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121-2）

河北工业大学机械学院力学系

2015年9月

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M Pa 1090.341?=E ，M Pa 1030.142?=E ，M Pa 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 Pa 1090.341?=E ，M Pa 1030.142?=E ，M Pa 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M Pa 160=x σ，M Pa 60=y σ，M Pa 20=xy τ，工程常数M Pa 1090.341?=E ，M Pa 1030.142?=E ，M Pa 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M Pa 1001=σ，M Pa 302-=σ，M Pa 1012=τ，M Pa 1090.341?=E ，M Pa 1030.142?=E ，M Pa 1042.0412?=G ，25.021=μ，?=30θ）

作业3 绘制表观工程常数随θ的变化规律

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、每组数据如角度、材料常数可自己选择；

4、上机学时：4学时。

二、题目

绘制表观工程常数x E ，y E ，xy G ，xy μ，x xy ,η，y xy ,η随θ的变化规律。（?≤≤?900θ）

1、玻璃/环氧树脂单层板，已知

25.0,5.0,3122

1221===μE G E E

2、硼/环氧树脂单层板的，已知3.0,31,101221221===μE G E E

作业4 绘制强度准则的理论曲线（包络线）

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：4学时。

二、题目

玻璃/环氧树脂复合材料单层板单向受拉，绘制：

（1）最大应力强度准则，（2）Tsai-Hill 强度准则，（3）Tsai-Wu 张量强度准则的理论曲线（包络线）。

已知材料的基本强度为：

M Pa 1260t =X ，M Pa 2500c =X ，M Pa 51t =Y ，

M Pa 202c =Y ，MPa 67=S

作业5 层合板的刚度计算

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可参考教材自己选择；

4、可在下列题中任选一题；

5、上机学时：4学时。

二、题目（选一题计算）

层合板的刚度计算

1、已知碳/环氧三层层合板??-?15/15/15，每层厚mm 11=t ，

M Pa 100.251?=E ，M Pa 100.242?=E ，30.021=μ，M Pa 100.1412?=G ，求各单层板ij Q 及层合板的刚度系数。

2、已知单层板工程常数M Pa 1060.941?=E ，M Pa 1040.242?=E ，

4.021=μ，M Pa 1000.1412?=G ，求反对称6层角铺设层合板（?-??-??-?30/30/30/30/30/30）的刚度系数，设每层mm 11=t 。

3、已知单层板工程常数M Pa 1060.941?=E ，M Pa 1040.242?=E ，

4.021=μ，M Pa 1000.1412?=G ，求5层对称角铺设（??-??-?30/30/30/30/30）层合板的刚度系数，设每层mm 11=t 。

4、（习题5-7）已知各单向板的刚度为G Pa 5411=Q ，G Pa 75.1222=Q ，

G Pa 9.412=Q ，G Pa 86.666=Q ，各单向板的厚度均为mm 11=t 。试计算T ]0/45/90[???层合板的所有刚度系数。

**作业6 层合板的强度计算

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可参考教材自己选择；

4、可在下列题中任选一题；

5、上机学时：4 学时。

二、题目

层合板的强度计算

1、（习题5-8）T300/5208复合材料层合板[45/0]S 和[45/0/45]T ，各层厚度均为mm 11=t ，如果kN/m 4==y x N N ，0=xy N ，m kN 5.2?=x M ，0==xy y M M ，试计算这两种层合板中面的应变、曲率（扭率）以及各层应力。

T300/5208的材料常数为：

G Pa 1811=E ，G Pa 3.102=E ，28.012=μ，G Pa 17.712=G ，

2、（习题5-12）一角铺设对称层合板，各单向板的铺设角、厚度分别为

]2,90/,5.22/2,5.22/,5.22/2,90[t t t t t ???-??。层合板承受面内分量kN/m 03.49=x N ，kN/m 9.55=y N ，其余为零；厚度mm 21=t ，试选用Tsail-Hill 强度准则，校核该层合板的强度。

