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复合材料层合板MA 02139，剑桥麻省理工学院材料科学与工程系David Roylance2000年2月10日引言本模块旨在概略介绍纤维增强复合材料层合板的力学知识；并推导一种计算方法，以建立层合板的平面内应变和曲率与横截面上内力和内力偶之间的关系。
虽然这只是纤维增强复合材料整个领域、甚至层合板理论的很小一部分，但却是所有的复合材料工程师都应掌握的重要技术。
在下文中，我们将回顾各向同性材料矩阵形式的本构关系，然后直截了当地推广到横观各向同性复合材料层合板。
因为层合板中每一层的取向是任意的，我们随后将说明，如何将每个单层的弹性性能都变换到一个共用的方向上。
最后，令单层的应力与其横截面上的内力和内力偶相对应，从而导出控制整块层合板内力和变形关系的矩阵。
层合板的力学计算最好由计算机来完成。
本文简略介绍了几种算法，这些算法分别适用于弹性层合板、呈现热膨胀效应的层合板和呈现粘弹性响应的层合板。
各向同性线弹性材料如初等材料力学教材（参见罗兰奈斯（Roylance ）所著、1996年出版的教材1）中所述，在直角坐标系中，由平面应力状态（0===yz xz z ττσ）导致的应变为由于泊松效应，在平面应力状态中还有沿轴方向的应变：z )(y x z σσνε+−=，此应变分量在下文中将忽略不计。
在上述关系式中，有三个弹性常量：杨氏模量E 、泊松比ν和切变模量。
但对各向同性材料，只有两个独立的弹性常量，例如，G 可从G E 和ν得到上述应力应变关系可用矩阵记号写成 1 参见本模块末尾所列的参考资料。
方括号内的量称为材料的柔度矩阵，记作S 或。
弄清楚矩阵中各项的物理意义十分重要。
从矩阵乘法的规则可知，中第i 行第列的元素表示第个应力对第i 个应变的影响。
例如，在位置1,2上的元素表示方向的应力对j i S j i S j j y x 方向应变的影响：将E 1乘以y σ即得由y σ引起的方向的应变，再将此值乘以y ν−，得到y σ在x 方向引起的泊松应变。
湿热对玻璃纤维复合材料层合板性能的影响屈腾腾;张晓洁;童俊梅;胡锐【摘要】Glass fiber composite material is composed of glass fiber and resin,with high mechanical properties,low density,low cost characteristics.However,in the use and maintenance of aircraft,the moisture absorption of composite materials is inevitable,and can not be simulated well.This article analyzes moisture diffusion process through Tencate 7781 Glass fiber composite specimens conditioned in hygrothermal environment when effective moisture equilibrium is achieved.It indicates that mechanical property and glass transition temperature of wet composite would decline to different extent by contrasting with dry material,and the reason for descending is also analyzed preliminarily.%玻璃纤维复合材料由玻璃纤维和树脂组成,具有较高的机械性能及低密度、低成本的特点.然而在飞机的使用和维护中,复合材料的吸湿不可避免,而且不能很好模拟.通过对Tencate 7781玻璃纤维复合材料试样高温吸湿处理,分析了其吸湿扩散过程,对比室温干态的材料性能数据,显示复合材料力学性能和玻璃化转变温度均有不同程度的下降,并分析了下降的原因.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)019【总页数】5页(P101-104,109)【关键词】玻璃纤维;复合材料层合板;湿热;吸湿;性能【作者】屈腾腾;张晓洁;童俊梅;胡锐【作者单位】中航通飞华南飞机工业有限公司,珠海519040;中航通飞华南飞机工业有限公司,珠海519040;中航通飞华南飞机工业有限公司,珠海519040;中航通飞华南飞机工业有限公司,珠海519040【正文语种】中文玻璃纤维复合材料是由玻璃纤维和树脂组成，具有较高的机械性能及低密度、低成本的特点。
