复合材料_2

复合材料原理第二版课后答案复合材料原理第二版课后答案第一章：绪论1.什么是复合材料？复合材料是由两种或两种以上的材料组成的各司其职、相互补充的一种材料。

2.复合材料的特点有哪些？复合材料具有强度高、刚度大、重量轻、抗腐蚀性强、无疲劳断裂、易成型等特点。

3.复合材料的分类有哪些？按矩阵分类有无机复合材料和有机复合材料；按增强材料分类有无定向增强和定向增强。

第二章：基础知识1.复合材料的加工方式有哪些？常用的复合材料加工方式有手工层压法、自动层压法（RTM、RTM-L、VARTM等）、注塑法、卷制法、旋转成型法等。

2.复合材料中的力学基础知识有哪些？复合材料中的力学基础知识包括应力、应变、应力应变关系、拉伸和压缩、剪切和弯曲等。

3.复合材料中的热力学基础知识有哪些？复合材料中的热力学基础知识包括热膨胀、热导率、热扩散系数等。

第三章：复合材料的基本组成1.复合材料的基本组成是什么？复合材料的基本组成是增强材料和矩阵材料。

2.复合材料的增强材料有哪些？复合材料的增强材料主要有碳纤维、玻璃纤维、聚合物纤维、金属纤维等。

3.复合材料的矩阵材料有哪些？复合材料的矩阵材料主要有四类，即金属基矩阵材料、有机高分子基矩阵材料、无机非金属基矩阵材料、无机金属基矩阵材料。

第四章：复合材料的制备过程1.复合材料的制备过程有哪些？复合材料的制备过程一般包括预处理、增强体制备、矩阵制备、复合成型和后处理等步骤。

2.复合材料的预处理有哪些？复合材料的预处理包括增强体表面处理、矩阵材料预处理、增强体和矩阵的匹配等。

3.如何选择复合材料的制备方法？选择复合材料的制备方法需要考虑到其应用环境和性能要求。

第五章：复合材料的性能和应用1.复合材料的性能有哪些？复合材料的性能包括机械性能、物理性能、化学性能等。

2.复合材料的应用领域有哪些？复合材料的应用领域包括航空航天、轨道交通、建筑结构、汽车制造、石油化工等领域。

3.复合材料的未来发展趋势是什么？未来复合材料的发展趋势是多材料复合、纳米复合、生物仿生等方向的综合发展。

复合材料名词解释（2）复合材料名词解释虽然只是一句话，但信息量还是蛮大的。

简单点理解就是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。

最简单的例子，混凝土也是一种复合材料。

玻璃钢玻璃和钢，好像两者在强度上完全不是一个等级的物体，怎么会关联在一起。

玻璃钢正名玻璃纤维增强塑料，俗称frp （fiberreinforcedplastics），即纤维增强复合塑料。

根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料（gfrp），碳纤维增强复合塑料（cfrp），硼纤维增强复合塑料等。

它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。

这种复合材料的力学性能可和钢材媲美，因此叫玻璃钢，其实这是我们国内一种通俗的叫法，属于中国特色。

玻璃纤维玻璃纤维（fiberglass或glassfiber）是一种无机非金属材料，由矿石（主要成分为二氧化硅）或玻璃球，经高温熔融，拉制成直径为几微米到二十几个微米的单丝，再络成原丝。

原丝又可加工成各种玻璃纤维制品，包括常见的短切毡、方格布、轴向布、复合毡等。

碳纤维碳纤维（carbonfiber）是指含碳量高于90%的无机高分子纤维，其中含碳量高于99%的称石墨纤维。

目前的生产工艺主要是把有机纤维经纤维纺丝、预氧化、碳化、石墨化4个过程而制成，按纤维基材分聚丙烯腈（pan）基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维等。

工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈（pan）基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类，但主要生产前两种碳纤维。