作业提交说明

一、封皮格式(见下页)。

二、要求以书面及电子版(Word)形式提交。书面作业须打印后左

侧装订成册，电子版Word文件以学生姓名命名发至fan_muhui@https://www.360docs.net/doc/f62745552.html,

三、每次作业按如下格式写：

作业X 题目：---------------

1、源程序

2、计算结果(图、表)

四、本学期第18周周五之前交于各班班长,各班长转交给我。

复合材料力学上机作业

（2015年秋季）

班级

学生姓名

学号

成绩

河北工业大学机械学院

2015年12月日

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

复合材料力学

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);

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）

复合材料结构力学作业

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

复合材料试题B卷及答案

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。 C、环氧树脂发生交联反应。 D、环氧树脂发生水解反应。 8、玻璃纤维（） A、由SiO 玻璃制成。 B、在所有纤维中具有最高的比弹性模量。 2 C、其强度比整块玻璃差。 D、价格贵、应用少。 9、生产锦纶纤维的主要原料有（） A、聚碳酸酯。 B、聚丙烯腈。 C、尼龙。 D、聚丙烯。 10、晶须（） A、其强度高于相应的本体材料。 B、长径比一般小于5。 C、直径为数十微米。 D、含有很少缺陷的长纤维。 11、对玻璃纤维和聚酰胺树脂构成的复合材料命名不正确的是（）。 A．玻璃纤维聚酰胺树脂复合材料 B．玻璃纤维/聚酰胺树脂复合材料 C．聚酰胺材料 D．聚酰胺基玻璃纤维复合材料 12、目前，复合材料使用量最大的增强纤维是（）。 A．碳纤维 B．氧化铝纤维 C．玻璃纤维 D．碳化硅纤维 13、目前，复合材料使用量最大的民用热固性树脂是（）。 A．环氧树脂 B．不饱和聚酯 C．酚醛树脂 D．尼龙14．聚合物基复合材料制备的大体过程不包括（） A．预浸料制造 B．制件的铺层 C．固化及后处理加工 D．干燥 15、有关环氧树脂，说法正确的是（） A、含有大量的双键 B、使用引发剂固化 C、使用胺类固化剂固化 D、属于热塑性塑料二、判断题(20分，每题2分)【得分：】 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。（）

复合材料作业

玻璃纤维增强陶瓷复合材料的研究进展摘要：陶瓷复合材料是指用玻璃聚合物或可生物降解聚合物作为基体，玻璃纤维作为增强材料的复合材料。概述了用于陶瓷复合材料的可生物降解的聚合物和玻璃纤维的改性研究进展及其模塑成型的陶瓷复合材料的开发应用现状。关键词：玻璃纤维，生物降解聚合物，玻璃聚合物，陶瓷复合材料。玻璃工业的蓬勃发展为人们生产、生活提供了许多性能优良的新型材料。在经济发达国家，玻璃产量早已超过钢铁，且这些材料在各个领域的广泛运用推动了社会的发展。但在人们使用玻璃制品的同时，玻璃废弃物已成为当今主要的环境问题之一。据有关部门统计，目前全球玻璃产量为1亿ｔ，其中30%用于包装，且大多数不具备可降解性。中国每年产玻璃超过600万ｔ。这些玻璃加工成各种制品进入市场后，30%可回收使用，70%用后成为工业和生活垃圾，对地球环境造成严重的危害，且白色污染当前已成为危害环境的世界性公害，严重阻碍了经济和环境的可持续发展。为保护环境，玻璃废弃物的回收再利用及绿色玻璃的研究与开发已成为各国的研究热点。特别在世界很多国家，掀起了一股开发由玻璃纤维增强的陶瓷复合材料的热潮。这种陶瓷复合材料易降解或易生物吸收，与传统复合材料相比具有环境友好和陶瓷优势。根据定义，陶瓷复合材料是指由玻璃纤维增强的、玻璃聚合物基或可生物降解聚合物基的复合材料。目前，市场上已有很多可生物降解的聚合物基体出售，但这些基体不论物理与化学性能多么独特，都因价格高限制了这些材料的广泛使用。本文主要概述用于陶瓷复合材料的可生物降解聚合物和玻璃纤维的改性研究进展及其模塑成型的陶瓷复合材料的开发应用现状。一：可生物降解聚合物基体用于陶瓷复合材料的可生物降解聚合物一般分为三种：生物合成聚合物（Ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ），半生物合成聚合物（Ｓｅｍｉ-ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ），化学合成聚合物（Ｃｈｅｍｏ-ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ）。1.1 生物合成聚合物生物合成聚合物是指利用玻璃资源生产的聚合物。淀粉就是最普通的一种玻璃的多羟基聚合物，在引入适量增塑剂（如水、多元醇等）减弱分子间作用力后，能够参照玻璃的加工方法热塑成型。但淀粉的多羟基结构使其具有极强的亲水性，对湿度十分敏感，低湿环境下脱水脆化，高湿环境下吸水丧失固有的力学性能，同时缺乏稳定的回缩性和一定的弹性。由纤维与淀粉制成的复合材料缺乏足够的界面黏合，

