为模量。
4 比模量模量与密度的比值。
5复合后的产物为固体时才称为复合材料，若复合产物为液体或气体时就不称为复合材料。
6用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料。
7 按基体材料分类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8 按材料作用分类结构复合材料功能复合材料9 连续纤维增强金属基复合材料，在复合材料中纤维起着主要承载作用。
10 水泥混凝土制品在压缩强度、热能等方面具有优异的性能，但抗拉伸强度低，破坏前的许用应变小，通过用钢筋增强后，一直作为常用的建筑材料。
11 在连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用应是以充分发挥增强纤维的性能为主。
12非连续增强金属基复合材料，基体是主要承载物，基体的强度对非连续增强金属基复合材料具有决定性的影响。
13 铁、镍元素在高温时能有效地促使碳纤维石墨化，破坏了碳纤维的结构，使其丧失了原有的强度，做成的复合材料不可能具备高的性能。
14 结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。
15 连续纤维增强金属基复合材料一般选用纯铝或含合金元素少得单相铝合金，而颗粒、晶须增强金属基复合材料则选择具有高强度的铝合金。
16用于1000℃以上的高温金属基复合材料的基体材料主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物，较成熟的是镍基、铁基高温合金。
17 无机胶凝材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。
18 水泥基材呈碱性，对金属纤维可起保护作用，但对大多数矿物纤维是不利的。
19常用的陶瓷基体主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。
20 复合材料中的基体有三种主要的作用：把纤维粘在一起；分配纤维间的载荷；保护纤维不受环境影响。
21 降解指聚合物主链的断裂，它导致相对分子质量下降，使材料的物理力学性能变坏。
复合材料复习资料《复合材料学》作业1.常见的材料强化途径都有哪些？请分别进行简要的论述固溶强化、细晶强化、析出强化、弥散强化、形变强化、相变强化。
【固溶强化】溶入固溶体中的溶质原子产生晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。
在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。
【细晶强化】通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化，符合霍尔-佩奇公式σs=σ0+kd-1/2第二相粒子强化包括析出强化和弥散强化。
析出强化（时效强化）：指金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和（或）由其脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化的一种热处理工艺。
弥散强化的实质是利用弥散细微粒阻碍位错的运动，从而提高材料的力学性能。
【形变强化】金属材料冷变形时强度和硬度升高.而塑性和韧性降低的现象。
【相变强化】它不是一种独立的强化机制，实际上是固溶强化、弥散强化、形变强化和细晶强化的综合效应。
2.碳钢的常用热处理工艺有哪些？主要操作方法及目的？有退火、正火、回火、淬火。
【退火】将钢件加热到一定的温度，并保温一定时间，然后，以相对缓慢的速度冷却（随炉或埋沙）到室温，得到接近平衡状态的显微组织的热处理。
【目的】a）均匀化学成分及组织，细化晶粒b）调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善成形和切削加工性能c）为淬火做好组织准备【正火】将钢加热到奥氏体区完全奥氏体化，然后出炉进行空冷，以得到珠光体类(索氏体)组织的热处理。
【目的】a）改善低碳钢和低碳合金钢的可加工性能b）作为最终热处理，提高工件力学性能c）作为中碳和低合金结构钢重要零件的预备热热处理d）消除热加工缺陷【回火】将淬火钢件重新加热到Ac1以下的温度，保温，然后冷却的一种热处理形式。
【目的】a）降低或消除内应力，防止工件开裂变形b）减少或消除残余奥氏体，稳定工件尺寸c）调整内部组织和性能，满足工件使用要求【淬火】加钢加热到奥氏体转变区进行奥氏体化（亚共析钢加热到Ac3以上，过共析钢加热到Ac1以上），保温一定时间，然后以大于淬火临界冷却速度进行冷却，使奥氏体发生非平衡转变，得到马氏体或贝氏体等非平衡组织的热处理工艺。
1 复合材料定义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。
2RMC（聚合物基复合材）中聚合物的主要作用是：把纤维粘接在一起；分配纤维间的荷载；保护纤维不受环境影响。
3 无机凝胶材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。
4 复合材料的增强体作用：增加强度、改善性能5 界面是复合材料的特征6 颗粒尺寸越小，体积分数越高，强化效果越好。
7 混合法则：纤维、基体对复合材料平均性能的贡献正比于它们各自的体积分数。
8 对于单向连续纤维增强复合材料弹性模量、抗张强度、泊松比、剪切强度等性能均符合混合法则9 平行于纤维方向称为“纵向”，垂直于纤维方向为“横向”。
10 忽略热膨胀系数、泊松比以及弹性变形差等引起的附加应力，认为整个材料的纵向应变是相同的。
11复合材料初始变形后的行为四个阶段1）纤维与基体均为线弹性变形；2）纤维继续线弹性变形，基体为非线性变形；3）纤维与基体都是非线性变形；4）随着纤维断裂，复合材料断裂12 金属基复合材料的第二阶段占比较大的比例，而脆性纤维复合材料未观察到第三阶段13 短纤维一般指长径比小于100的各种增强纤维。
14 复合材料的界面是指一层具有一定厚度（纳米以上）、结构随基体和增强体而异的、与基体有明显差别的新相15 复合材料的界面虽然很小，但它是有尺寸的，约几个纳米到几个微米，是一个区域，或一个带、一层，它的厚度呈不均匀分布状态16 在聚合物基复合材料的设计中：首先应考虑如何改善增强材料与基体间的浸润性；还要保证有适度的界面结合强度；同时还要减少复合材料成型中形成的残余应力；调节界面内应力和减缓应力集中17 碳纤维表面上涂覆（惰性涂层）和能与基体树脂发生反应或聚合的涂层，比较后发现，惰性涂层效果较好，活性涂层可能由于降低了相界面的浸润性而效果不良。
（浸润不良）将会在界面产生空隙，易产生应力集中而使复合材料发生开裂。
18 在复合材料成型过程中形成的（界面残余应力），会使界面传递应力的能力下降，最终导致复合材料的力学性能降低。
