功能复合材料作业

功能复合材料作业
功能复合材料作业

功能复合材料作业

1、简述功能复合材料的概念,组成及其所涉及的领域15%

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1、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、摩擦、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。

2、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。

3、使用领域:军事,民用

2、你所理解的压电(或吸能)功能材料有什么特点15%

受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。具有压电性的晶体对称性较低,当受到外力作用发生形变时,晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合,导致晶体发生宏观极化,而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影,所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。反之,压电材料在电场中发生极化时,会因电荷中心的位移导致材料变形。

3、介绍一种相关的功能材料,并简要叙述其功能10%

高分子纳米复合材料,是指用具有纳米尺寸的其他材料与高分子材料以各种方式复合成型的一种新型复合材料。

性能:具有阻隔性能,生物性能,电学磁学性能,光学与光导电性能,催化活性等性能

4、如何理解材料的线性效应,非线性应,请举例说明30%

非线性效应是指强光作用下由于介质的非线性极化而产生的效应,包括光学谐波,倍频,受激啦曼散射,双光子吸收,饱和吸收,自聚焦,自散焦等。

光纤传输的非线性效应

光纤传输的衰耗和色散与光纤长度是呈线性变化的,呈线性效应,而带宽系数与光纤长度呈非线性效应。非线性效应一般在WDM系统上反映较多,在SDH 系统反映较少,因为在WDM 设备系统中,由于合波器、分波器的插入损耗较大,对16 波系统一般相加在10dB 左右,对32 波系统,相加在15dB 左右,因此需采用EDFA进行放大补偿,在放大光功率的同时,

也使光纤中的非线性效应大大增加,成为影响系统性能,限制中继距离的主要因数之一,同时,也增加了ASE 等噪声。

5、从导电高分子复合材料,光电转换复合材料及信息功能材料中选一种材料对其性能,机理,性能影响因素进行,必要时举例说明。30%

性能:具有导电功能(包括半导电性、金属导电性和超导电性)、电导率在10S/m以上的聚合物材料。[1]高分子导电材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可在十多个数量级的范围内进行调节等特点,可作为多种金属材料和无机导电材料的代用品。

“导电高分子材料具有良好的导电性和电化学可逆性,可用作充电电池的电极材料。利用Ppy制作的可充电电池,经300次充放电循环后,效率无下降,已达到商业应用价值。

导电高分子复合材料导电机理的理论研究工作通常又包括导电通路的形成和形成导电通路后的导电机理两方面.前者研究的是加入聚合物基体中的导电功能体在给定的加工工艺条件下,如何达到电接触而在整体上自发地形成导电通路这一宏观自组织过程;后者则主要涉及导电通路或部分导电通路形成后载流子迁移的微观过程.显然,无论是宏观过程还是微观过程,它们都受到复合体系的几何拓扑、热力学和动力学等多种因素的制约… .

复合材料题库

一.填空题: 1.玻璃钢材料由(基材)与(增强材料)组成,其中(各类树脂)和(凝胶材料)为玻璃钢的常用基材。 2.常见可以拉制成纤维的玻璃种类主要分为(无碱玻璃)、(中碱玻璃)、(高碱玻璃)、(高强玻璃),其中(无碱玻璃纤维)是应用最多的玻纤。 3.连续玻璃纤维纺织制品就起产品形态而言可分为(纱线)(织物)两大类别。 4. 预浸料的制备方式可分为(湿法)(干法)及(粉末法)。 5. 结构胶粘剂一般以(热固性树脂)为基体,以(热塑性树脂)或(弹性体)为增韧剂,配以固化剂等组成。 6. 按照材料成分分类主要分为(环氧树脂胶粘剂)(聚酰亚胺胶粘剂)(酚醛树脂胶粘剂)(硅酮树脂胶粘剂)。 7. 玻璃钢制品的生产过程可大致分为(定型)(浸渍)(固化)三个要素。 8. 环氧树脂是分子中含有两个或两个以上(环氧基团)的一类高分子化合物。 9. 按适用于玻璃钢手糊成型的模具结构形式分为:(单模)及(敞口式对模)。 10. 叶片制造常用的基体树脂有(不饱和聚酯树脂),(环氧乙烯基树脂)及(环氧树脂)三类。 二.名词解释: 1.热固性树脂:这种树脂在催化剂及一定的温度、压力作用下发生不可逆的化学反应,是线性有机聚合物链相互交联后形成的三维结构体。 2.预浸料:将定向排列的纤维束或织物浸涂树脂基体,并通过一定的处理后贮存备用的中间材料。 3.不饱和聚酯树脂:是由饱和的或不饱和的(二元醇)与饱和的及不饱和的(二元酸或酸酐)缩聚而成的线性高分子化合物。 4.单位面积质量:一定大小平板状材料的质量和它的面积之比。 5. 含水率:在规定条件下测得的原丝或制品的含水量。即试样的湿态质量和干态质量的差数与湿态质量的比值,用百分率表示。 6. 拉伸断裂强度:在拉伸试验中,试样单位面积或线密度所承受的拉伸断裂强力。单丝以Pa 为单位,纱线以N/tex为单位。 7. 弹性模量:物体在弹性限度内,应力与其应变的比例数。有拉伸和压缩弹性模量(又称杨氏弹性模量)、剪切和弯曲弹性模量等,以Pa(帕斯卡)为单位。