玻璃钢2009年第3期研究报告复合材料层合板的弯曲性能和试验张汝光（上海玻璃钢研究院有限公司，上海201404）摘要弯曲性能不用作设计参数。
而弯曲试验，由于方法简单，却广泛用于质量检验。
三点弯曲和四点弯曲试验，都存在剪切应力的影响，需要正确选择跨厚比，使剪切应力的影响降到最小。
弯曲模量和弯曲强度都是只对均匀层合板；对非均匀层合板，弯曲模量和弯曲强度没有物理意义，其弯曲性能应该用弯曲刚度和最大弯矩来表述。
关键词：层合板弯曲性能跨厚比1 复合材料的弯曲试验和弯曲性能弯曲试验严格地说适用范围仅是均匀层合板（沿厚度均匀铺层）。
有人还提出，仅限于单向板或平面正交织物层合板。
对于非均匀层合板，其弯曲性能还取决于铺层顺序，已经是结构的性能了。
弯曲试验的性能计算公式，建立在假设正应变是沿厚度方向呈线性分布的；材料是均质的。
由于板材是均质的，因此应力（模量乘应变）也呈线性分布。
层合板的中性面就在中心面上，应力、应变都为零，向层合板上下表面达到最大绝对值。
由此，可推导出材料的弯曲模量和弯曲强度。
对于非均匀层合板，仍可以假设应变呈线性分布，但因为各层模量不同，应力分布已不呈线性。
弯曲试验方法给出的模量和强度计算公式不再成立了，不能使用。
非均质层合板也不存在材料弯曲模量和弯曲强度的物理概念。
对非均质层合板只能计算其弯曲刚度（弯矩和曲率比）和可承受的最大弯矩。
试件铺层顺序和厚度尺寸还应与结构物层板严格相同，否则测出数据对产品没有直接参考意义。
弯曲试验测出的挠度，除弯曲挠度外，还包含剪切挠度。
但在试验数据处理计算时按纯弯曲考虑，忽略了剪切影响。
因此计算出的模量要比拉伸测出的低。
而强度，由于是仅仅在试件中央最外层一点上（往往不是最薄弱点）承受最大应力，试件强度是试件在这一点上的强度；而拉伸试验是整个试件都承受一样的最大应力，试件的强度是整个试件中最薄弱处的· 1 ·强度，因此弯曲试验的强度要比拉伸强度高。
纤维增强复合材料层合板分层扩展行为研究进展一、本文概述纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Composite，简称FRC）层合板作为一种先进的轻量化材料，因其具有优异的力学性能、良好的抗疲劳性、高比强度和高比模量等优点，在航空航天、汽车制造、船舶工业以及土木工程等领域得到了广泛的应用。
然而，复合材料层合板在使用过程中常常面临分层损伤（delamination）的问题，这种损伤形式会严重影响其结构完整性和承载能力，甚至可能导致灾难性的后果。
因此，对纤维增强复合材料层合板分层扩展行为的研究具有重要的理论价值和工程意义。
本文旨在全面综述纤维增强复合材料层合板分层扩展行为的研究进展，包括分层损伤的机理、影响因素、检测方法以及防护措施等方面。
通过对国内外相关文献的梳理和评价，本文旨在揭示当前研究的热点和难点，分析存在的问题和不足，并展望未来的研究方向。
通过本文的综述，期望能为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示，推动纤维增强复合材料层合板分层扩展行为研究的深入发展。
二、纤维增强复合材料层合板的基本结构与性能纤维增强复合材料层合板（Fiber Reinforced CompositeLaminates）是一种由多层不同方向、不同性质的单层复合材料叠加而成的结构材料。
这种材料因其优异的力学性能，如高强度、高模量、良好的抗疲劳性能以及优良的抗腐蚀性能，在航空航天、汽车制造、船舶工程、土木工程等领域得到了广泛的应用。
在基本结构上，纤维增强复合材料层合板主要由基体材料和增强纤维两部分组成。
基体材料通常为热固性或热塑性树脂，起到粘结和固定增强纤维的作用。
增强纤维则主要由高性能纤维如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等构成，这些纤维以其高强度、高模量特性赋予了层合板良好的力学性能。
纤维增强复合材料层合板的性能特点主要体现在以下几个方面：其具有较高的比强度和比模量，即单位质量所能承受的力量和抵抗变形的能力，这使得它在轻量化设计方面具有显著优势。
湿热环境下复合材料冲击损伤的近场动力学模拟苏伯阳;李书欣;刘立胜;赖欣;谷卫敏【摘要】研究在湿热条件下复合材料的冲击损伤特征,是复合材料应用在舰船壳体的一个重要基础.现有的有限元方法在分析损伤及裂纹扩展问题中遇到了一定困难,需引入近场动力学(PD)理论,用于分析复合材料湿热冲击损伤.在复合材料近场动力学模型中,定义层内和层间共4种不同作用键;在本构方程中引入湿热伸长率项,改进键伸长率判定和键常数为湿热环境下的形式,建立了湿热环境下复合材料层合板PD 模型.基于上述模型,模拟了不同湿热环境下复合材料层合板冲击损伤,并分析冲击速度对湿热处理复合材料层合板吸能性能的影响.结果表明:在冲击速度较低情况下,湿热因素对层合板冲击损伤影响较大;当温度与湿度共同作用时,层合板抵抗冲击能力更强.