而pan基碳纤维因其生产工艺较其他方法简单，产量约占全球碳纤维总产量的90%以上。

碳纤维以其优异的力学性能被广泛应用于国防军工、航空航天、汽车、电子、运动器材等领域，后续在复合材料中的应用也会越来越受到关注。

树脂树脂本义上为一种高分子聚合物，其定义是：相对分子量不确定但通常较高，常温下呈固态、中固态、假固态，有时也可以是液态的有机物质。

纳米sio_2基复合隔热材料纳米SiO2基复合隔热材料是一种新型的隔热材料，具有优异的隔热性能和广泛的应用前景。

本文将从材料的结构、制备方法、性能及应用等方面进行介绍，以揭示纳米SiO2基复合隔热材料的独特之处。

一、材料的结构纳米SiO2基复合隔热材料的主要成分是纳米二氧化硅（SiO2），其具有纳米级的颗粒尺寸和较大的比表面积。

此外，复合材料中还包含有机高分子材料或无机纳米颗粒等辅助成分。

这些成分通过一定的制备工艺，形成具有多孔结构的材料体系，从而实现优异的隔热性能。

二、制备方法纳米SiO2基复合隔热材料的制备方法多种多样，常见的包括溶胶-凝胶法、热交联法、共混法等。

其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法。

通过选择适当的硅源和溶剂，经过溶胶的形成、凝胶的生成和干燥等步骤，得到纳米SiO2基复合隔热材料。

三、性能特点纳米SiO2基复合隔热材料具有许多独特的性能特点。

首先，它具有优异的隔热性能，其导热系数远低于传统隔热材料，可以有效地减少热量的传导。

其次，纳米SiO2基复合隔热材料还具有良好的抗火性能和化学稳定性，能够在高温和腐蚀环境下长期稳定工作。

此外，该材料还具有轻质、柔软、易加工等特点，便于制备成各种形状和尺寸的隔热制品。

四、应用领域纳米SiO2基复合隔热材料在建筑、航空航天、汽车、电子等领域具有广泛的应用前景。

在建筑领域，它可以用于墙体、屋顶、地板等部位的隔热保温，提高建筑的能源利用效率。

在航空航天领域，纳米SiO2基复合隔热材料可以用于航天器的隔热保护，确保航天器在极端环境下的正常工作。

在汽车领域，该材料可以用于车身、发动机舱等部位的隔热降噪，提升汽车的驾乘舒适性。

在电子领域，纳米SiO2基复合隔热材料可以用于电子器件的隔热散热，提高电子器件的稳定性和寿命。

纳米SiO2基复合隔热材料具有优异的隔热性能和广泛的应用前景。

随着科学技术的不断进步，该材料在各个领域中的应用将会越来越广泛，为人类提供更加舒适和可持续的生活环境。

第二章单向层合板的正轴刚度本章的一些讲法与讲义次序不同，请同学们注意，另外一些在材料力已阐明的概念，如应力、应变等在这里不再强调，希望大家能自学与复习。

§2—1 正交各向异性材料的特点●各向同性材料●各向异性材料我们这里所指的各向异性材料的特点仅仅是指在不同方向上材料的力学性质不同（机械性能）。

●正交各向异性材料正交各向异性材料是一种特殊的各向异性材料。

其特点为: 这类材料有三个互相垂直的弹性对称面（与弹性对称面对称的点性质相同），在平行方向上的弹性质(力学特性)均相同。

如多层单向板，当不考虑纤维与基体性质的不均匀性，粘结层又很薄可以忽略，即把它写作“连续匀质”材料看，则三个弹性对称面分别为：与单层平行的面及与它垂直的纵向、横向的两个切面。

板上任何两点，在平行方向上的力学性质是一样的。

把这三个弹性平面相交的三个轴称为弹性主轴，也称为正轴。

下图是一种典型的正交个向异性材料，当厚度很小时可处理为正交个向异性板。

用宏观力学处理连续纤维增强复合材料层压板结构时，总是把单向层板作为基本单元来分析层合板。

层合板的组成增强纤维排列方向一致所粘合的薄层称单向(单层)板（层），有时把很多单层粘合在一起，各层的纤维排列方向均一致，也称单向板。

正轴的弹性常数正交各向异性弹性体，1、2、3轴为它的弹性主轴，则沿这三个轴共有9各独立弹性常数。

1E 、2E 、3E ——杨氏模量； 12G 、13G 、23G ——剪切模量； 21v 、31v 、32v ——泊松系数。

21v 表示在1方向拉伸时在2方向产生的收缩效应系数；同样，12v 表示在2方向拉伸时在1方产生的收缩效应系数。

1221v v ≠ 这点与各向同性材料不同。

并有关系式212121E v E v = 313131E v E v = 323232E v E v = ∴ 12v、13v 、23v 是不独立的系数。

顺便指出，有的文献定义12v 为1方向拉伸时在2方向的收缩系数。

陶瓷基复合材料摘要: 材料是科学技术发展的基础，材料的发展可以推动科学技术的发展，材料主要有金属材料、聚合物材料、无机非金属材料和复合材料四大类. 复合材料是不同的材料结合在一起、形成一种结构较为复杂的材料。