复合材料力学上机编程作业(计算层合板刚度)要点

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

复合材料特性

(1)力学性能 石墨烯被认为是迄今为止强度最高的物质,添加石墨烯可以增加聚合物的力学性能。拓展石墨烯的改性范围,开发出多种的增强复合材料变得尤为重要。改性的程度有许多影响因素,例如强相的浓度和在基质中的分布状态,界面粘合性和增强相的长径比等。石墨稀纳米片和聚合物基体之间的界面粘合性强,是进行有效加固的关键。局部两相间不相容性可能由于石墨稀对基体的附着力差而降低应力转移几率,导致了一个较低的机械性能复合材料。可使用氢键和范德华力非共价键改善界面相互作用,提高聚合物基体机械性能[1]。 尽管些物理相互作用可以提高复合材料的性能,在外部受力下填料与基体之间相对移动是不可避免的。这限制了材料的最大使用强度。为了缓解该问题,关键是选择有效的手段,提高界面与基体间的抗剪切强度。改善填料与基体之间靠共价键形成的应力传递。例如,利用GO表面的羟基(-OH)与聚氨酯链上的端部的-NCO基团反应,形成聚氨甲酸酯键(-NH-CO)而共价键合到聚氨酯上。(2)导电导热性能 石墨烯的导电性能是目前已知导电材料中最好的,其载流子迁移率达15000 cm2·V- 1·s- 1[ 2]。这个数值是目前已知具有最高迁移率的锑化铟材料的两倍,是商用硅片迁移率的10倍以上。石墨烯具有高导电性,当加入到聚合物基体中,可导电的石墨烯分散在基体中形成导电网络,可以大大提高复合材料的导电性。复合材料表现出导电性随石墨烯含量的增加呈现一种非线性增长。 石墨烯的导热性能很高,在室温下为3000W·M-1·K-1,已被用来作为基体填充物,以改善聚合物的热导率和热稳定性。片状石墨稀的二维片层结构在聚合物较低的界面热电阻,从而产生更好的导电性增强聚合物复合材料。其他因素,例如石墨稀片的长径比,取向和分散,基体的种类等也将影响复合材料的热性能。(3)热稳定性 热稳定性是复合材料的另一个重要性能,可以通过在聚合物基体中嵌入石墨烯来实现。高的热稳定性和层状结构的石墨烯的加入,会使复合材料热性能显著提高。Ramanathan等[3]系统研究发现石墨烯的加入可以使聚甲基丙烯酸甲酯的模量、强度、玻璃化转变温度和热分解温度大幅度提高。并且石墨烯的作用效果远远好于单壁碳纳米管和膨胀石墨。 (4)气体阻隔性能 石墨烯的加入相对于原始的聚合物可以显着减少气体对聚合物复合材料的透过率。各种研究表明,气体渗透性降低可能由于石墨稀长径比和高表面积,以及在聚合物基体中形成的“弯曲通道”效应 (tortuous path effect),从而有效的阻隔了气体分子的扩散和穿透。Pinto等[4]研究了聚乳酸/石墨稀复合材料对氧气和氮气的阻隔性。结果表明,与未加入石墨稀前相比在复合物中使用0.4%(重量)添加量可以使复合材料对氧气的透过量下降三倍,对氮气的透过量下降四倍。(5)吸附性能 众所周知,吸附强烈依赖于孔隙结构和表面面积,以及吸附剂的官能团。石