%The study of impact damage characteristics of composites under hygrothermal conditions is an impor -tant basis for composite applications in ship shells.The finite element method has encountered some difficulties in the analysis of damage and crack propagation.Therefore,it is necessary to introduce peridynamic(PD)theory to analyze hygrothermal impact damage of composite materials.Based on the peridynamic model of composites, four different PD bonds are defined.With the introduction of hygrothermal effect, PD constants are obtained by using engineering constants under hygrothermal environment,and the criterion of critical stretch of four kinds of PD bonds are improved.The PD model for hygrothermal effect of composites laminate is established.Based on the PD model mentioned above,the impact damages of composite laminates under different hygrothermal environments are simula -ted,and the effectsof impact velocity on the energy absorption performance of composite laminates under hygrother -mal environment are analyzed.The results show that the temperature and moisture factors have great influence on the impact damage in the case of low impact velocity.The impact resistant ability of laminates becomes stronger un-der hygrothermal environment.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)001【总页数】6页(P201-206)【关键词】湿热环境;近场动力学;复合材料;冲击损伤【作者】苏伯阳;李书欣;刘立胜;赖欣;谷卫敏【作者单位】武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室,武汉430070;武汉理工大学理学院力学系,武汉430070;武汉理工大学材料复合和制备国家重点实验室,武汉430070;武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室,武汉430070;武汉理工大学理学院力学系,武汉430070;武汉理工大学材料复合和制备国家重点实验室,武汉430070;武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室,武汉430070;武汉理工大学理学院力学系,武汉430070;武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室,武汉430070;武汉理工大学理学院力学系,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TB332复合材料在舰船工业中发挥着重要作用，并逐渐应用在各类海军舰船的壳体结构中[1]。
关于纤维增强复合材料力学性能可设计性的分析摘要：纤维增强复合材料是一种多相结构材料，主要由增强纤维和树脂基体材料组成。
其性能可设计性是指可按照设计要求进行选择不同的增强材料和树脂基体材料以及它们的含量和各种铺层形式，可组成具有不同性能的各种复合材料。
这给复合材料可设计性提供更大的自由度。
该文结合工程应用需要，主要对其力学性能可设计性进行了分析研究。