近年来，通过往陶瓷中加入或生成成颗粒、晶须、纤维等增强材料，使陶瓷的韧性大大地改善，而且强度及模量也有一定的提高。

陶瓷复合基材料就是以陶瓷材料为基体，并以陶瓷、碳纤维、难熔金属纤维、晶须、晶片和颗粒等为增强体，通过适当的复合工艺所构成的复合材料。

本文主要综述了陶瓷基复合材料的发展状况,分类,基体,增强体,以及制备工艺等内容。

关键词：陶瓷基复合材料、基体、增强、制备。

1 陶瓷基复合材料的发展概况。

陶瓷材料作为技术革命的新材料早在十几年前就引起了美国的关注。

近年来由于日本、美国、欧洲的竞相研究陶瓷材料技术得到迅速发展。

作为能适应各种环境的新型结构材料陶瓷材料已步入了实用化阶段。

为使陶瓷在更大范围内达到实用化国内外都对能改善陶瓷韧性陶瓷基复合材料进行了广泛研究。

陶瓷基复合材料(CMC)由于具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能，是制造推重比10 以上航空发动机的理想耐高温结构材料。

一方面，它克服了单一陶瓷材料脆性断裂的缺点，提高了材料的断裂韧性；另一方面，它保持了陶瓷基体耐高温、低膨胀、低密度、热稳定性好的优点。

陶瓷基复合材料的最高使用温度可达1650℃，而密度只有高温合金的70％。

因此，近几十年来，陶瓷基复合材料的研究有了较快发展。

目前CMC 正在航空发动机的高温段的少数零件上作评定性试用。

2 陶瓷基复合材料的分类按增强材料形态分类，陶瓷基复合材料可分为颗粒增强陶瓷复合材料、纤维增强陶瓷复合材料、片材增强陶瓷复合材料。

按基体材料分类，陶瓷基复合材料可分为氧化物基陶瓷复合材料、非氧化物基陶瓷复合材料、碳/碳复合材料、微晶玻璃基复合材料。

3 瓷基体的种类陶瓷基体材料主要以结晶和非结晶两种形态的化合物存在，按照组成化合物的元素不同，又可以分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等。

第1章绪论1.复合材料的定义(Composition Materials , Composite)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。

复合材料=基体(连续相)+增强材料(分散相)分散相是以独立形态分布在整个连续相中，两相之间存在着相界面。

分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒或弥散的填料。

2.复合材料常见分类方法：1）按性能分：常用复合材料、先进复合材料2）按用途分：结构复合材料、功能复合材料3）按复合方式分：宏观复合、微观复合4）按基体材料分：聚合物基、金属基、无机非金属基5）按增强体形式分：纤维增强复合材料、颗粒增强、片材增强、叠层复合3.复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类，各表示什么？在结构设计过程中的设计层次如何，各包括哪些内容？三个结构层次: 一次结构——单层材料——微观力学一次结构二次结构——层合体——宏观力学二次结构三次结构——产品结构——结构力学三次结构设计层次：单层材料设计、铺层设计、结构设计4.复合材料力学主要是在单层板和层合板这两个结构层次上展开的，其研究内容分为微观力学和宏观力学两部分。

第2章复合材料界面和优化设计1.复合材料是由两种或两种以上不同物理、化学性质的物质以微观或宏观形式复合而成的多相材料。

2.复合材料界面机能：1）传递效应：基体可通过界面将外力传递给增强物，起到基体与增强体之间的桥梁作用2）阻断效应：适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用3）不连续效应：在界面上产生物理性能不连续性和界面摩擦现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性等4）散热和吸收效应：5）诱导效应3.界面效应既与界面结合状态、形态和物理、化学性质等相关，也与界面两边组元材料的浸润性、相容性、扩散性等密切相关。

4.聚合物基复合材料是由增强体与聚合物基体复合而形成的材料。

聚合物基复合材料分类：热塑性、热固性聚合物基复合材料。

热塑性聚合物基复合材料成型两个阶段：①熔体与增强体之间接触和润湿②复合后体系冷却凝固成型。

什么是复合材料
复合材料是由两种或两种以上的材料通过物理或化学方法组合而成的材料，具有优良的综合性能。

复合材料通常由增强材料和基体材料组成，增强材料可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，而基体材料则通常是树脂、金属、陶瓷等。

复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀、耐磨损等优点，因此在航空航天、汽车制造、建筑工程、体育器材等领域得到广泛应用。