梯度功能复合材料,,

采用铸造?倾析?铸造技术制备A390/A356铝合金功能梯度复合材料时过热和凝固层厚度对其 界面接合的影响 Abstract: T he cast?decant?cast is a new method for the preparation of the functionally graded components that has been developed in recent years. The functionally graded cylindrical shape component with a radial gradient, e.g. the first alloy (A390) with high wear resistance on the surface of the piece and toughness and the second alloy (A356) of low machining costs in the core of the piece can be produced via this melt process. The effectof the second alloy superheat at temperatures of 750, 820 and 860 °C as well as the effect of the first alloy solidified layer at 25, 35 and 45 s decanting time on achieving the perfect interface between the twoalloys was investigated. The characterization of the interface was carried out by optical microscopy and scanning electron microscopy,and its width was measured by the microhardness test. The results showed that the best interface was obtained at 860 °Cand 35 s decanting time with a width of 500 μm. Also, the wear resistance test was performed to measure and compare the surface wear resistance to the core. Key words: A390 alloy; A356 alloy; functionally graded material; cast?decant?cast process 摘要:铸造?倾析?铸造技术是近年来发展起来的一种制备功能梯度材料的新方法。采用这种方法制备在径向具有梯度功能的圆柱形试样,其外表层为具有高耐磨性的A390铝合金,芯部为具有较高韧性和加工性能的A356铝合金。研究芯部熔体在不同过热温度(750,820和860 °C)和表层在不同倾析时间(25,35和45 s)下的A390/A356铝合金界面接合情况。采用光学显微镜和扫描电镜对界面进行表征,对界面区的显微硬度进行测量。结果表明,在过热温度为860 °C,倾析时间为35 s的条件下,可以获得一宽度约为500 μm的接合良好的界面层。比较了试样表面层和芯部的耐磨性能。 关键词:A390铝合金;A356铝合金;功能梯度材料;铸造?倾析?铸造技术 1引言 工程中的许多组件需要材料的对立特性,如质轻和耐磨,耐磨性和可加工性,横截面的硬度和韧性等。梯度功能材料(FGM)填补了这种材料科学的缺口,就是组件需要在不同的位置有不同的属性和实现均相横截面的最优属性的材料。功能梯度材料是成分和显微结构沿厚度变化的材料[ 1 ]。在最近的几十年里,一些熔融工艺已被用于批量制作功能梯度材料。最常见的方法是离心铸造[ 2 ],功率超声铸造[ 3 ],沉降[4],磁分离[5]和熔体渗透[ 6]。2005年,都柏林大学开发了生产功能梯度轻合金铸造的新技术;该技术被称为铸造?倾析?铸造(CDC)技术。SCANLAN等人确定了三个与CDC(铸造?倾析?铸造)进程相关联的技术:转向,内部倾析和低压技术。通过这些方法生产的功能梯度材料,已被用于生产下面的