关键词：纤维增强复合材料力学性能可设计性分析Abstract: Fiber-reinforced composite,which was a muhiphasematerial,consisted of reinforced-fiber and resin. The properties of this composites can be designed by choosing different fiber, resign basis, their volume and lami-nate forms. This method provided more design freedom, and can make kinds of products with different properties. According to the need of engineering, the designability of composites mechanical properties were researched in this paper.Key Words: Fiber-reinforced composites Mechanical properties Designability Analysis１引言纤维增强复合材料是一种各向异性材料，它可以根据各种构件的载荷分布要求选择不同的纤维增强材料和树脂基体材料。
选择适合构件性能要求的铺层形式来满足强度、刚度和各种特殊要求，可为结构设计优化提供更大的自由度，这是传统的各向同性材料无法比拟的。
纤维增强复合材料的性能评估研究随着科技的飞速发展，各种新材料层出不穷。
纤维增强复合材料正是其中的一种热门材料，在航空航天、汽车、船舶等领域得到了广泛的应用。
本文将探讨纤维增强复合材料的性能评估研究。
一、纤维增强复合材料的构成纤维增强复合材料通常由纤维、基体和界面三部分构成。
纤维常采用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等高强度、高模量材料，基体一般为环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯等高强度、高韧性材料，界面在纤维和基体之间起到粘结作用，使两种材料相互作用，发挥出最大的性能。
二、纤维增强复合材料的性能评估方法1.力学性能评估纤维增强复合材料的力学性能评估通常包括弯曲强度、拉伸强度、剪切强度、压缩强度、冲击强度等指标。
这些指标可以通过常见的实验方法进行测试，如三点弯曲试验、拉伸试验、剪切试验、压缩试验、冲击试验等。
2.热学性能评估纤维增强复合材料的热学性能评估主要包括热膨胀系数、热导率、热稳定性等指标。
热膨胀系数可以通过热膨胀仪进行测试，热导率可以通过热传导仪进行测试，热稳定性可以通过恒温烘箱进行测试。
3.湿热性能评估纤维增强复合材料在湿热环境下的性能会发生改变，因此湿热性能评估也成为了一项重要的指标。
常见的湿热性能评估方法包括恒湿恒温试验、快速水浸试验等。
4.耐久性能评估纤维增强复合材料在使用过程中会受到很多不同的力学和环境因素的影响，因此耐久性能评估也成为了一项重要的指标。
常见的耐久性能评估方法包括振动疲劳试验、冲击疲劳试验、疲劳寿命试验等。
三、纤维增强复合材料的应用前景纤维增强复合材料具有重量轻、强度高、耐热、耐腐蚀等优点，因此在航空航天、汽车、船舶等领域得到了广泛的应用。
未来，随着科技的飞速发展，纤维增强复合材料将会得到更广泛的应用，同时也将不断的提高其性能，使其更加适用于各个领域。
综上所述，纤维增强复合材料的性能评估是非常重要的。
通过各种测试方法，可以有效地了解材料的性能，帮助制造商和使用者更好地利用这种新材料，为推动科技进步和经济发展做出贡献。
第52卷第9期 辽 宁 化 工 Vol.52，No. 9 2023年9月 Liaoning Chemical Industry September，2023基金项目： 沈阳市科技局双百项目（项目编号：Y18-1-018）。
收稿日期： 2022-09-24碳纤维复合材料在不同温度下的性能差异张宋茂苗1，张罡2，赵平1，时卓3（1. 沈阳理工大学 环境与化学工程学院，辽宁 沈阳 110000；2. 沈阳理工大学 材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110000；3. 辽宁省轻工科学研究院有限公司，辽宁 沈阳 110000）摘 要：碳纤维复合材料越来越多地被应用在各个领域。
随着使用的范围越来越广，环境因素逐渐成为各行各业关注的对象。
因此，在设计中需要更多地考虑到环境对于材料耐久性使用的问题。
并且，随着人们对安全性能的要求越来越高，需要对碳纤维复合材料在不同温度下的工作状态、损伤特性有一个清晰的认知。
介绍了碳纤维树脂基材料在不同温度下比较典型的破坏模式以及失效机理，重点介绍了环氧树脂、碳纤维、碳纤维复合材料在不同温度下的破坏方式以及改进方式。