复合材料的优点之一是其轻质高强的特性。

以碳纤维复合材料为例，其比重只有钢铁的四分之一，但却具有比钢铁更高的强度和刚度。

这种轻质高强的特性使得复合材料在航空航天领域得到广泛应用，可以减轻飞机、火箭等载具的重量，提高其载荷能力和燃油效率。

另外，复合材料还具有良好的耐腐蚀性能。

在海洋环境或化工领域，金属材料容易受到腐蚀的影响，而复合材料可以有效地抵抗腐蚀，延长使用寿命。

因此，在船舶制造、海洋工程等领域，复合材料也得到了广泛的应用。

此外，复合材料还具有良好的耐磨损性能。

在汽车制造领域，复合材料可以用于制造车身零部件，提高汽车的耐久性和安全性。

在体育器材领域，复合材料可以用于制造高尔夫球杆、网球拍等，提高其使用寿命和性能。

总的来说，复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、耐磨损等优点，因此在各个领域得到了广泛的应用。

随着科学技术的不断进步，复合材料的性能将会不断提升，应用领域也将会不断扩大。

相信在未来的发展中，复合材料将会发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。

《复合材料》习题及答案第一章1、材料科技工作者的工作主要体现在哪些方面？（简答题）①发现新的物质，测试新物质的结构和性能；②由已知的物质，通过新的制备工艺，改善其微观结构，改善材料的性能；③由已知的物质进行复合，制备出具有优良特性的复合材料。

2、复合材料的定义（名词解释）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。

3、复合材料的分类（填空题）⑴按基体材料分类①聚合物基复合材料；②金属基复合材料；③无机非金属基复合材料。

⑵按不同增强材料形式分类①纤维增强复合材料：②颗粒增强复合材料；③片材增强复合材料；④叠层复合材料。

4、复合材料的结构设计层次（简答题）⑴一次结构：是指由基体和增强材料复合而成的单层复合材料，其力学性能取决于组分材料的力学性能，各相材料的形态、分布和含量及界面的性能；⑵二次结构：是指由单层材料层合而成的层合体，其力学性能取决于单层材料的力学性能和铺层几何（各单层的厚度、铺设方向、铺层序列）；⑶三次结构：是指工程结构或产品结构，其力学性能取决于层合体的力学性能和结构几何。

5、复合材料设计分为三个层次：（填空题）①单层材料设计；②铺层设计；③结构设计。

第二章1、复合材料界面对其性能起很大影响，界面的机能可归纳为哪几种效应？（简答题）①传递效应：基体可通过界面将外力传递给增强物，起到基体与增强体之间的桥梁作用。

②阻断效应：适当的界面有阻止裂纹的扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。

③不连续效应：在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象。

④散热和吸收效应：光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收。

⑤诱导效应：复合材料中的一种组元的表面结构使另一种与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生变化。

2、对于聚合物基复合材料，其界面的形成是在材料的成型过程中，可分为两个阶段（填空题）①基体与增强体的接触与浸润；②聚合物的固化。

3、界面作用机理界面作用机理是指界面发挥作用的微观机理。

复合材料名词解释
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料，它们各自的特性通过复合后相互补充，形成了新的材料。

复合材料通常由增强材料和基体材料组成，增强材料可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，而基体材料则可以是树脂、金属、陶瓷等。

复合材料具有很多优异的性能，比如高强度、高刚度、轻质、耐腐蚀、耐磨损等。

这些性能使得复合材料在航空航天、汽车制造、建筑工程、体育器材等领域得到了广泛的应用。

在复合材料中，增强材料起着增强和支撑的作用，而基体材料则起着固定和保护的作用。

增强材料的选择和排布方式可以对复合材料的性能产生重要影响，比如碳纤维具有很高的拉伸强度，适合用于制作高强度的航空材料，而玻璃纤维则具有较好的耐腐蚀性能，适合用于制作化工设备。

复合材料的制造工艺多种多样，常见的有手工层叠法、自动层叠法、注塑成型法等。

手工层叠法是最为传统的制造方法，工艺简单，适用于小批量生产，但效率较低；自动层叠法则是通过机械设备实现材料的层叠，适用于大批量生产，具有较高的生产效率；注塑成型法则是将树脂注入模具中，通过固化形成复合材料制品，适用于复杂形状的制品生产。