聚合物复合材料作业答案

聚合物复合材料作业 1、试述玻璃纤维的制备过程。 答:玻璃纤维的制备过程有两种方法:一.玻璃球法:生产玻璃纤维的过程是将硅砂、石英石、硼酸和其它成分(粘土,氟石等)干混后,经高温炉熔融,熔化后的玻璃液直接通过漏板形成了玻璃纤维。二.直接熔融法:直接熔融法是将玻璃配合料投入熔窑熔化后直接拉制成各种支数的连续玻璃纤维。 2、玻璃纤维与块状玻璃性能为何不同? 答:块状玻璃一般认为质硬易碎物体,并不适于作为结构用材,但将其抽成丝后成玻璃纤维后,则其强度大为增加且具有柔软性,故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良之结构用材。玻璃纤维随其直径变小其强度增高,它具有不燃、耐高温、电绝缘、拉伸强度高、化学稳定性等优良性能。 3、玻璃纤维浸润剂的作用是什么? 答:玻璃纤维浸润剂的作用有五点:(一)润滑-保护作用:在拉丝过程中,浸润剂中的“湿润滑组分”使玻璃纤维原丝与涂油器(单丝涂油器、带式涂油器或半轮式涂油器)、集束槽及排线器之间保持一定的润滑作用,避免二者间摩擦系数过大而引起原丝张力过大,造成飞丝、丝束打毛及原丝筒粘并退解困难等。(二)粘结-集束作用:粘结组分可使玻纤单丝粘结成一根玻纤原丝,使原丝保持其完整性,避免应力集中于一根或数根单丝上,以减少散丝及断丝,便于无捻粗纱的退解及玻纤纱的纺织加工。(三)防止玻璃纤维表面静电荷的积累:浸润剂中抗静电剂可降低玻璃纤维表面电阻并形成导电通道,此种作用对smc、喷射、石膏等用无捻粗纱、短切毡、连续原丝毡用玻纤原丝特别重要。(四)为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性:这些特性包括短切性、成带性、分散性等,特别是纤维在热固性或热塑性树脂,以及橡胶,石膏、水泥等基材中被迅速浸润的性能。(五)使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能。 4、PAN法制备碳纤维过程中,预氧化、碳化、石黑化过程的作用分别是什么? 答:预氧化的作用:防止原丝在炭化时熔融,通过氧化反应使得纤维分子中含有羟基、羰基,这样可以在分子间和分子内形成氢键,从而提高纤维的热稳定性。炭化作用:有机化合物在惰性气氛中加热到1000-2000 C时,非碳原子(氮、氢、氧等)将被逐步被驱除,碳含量逐步增加,固相间发生一系列脱氢、环化、交链和缩聚等化学反应,此阶段称为脱碳过程,形成由小的乱层石墨晶体组成的碳纤维。石墨化的作用:当温度升到2000 -3000C 时,使非碳原子进一步排除,芳环平面逐步增加,排列也较规则,取向度显著提高,由二维乱层石墨结构向三维有序结构转化,大大提高了石墨纤维弹性模量。 5、试分析碳纤维结构及其对性能的影响。 答:材料的性能主要决定于材料的结构。结构有两方面的含义,一是化学结构,二是物理结构。碳纤维的物理结构(层状平面环):碳纤维的结构决定于原丝结构与碳化工艺。对有机纤维进行预氧化、碳化等工艺处理的目的是,除去有机纤维中碳以外的元素,形成聚合多环芳香族平面结构。在碳纤维形成的过程中,随着原丝的不同,重量损失可达10%--80%,因此形成了各种微小的缺陷。但是,无论用哪种原料,高模量碳纤维中的碳分子平面总是沿纤维轴平行地取向。碳纤维的化学性能(不耐氧化):碳纤维的化学性能与碳很相似。它除能被强氧化剂氧化外,对一般酸碱是惰性的。在空气中,当温度高于400 ℃时,则会出现明显的氧化,生成CO和CO2。在不接触空气或氧化气氛时,碳纤维具有突出的耐热性。当碳纤维在高于1500 ℃时,强度才开始下降;而其它类型材料包括A12O3晶须在内,在此温度下,其性能已大大下降。另外,碳纤维还有良好的耐低温性能,如在液氮温度下也不脆化。它还有耐油、抗放射、抗辐射、吸收有毒气体和减速中子等特性。