关 键 词：碳纤维复合材料；环氧树脂；碳纤维；温度中图分类号：TB332 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）09-1365-05碳纤维复合材料最早应用于航空航天领域，其发展一直受航空航天驱动[1]。
由于碳纤维复合材料具有优异的机械、物理和化学性能的独特组合，如高强度、高模量、耐热性和高强度重量比，碳纤维被广泛应用于汽车能源系统、燃料电池、低温传感器系统、海上深海钻井平台以及抗静电和电磁屏蔽记忆材料[3,6-7,48]。
但是当碳纤维复合材料在使用时遭遇恶劣的环境条件时，如温度的大幅度变化，仅靠材料自身的结构无法应对，因此，碳纤维复合材料会在环境暴露下表现出一定程度的性能退化，从而缩短预期寿命[2-3]。
传统上，将高聚物的老化分为两大类：物理老化和化学老化。
纤维增强复合材料阻尼性能的研究孙立娜【摘要】纤维增强树脂基复合材料越来越广泛地应用于航空航天、水下核潜艇、高速列车等高科技领域。
对复合材料的阻尼性能进行分析和有效预报，从而实现结构振动冲击、噪声和疲劳破坏的有效控制，有着极其重要的工程实际意义。
本文对纤维复合材料阻尼研究的进展情况进行了综述，阐述了复合材料阻尼机理：阳复合材料阻尼性能的研究现状。
%As a fiber - reinforced composite are more widely used in high - tech field of aeronautics and astronautics, marine, automobile etc. Damping is an important feature of engineering meaning. The paper presents an analysis and pre- diction of the damping composites which behavior is helpful structure impact and yawp and fatigue. This paper reviews recent achievement in damping studies for fiber reinforced composites. The content can be divided in to two parts：damping mechanisms and study status.【期刊名称】《纤维复合材料》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】5页(P37-41)【关键词】纤维增强复合材料;阻尼性;粘弹性【作者】孙立娜【作者单位】哈尔滨玻璃钢研究院,哈尔滨150036【正文语种】中文【中图分类】TB33阻尼材料是一种能吸收振动机械能，并将之转化为热能而耗散的功能材料。
复合材料制造工艺中的纤维增强与层合板设计复合材料是一种由两种或更多种不同性质的材料组合而成的新材料。
它通常由一种纤维增强材料和一种基础基体（或称为基质）材料组成。
纤维增强和层合板设计是复合材料制造工艺中至关重要的部分。
本文将讨论纤维增强和层合板设计在复合材料制造工艺中的重要性以及一些常用的方法和技术。
一、纤维增强纤维增强是通过将纤维材料与基质材料结合，以提高复合材料的强度、刚度和耐用性。
常见的纤维材料包括碳纤维、玻璃纤维和有机纤维等。
这些纤维材料具有优异的力学性能和耐热性能，能够有效地增强基质材料的强度和韧性。
在纤维增强工艺中，首先需要选择适当的纤维材料。
性质不同的纤维材料适用于不同的应用领域。
例如，碳纤维具有高强度和刚度，适用于要求高强度和轻量化的领域，如航空航天和汽车制造；而玻璃纤维则价格低廉，适用于一些低成本要求的工程结构。
其次，纤维增强还需要结合基质材料。
基质材料的选择应考虑到纤维材料的性质以及最终产品的需求。
常用的基质材料包括树脂、金属和陶瓷等。
树脂基质常用于制备轻量化的复合材料，而金属基质则适用于一些对导电性和导热性有要求的应用。
最后，纤维增强工艺通常使用层叠或编织的方式将纤维材料与基质材料结合。
层叠工艺是将纤维和基质按照一定的顺序层叠堆积，然后加热固化形成复合材料。
编织工艺则是将纤维进行编织，形成纤维增强的织物，然后与基质结合。
二、层合板设计层合板是复合材料制造中常用的一种结构形式。
它由多层纤维增强材料和基质材料交替组成。
层合板设计的目的是通过合理的层次结构和布局，实现最优的力学性能和使用效果。
在层合板设计中，首先需要确定层合板的层数和纤维增强材料的方向。
层数的选择应根据产品的应用需求和力学性能要求来确定。
而纤维增强材料的方向则会直接影响到层合板的力学性能，从而需要根据受力情况和设计要求来确定。
其次，层合板的设计还需要考虑到纤维增强材料和基质材料的界面黏结性能。
良好的黏结性能可以提高层合板的强度和稳定性。