在实际应用中，复合材料的设计和制造需要充分考虑材料的性能、成本和制造工艺等因素。

设计人员需要根据实际使用环境和要求选择合适的增强材料和基体材料，制造工艺人员需要根据设计要求选择合适的制造工艺，并严格控制生产过程，确保复合材料制品的质量。

总的来说，复合材料是一种具有广泛应用前景的新型材料，它的优异性能和多样的制造工艺使得它在各个领域都有着重要的地位。

随着技术的不断发展，相信复合材料在未来会有更加广阔的发展空间。

第二章复合材料的复合效应第一节复合效应概述复合材料的复合原理是研究复合材料的结构特性、开拓新材料领域的基础。

耦合：不同性质材料之间的相互作用。

→复合材料性能与结构的协同相长特性（即复合后的材料性能优于每个单独组分的性能）。

从力学、物理学上理解复合材料多样性的基础。

拟解决的问题：寻找材料复合的一般规律。

研究增强机理。

一、材料的复合效应线性效应：平均效应、平行效应、相补效应、相抵效应。

非线性效应：相乘效应、诱导效应、共振效应、系统效应。

复合效应是复合材料的研究对象和重要内容，也是开拓新型复合材料、特别是功能型复合材料的基础理论问题。

非线性效应尚未被充分认识和利用，有待于研究和开发。

1、平均效应：P c=P m V m+P f V f（P：材料性能；V：材料体积含量；c：复合材料；m：基体；f：增强体或功能体）应用：力学性能中的弹性模量、线膨胀率等结构不敏感特性；热传导、电导等物理常数。

例：复合材料的弹性模量：E c=E m V m+E f V f（混合定律）2、相补效应：性能互补→提高综合性能。

例：脆性高强度纤维与韧性基体复合，适宜的结合形成复合材料。

→性能显示为增强体与基体互补。

3、相乘效应：X/Y·Y/Z=X/Z（X、Y、Z：物理性能）两种具有转换效应的材料复合→发生相乘效应→设计功能复合材料。

例：磁电效应（对材料施加磁场产生电流）——传感器，电子回路元件中应用。

压电体BaTiO3与磁滞伸缩铁氧体NiFe2O4烧结而成的复合材料。

对该材料施加磁场时会在铁氧体中产生压力，此压力传递到BaTiO3，就会在复合材料中产生电场。

最大输出已达103V·A。

单一成分的Cr2O3也有磁电效应，但最大输出只有约170V·A。

4、共振效应：两个相邻的材料在一定条件下，产生机械的、电的、磁的共振。

应用：改变复合材料某一部位的结构→复合材料固有频率的改变→避免材料工作时引起的破坏。

吸波材料：调整复合材料的固有频率，吸收外来波。

什么是复合材料复合材料是由两种或更多种不同性质的材料经过结合制备而成的新型材料。

复合材料具有多个材料的优点，能够实现不同材料之间的协同作用，以获得更好的性能和功能。

复合材料由两个基本组成部分组成：增强材料和基体材料。

增强材料通常是纤维或颗粒，如碳纤维、玻璃纤维、陶瓷颗粒等，用于提供强度和刚度。

基体材料则是支撑和固定增强材料的介质，通常是聚合物、金属或陶瓷等，用于提供保护和连接。

复合材料的制备过程通常分为两个步骤：增强材料预处理和制备。

在增强材料预处理阶段，增强材料通常需要进行表面处理，以提高与基体材料的粘附性和连接性。

在制备阶段，通过层层堆积或浸渍法将增强材料与基体材料结合在一起，然后通过热固化或化学固化将其固化成为一体。

复合材料具有许多优点。

首先，复合材料具有优异的强度和刚度，远远超过传统的材料。

其次，复合材料具有较低的密度，重量轻，有助于减小结构的自重，提高运载效率。

此外，复合材料还具有良好的磨损性能、耐腐蚀性能和热稳定性能等。

复合材料在许多领域都有广泛的应用。

在航空航天领域，复合材料可以制作轻量化的飞机、导弹和航天器，以提高载荷能力和飞行性能。

在汽车工业中，复合材料可以制作汽车车身和零部件，以减轻重量和提高燃油效率。

在建筑领域，复合材料可以制作高强度、耐久性和绝缘性能优良的建筑材料。

尽管复合材料具有诸多优点，但也存在一些挑战。

首先，复合材料的制备过程较为复杂，需要严格的工艺控制和设备要求。

其次，复合材料的成本较高，只能用于一些对性能要求较高的特殊领域。

此外，复合材料的可回收性和环境友好性也需要进一步研究和改进。

总之，复合材料是一种具有优越性能和广泛应用前景的材料。

随着科技的不断发展，复合材料将在更多领域展示其独特的优势，为人们创造更加美好的生活。