复合材料力学设计作业1

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。

复合材料大作业

先进复合材料制造技术复合材料表面的金属化 姓名丁志兵

班级05021104 学号2011301263 复合材料表面的金属化 材料作为社会进步的物质基础和先导,在人类历史发展的过程中一直都是人类进步的里程碑。每一种新材料的发现和利用都会为社会生产力的提高以及人类生活品质的提升带来巨大的变化。同时,材料制造的水平也是衡量一个国家科学技术和经济发展的重要因素之一。 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏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。复合材料的发展具有悠久的历史,自20 世界40 年代因航空工业发展的需要而发展出的玻璃纤维增强复合材料(也称玻璃钢),复合材料这一新材料的名称因此而进入人们的视线。复合材料的出现,使得材料科学的内容产生了极大的丰富,并且因其自身的广泛而优异的性能而得到快速的发展,人们将复合材料的出现视为人类进步发展的里程碑。科学家预言:“复合材料在21 世纪中将支撑着科学技术的进步和挑起经济实力的脊梁”,“21 世纪将是复合材料的时代”,“先进复合材料在21世纪中将在航空航天技术领域中发挥越来越重要的作用”。随着时代的进步和科技的发展,复合材料结构已经广泛应用于航空航天、船舶、车辆、建筑工程等多个领域,的确,21 世纪将是复合材料的时代,复合材料必将肩负着重要的责任。 树脂基复合材料以其质轻、高比强度、高比模量、热膨胀系数小、性能可设计性等一系列优点,已经成为国内外航天器结构部件的首选材料,广泛应用于各类卫星天线、相机结构组件、裕架、太阳能电池板等。在航天器中,用复合材料代替金属材料,在保持原有力学性能,甚至更高的同时,可有效减轻航天器的重量,节约发射成本。但是,由于特殊的空间使用环境和航天技术新的发展需求,树脂基复合材料面临以下的问题,严重影响了该类材料的进一步应用。 1)空间防护能力不足,制约航天器向长寿命方向发展。 航天器在空间运行过程中要经受严酷的空间环境考验。近地轨道以大量的原子氧、紫外环境为主。原子氧是一种很强的氧化剂,对树脂基体具有很强的腐蚀作用,当航天器以极高的速度在其中运行时,相当于将航天器浸泡于高温的氧原子气体中,裸露在外的树脂基复合材料结构件表面与其作用形成挥发性的氧化物;在地球同步轨道,空间辐射环境以带电高能粒子如电子,质子和紫外线等为主,带电粒子对卫星结构件的辐射损伤主要是通过以下两个作用方式:一是电离作用,即入射粒子的能量通过被照物质的原子电离而被吸收,另外一种是原子的位移作用,即被高能粒子中的原子位置移动而脱离原来所处的晶格位置,造成晶格缺陷。高能的质子和重粒子既能产生电离作用,又能产生位移作用。所有这些作用都会导致树脂基

复合材料的热性能

复合材料的热性能 摘要:本文介绍复合材料热性能的一般表针方法,并介绍针刺复合织物增强C /C 复合材料与的热物理性能。 关键词:复合材料;热性能;表针方法;针刺复合织物增强C /C 复合材料 1 复合材料的热性能表征(characterization of the rmalproperties of composites) 复合材料在加热或温度变化时,所表现的物理性能,如线膨胀系数、热导率等。 线膨胀系数:大多数物质都有热胀冷缩现象,复合材料的热膨胀主要取决于增强体和基质的线膨胀系数及其体积百分比。线膨胀系数定义为温度升高1℃材料的相对伸长。其测试方法是将一定尺寸的标准试样置于膨胀仪中升温,记录试样的长度变化△L——温度曲线,平均线膨胀系数α为: 式中L0为试样室温时的长度,mm;K为测量装置的放大倍数,△T=T2-T1为温度差,℃;α石英为对应于(T2-T1)石英的线膨胀系数,取0.51×10-6/℃;T1,T2为温度间隔的下限和上限。 精确测定复合材料的平均线膨胀系数对于确定复合材料制品成型前后的体积收缩比,保证制品尺寸,防止制品变形,减小内应力等都是很重要的一项物理参数。 在复合材料的铺层设计中需测定: αL:∥纤维方向的线膨胀系数; αT:⊥上纤维方向的线膨胀系数。 热导率:热导率是表征物质热导能力的物理量,复合材料的热导率测定是将厚度为d的标准试样置于热导率测量仪的加热板上,达到稳定后,精确测定试样两侧的温差△t。由加热板的功率W和面积S,可求出复合材料的热导率λ: 式中W为主加热板在稳定时的功率,W;d为试样厚度,m;S为主加热板的计算面积,m2;△t为试样两侧的温差,℃。 实际测定时同时测: λL:∥纤维方向的热导率; λT:⊥上纤维方向的热导率。 平均比热容:1g物质温度升高1℃所吸收的热量称为比热容。复合材料的平均比热容用铜块量热计混合法(即降落法)测定。将标准试样在加热炉内恒温加热