复合材料力学沈观林编着清华大学出版社

《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）、层禾口复合材料。（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O （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

复合材料力学考试要求和复习要点

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

复合材料力学作业

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

复合材料力学上机作业

《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）

复合材料力学大作业

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

复合材料力学行为研究实验(有试件图)

复合材料力学行为研究实验一般材料力学研究的是均匀分布、各向同性的材料，但是现在又出现了并且在工程上越来越广泛使用的一种材料叫复合材料。它是一种各向异性材料。复合材料是两种或两种以上不同性能的材料用物理或化学方法制成的具有新性能的材料，一般复合材料的性能优于其组分材料的性能。复合材料在力学行为上有什么特点，各向异性表现在哪些方面？各向异性材料如何测量它的弹性常数，不同纤维铺层方向和不同加载方向的力学性能有何差别，什么是沿轴性态和离轴性态?… 为了便于学生研究探讨这些问题，我们专门加工了一种增强材料沿单向铺层的复合材料板（如图1所示）。由于是单向增强，所以回避了许多复合材料研究上的复杂问题。图1 单层复合材料构造形式图2 坐标定义本试验主要研究的具体材料是玻璃纤维单向增强复合材料。玻璃纤维的弹性模量约为80~85GPa, 基体是环氧树脂，其弹性模量约为3~5Gpa 。其纤维与环氧树脂的体积比约为1： 1。同时还提供了双向增强复合材料（正交增强），其两个方向纤维的比例为18：14和部分金属材料。一．实验原理和试验方法材料的弹性常数是描述材料力学性能的一项基本参数。作为衡量材料的刚度和弹性变形行为的特征值，它是理论计算和工程设计中一项非常重要的指标。我们熟知的材料，比如金属材料都是各向同性材料，独立的弹性常数是两个，即扬氏弹性模量E 和泊松比υ(或剪切弹性模量G)。而复合材料，由于其突出的各向异性的性质，独立的弹性常数增加了。为了测定复合材料的弹性常数, 将被测材料加工为纤维与加载方向成0°、45°和90°的三种试件。每种试件的三个方向的应变即纵向应变、横向应变和45゜方向的应变均采用粘贴电阻片的方法测量。应变片信号按一定的组桥方式接到测量电桥上，可利用数字静态应变仪直接定点读取应变信号或利用数据采集系统自动纪录载荷、应变数据。对实验数据进行线性回归的处理，按下列公式计算出复合材料的弹性常数： 0°试件： 111εσ= E 1212εε-=μ X σX X Y 2 3