复合材料题库完整版

复合材料题库 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

一. 填空题: 1.玻璃钢材料由(基材)与(增强材料)组成,其中(各类树脂)和(凝胶材料)为玻璃钢的常用基材。 2.常见可以拉制成纤维的玻璃种类主要分为(无碱玻璃)、(中碱玻璃)、(高碱玻璃)、(高强玻璃),其中(无碱玻璃纤维)是应用最多的玻纤。 3.连续玻璃纤维纺织制品就起产品形态而言可分为(纱线)(织物)两大类别。 4. 预浸料的制备方式可分为(湿法)(干法)及(粉末法)。 5. 结构胶粘剂一般以(热固性树脂)为基体,以(热塑性树脂)或(弹性体)为增韧剂,配以固化剂等组成。 6. 按照材料成分分类主要分为(环氧树脂胶粘剂)(聚酰亚胺胶粘剂)(酚醛树脂胶粘剂)(硅酮树脂胶粘剂)。 7. 玻璃钢制品的生产过程可大致分为(定型)(浸渍)(固化)三个要素。 8. 环氧树脂是分子中含有两个或两个以上(环氧基团)的一类高分子化合物。 9. 按适用于玻璃钢手糊成型的模具结构形式分为:(单模)及(敞口式对模)。 10. 叶片制造常用的基体树脂有(不饱和聚酯树脂),(环氧乙烯基树脂)及(环氧树脂)三类。 二.名词解释:

1.热固性树脂:这种树脂在催化剂及一定的温度、压力作用下发生不可逆的化学反应,是线性有机聚合物链相互交联后形成的三维结构体。 2.预浸料:将定向排列的纤维束或织物浸涂树脂基体,并通过一定的处理后贮存备用的中间材料。 3.不饱和聚酯树脂:是由饱和的或不饱和的(二元醇)与饱和的及不饱和的(二元酸或酸酐)缩聚而成的线性高分子化合物。 4.单位面积质量:一定大小平板状材料的质量和它的面积之比。 5. 含水率:在规定条件下测得的原丝或制品的含水量。即试样的湿态质量和干态质量的差数与湿态质量的比值,用百分率表示。 6. 拉伸断裂强度:在拉伸试验中,试样单位面积或线密度所承受的拉伸断裂强力。单丝以Pa为单位,纱线以N/tex为单位。 7. 弹性模量:物体在弹性限度内,应力与其应变的比例数。有拉伸和压缩弹性模量(又称杨氏弹性模量)、剪切和弯曲弹性模量等,以Pa(帕斯卡)为单位。 8. 偶联剂:能在树脂基体与增强材料的界面间促进或建立更强结合的一种物质。 9. 片状模塑料:由树脂、短切或未经短切的增强纤维以及细粒状填料(有时不加填料),经充分混合而制成一种厚度一般为1mm ~25 mm的薄片状中间制品,能在热压条件下,进行模塑或层压。 10. 纤维体积含量:纤维体积与复合材料的总体积之比。

复合材料力学大作业

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);

复合材料课程设计模板

复合材料成型加工课程设计 姓名 专业 学号 指导教师 二○一四年十二月

《复合材料成型加工》课程设计任务书 一、课程设计的目的 复合材料成型加工课程设计是材料学教学计划的组成部分,是在完成课堂学习、生产实习和其它相关专业课程学习之后进行的,是对本课程的综合知识掌握情况的一次全面检验。通过课程设计,可以进一步培养学生综合应用所学知识的能力,使学生能熟悉复合材料工艺设计、生产工艺流程图制定、合理选择制材设备的方法,加强自学能力,为今后从事相关工作打下坚实基础。 二、设计任务和设计依据 设计任务:日产量1500件树脂基复合材料注塑工艺设计 设计依据:1.每天工作班制:三班,8小时/班。 2.每件样品不超过500g,一模一件。 3.原料自选。 三、设计要求 1、查阅文献资料,了解注塑机结构及操作规程,按照设计要求合理选用设备,设置生产参数; 2、根据生产任务,制作典型生产工艺流程。

聚乙烯/碳纤维复合材料注射成型工艺设计 一、设计背景以及国内外发展现状 树脂基复合材料是由以有机聚合物为基体的纤维增强材料,通常使用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或者芳纶等纤维增强体。纤维增强树脂基复合材料常用的树脂为环氧树脂和不饱和聚酯树脂。目前常用的有:热固性树脂、热塑性树脂,以及各种各样改性或共混基体。热塑性树脂可以溶解在溶剂中,也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体,冷却后又变硬。热固性树脂只能一次加热和成型,在加工过程中发生固化,形成不熔和不溶解的网状交联型高分子化合物,因此不能再生。复合材料的树脂基体,以热固性树脂为主。早在40年代,在战斗机、轰炸机上就开始采用玻璃纤维增强塑料作雷达罩。60年代美国在F—4、F—111等军用飞机上采用了硼纤维增强环氧树脂作 方向舵、水平安定面、机翼后缘、舵门等。在导弹制造方面,50年代后期美国中程潜地导弹“北极星A—2”第二级固体火箭发动机壳体上就采用了玻璃纤维增强环氧树脂的缠绕制件,较钢质壳体轻27%;后来采用高性能的玻璃纤维代替普通玻璃纤维造“北极星A—3”,使壳体重量较钢制壳体轻50%,从而使“北极星A—3”导弹的射程由2700千米增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纤维代替玻璃纤维增强环氧树脂,强度又大幅度提高,而重量减轻。碳纤维增强环氧树脂复合材料在飞机、导弹、卫星等结构上得到越来越广泛的应用。碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好碳纤维在传统使用中除用作绝热保温材料外。多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。碳纤维已成为先进复合材料最重要的增强材料。由于碳纤维复合材料具有轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大面积整体成型等特点,已在航空航天、国防军工和民用工业的各个领域得到广泛应用。 [11]碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。高性能碳纤维是制造先进复合材料最重要的增强材料。聚乙烯/碳纤维复合材料是以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等热塑性塑料为原料,热塑性塑料可采用新塑料或工业、生活废弃的各种塑料,而碳纤维可采用因此木塑复合材料的研制和广泛应用有助于减缓塑料废弃物的公害污染,也有助于减少农业废弃物焚烧给环境带来的压力。木塑复合材料的生产和使用不会向

2013秋复合材料力学上机作业

《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)

复合材料力学讲义

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)

功能复合材料作业

功能复合材料作业 1、简述功能复合材料的概念,组成及其所涉及的领域15% . 1、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、摩擦、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。 2、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。 3、使用领域:军事,民用 2、你所理解的压电(或吸能)功能材料有什么特点15% 受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。具有压电性的晶体对称性较低,当受到外力作用发生形变时,晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合,导致晶体发生宏观极化,而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影,所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。反之,压电材料在电场中发生极化时,会因电荷中心的位移导致材料变形。 3、介绍一种相关的功能材料,并简要叙述其功能10% 高分子纳米复合材料,是指用具有纳米尺寸的其他材料与高分子材料以各种方式复合成型的一种新型复合材料。 性能:具有阻隔性能,生物性能,电学磁学性能,光学与光导电性能,催化活性等性能 4、如何理解材料的线性效应,非线性应,请举例说明30% 非线性效应是指强光作用下由于介质的非线性极化而产生的效应,包括光学谐波,倍频,受激啦曼散射,双光子吸收,饱和吸收,自聚焦,自散焦等。 光纤传输的非线性效应 光纤传输的衰耗和色散与光纤长度是呈线性变化的,呈线性效应,而带宽系数与光纤长度呈非线性效应。非线性效应一般在WDM系统上反映较多,在SDH 系统反映较少,因为在WDM 设备系统中,由于合波器、分波器的插入损耗较大,对16 波系统一般相加在10dB 左右,对32 波系统,相加在15dB 左右,因此需采用EDFA进行放大补偿,在放大光功率的同时,

复合材料成型工艺模板

复合材料成型工艺模板 1

树脂基复合材料成型工艺介绍( 1) : 模压成型工艺 模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内, 经加热、加压固化成型的方法。模压成型工艺的主要优点: ①生产效 率高, 便于实现专业化和自动化生产; ②产品尺寸精度高, 重复性好; ③表面光洁, 无需二次修饰; ④能一次成型结构复杂的制品; ⑤因 为批量生产, 价格相对低廉。 模压成型的不足之处在于模具制造复杂, 投资较大, 加上受压机限制, 最适合于批量生产中小型复合材料制品。随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展, 压机吨位 和台面尺寸不断增大, 模压料的成型温度和压力也相对降低, 使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展, 当前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。 模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为如下几种: ①纤维料模压法是将经预混或预浸的纤维状模压料, 投入到金属模具内, 在一定的温度和压力下成型复合材料制品的方法。该方法简便易行, 用途广泛。根据具体操作上的不同, 有预混料模压和预浸料模压法。②碎布料模压法将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物, 如麻布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块, 然 2

后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。③织物模压法将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液, 然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。④层压模压法将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物, 裁剪成所需的形状, 然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。⑤缠绕模压法将预浸过树脂胶液的连续纤维或布( 带) , 经过专用缠绕机提供一定的张力和 温度, 缠在芯模上, 再放入模具中进行加温加压成型复合材料制品。⑥片状塑料( SMC) 模压法将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料, 然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品。⑦预成型坯料模压法先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料, 将其放入金属模具中, 然后向模具中注入配制好的粘结剂( 树脂混合物) , 在一定的温度和压力下成型。 模压料的品种有很多, 能够是预浸物料、预混物料, 也能够是坯料。当前所用的模压料品种主要有: 预浸胶布、纤维预混料、 BM C、 DMC、 HMC、 SMC、 XMC、 TMC及ZMC等品种。 1、原材料 ( 1) 合成树脂复合材料模压制品所用的模压料要求合成树脂具有: ①对增强材料有良好的浸润性能, 以便在合成树脂和增强材料界面 3

PE_HD复合材料导热性能及力学性能的研究

第26卷 第1期中 国 塑 料Vol.26,No.12012年1月CHINA PLASTICSJan.,2012PE-HD复合材料导热性能及力学性能的研究 成 敏,韦亚兵,张云灿* (南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009) 摘 要:通过双螺杆挤出机制备了高密度聚乙烯(PE-HD)/石墨/CaCO 3 增韧母料复合材料,并研究了石墨的表面处理、粒径、含量以及CaCO3增韧母料含量对复合材料导热性能及力学性能的影响。结果表明,偶联剂NDZ201对石墨 表面具有较好的处理效果。石墨颗粒直径越小,复合材料的热导率及综合力学性能越高。CaCO3增韧母料能明显提 高复合材料的热导率及缺口冲击强度。PE-HD/石墨/增韧母料250B的质量比为45/30/25时,复合材料的热导率可 达1.72W/(m·K),其缺口冲击强度与纯PE-HD相近,拉伸强度和弯曲强度分别比PE-HD提高了52%和88%。 关 键 词:高密度聚乙烯;石墨;增韧母料;热导率;力学性能 中图分类号:TQ325.1+2 文献标识码:B 文章编号:1001-9278(2012)01-0023-06 Study on Thermal Conductivity and Mechanical Properties of PE-HD Composites CHENG Min,WEI Yabing,ZHANG Yuncan* (College of Materials Science and Engineering,Nanjing University of Technology,Nanjing 210009,China)Abstract:The composites of PE-HD/graphite/toughening masterbatch were prepared using a twin- screw extruder.The effects of size and content of graphite,and surface treatment on thermal conductivity and mechanical properties of the composites were investigated.It indicated that the graphite was best treated with titanium acid grease NDZ201.The smaller the particle size of graphite,the larger the thermal conductivity and mechanical properties.CaCO3toughening masterbatch could increase the thermal conductivity and mechanical properties of the composites. When the mass ratio of PE-HD/graphite/250Bwas 45/30/25,the thermal conductivity of the composite was 1.72W/(m·K),the impact strength was similar to neat PE-HD,the tensile strength and flexural strength of the composites increased by 52%and 88%,respectively. Key words:high density polyethylene;graphite;toughening masterbatch;thermal conductivity; mechanical property 0 前言 聚合物基导热材料因成本较低,易于成型加工,且具有良好的耐腐蚀性能及力学性能,近年来,越来越受到人们的重视。PE-HD作为通用型塑料,综合性能较好,广泛用于包装、管道、电子等领域,以PE-HD为基体制备的导热材料可制造电子设备、冷却管、热交换设备等。但聚合物大多是热的不良导体,热导率很小,可 收稿日期:2011-09-19 *联系人,zhangyc@njut.edu.cn通过2种途径来提高聚合物的导热性能:合成热导率高的结构聚合物,或者采用热导率高的金属及无机填料填充聚合物,后一种方法比较常用。 石墨的价格相对较低,质轻,室温下热导率较高,约为110~130W/(m·K),同时具有独特的层状结构。以石墨作为填料制备高导热复合材料的研究也已有不少相关报道[1-6]。本文以PE-HD为基体,石墨为导热填料,以期在提高材料热导率的同时可起到增强作用,但这可能会导致复合材料的韧性有所下降,在不降低复合材料强度的前提下,至今很少有能克服这一缺陷的相关报道,为此,本文研究了CaCO3增韧

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