复合材料力学课程测试

工程力学专业复合材料力学课程报告应回答以下问题： 1.什么是复合材料？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（微观）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。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 2. 复合材料力学的任务是什么？同常规材料的力学理论相比，复合材料力学涉及的范围更广，研究的课题更多。首先，常规材料存在的力学问题，如结构在外力作用下的强度、刚度，稳定性和振动等问题，在复合材料中依然存在，但由于复合材料有不均匀和各向异性的特点，以及由于组分材料几何(各组分材料的形状、分布、含量)和铺层几何(各单层的厚度、铺层方向、铺层顺序)等方面可变因素的增多，上述力学问题在复合材料力学中都必须重新研究，以确定那些适用于常规材料的力学理论、方法、方程、公式等是否仍适用于复合材料，如果不适用，应怎样修正。其次，复合材料中还有许多常规材料中不存在的力学问题，如层间应力(层间正应力和剪应力耦合会引起复杂的断裂和脱层现象)、边界效应以及纤维脱胶、纤维断裂、基体开裂等问题。最后，复合材料的材料设计和结构设计是同时进行的，因而在复合材料的材料设计(如材料选取和组合方式的确定)、加工工艺过程(如材料铺层、加温固化)和结构设计过程中都存在力学问题。当前，复合材料力学的研究工作主要集中在纤维增强复合材料多向层板壳结构的改进和应用上。这种结构是由许多不同方向的单向层材料叠合粘结而成的，因此叫作多向层材料结构。单向层材料中沿纤维的方向称为纵向；而在单向层材料子面内垂直于纤维的方向称为横向。

复合材料力学整理

基本概念： 1、单层复合材料的宏观均匀性、宏观正交各向异性的意义；简述复合材料的工艺特点、生产流程。宏观均匀性：材料内任意一点处的宏观物理特性都完全相同宏观正交各向异性：材料具有两个正交弹性对称面，且材料中同一点处沿不同方向的力学性能不同工艺特点： a.材料制造和构件成型同时完成，一般情况下，复合材料的生产过程也就是构件的成型过程，材料的性能必须根据构件的使用要求进行设计，因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必须满足构件的物化性能、结构形状和外观质量要求等； b.成型工艺灵活简单，可用模具一次成型法来制造各种构件。常用的成型方法主要有：手糊成型、喷射成型、缠绕成型、层压成型、拉挤、RTM等方法。生产流程：复合材料的生产流程主要有四个步骤：润湿/浸渍、铺层、叠层、固化 a、润湿/浸渍：纤维和树脂混合形成薄层； b、铺层：按设计角度和位置铺设纤维布或预浸料； c、叠层：使每层预浸料或薄层之间紧密结合，排出气泡 d、固化：可在真空或压力辅助下进行，固化时间越短，工艺的生产效率越高。 2、复合材料的基本概念，种类，优缺点；基本概念：是由两种或者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，一般复合材料的性能优于组分材料，并且有些性能是原来组分材料所没有的，复合材料改善了组分材料的刚度、强度、热学等性能。种类：根据复合材料中增强材料的几何形状，复合材料分为： a、颗粒复合材料，由颗粒增强材料和基体组成； b、纤维增强复合材料，由纤维和基体组成； c、层合复合材料，由多种片状材料层合而成优缺点：p16、p17 3、简述复合材料飞机雷达罩的性能要求以及基本组成结构和制造方法。 a、性能要求：透波、维持飞机整体空气动力学外形、减小阻力、保护雷达天线； b、组成结构：胶结泡沫板、充气式结构、螺接翼缘的实体薄板、金属空间骨架、薄蒙皮、

复合材料力学试题

复合材料力学试题答案判断题（正确的在括弧内划√，错误的在括弧内划×）。 1.“宏观力学”是在研究复合材料力学性能时，假定材料是均质的。（√） 2.单层是层合板的基本单元，在复合材料结构设计中又叫做三次结构。（×） 3.层合板由若干具体不同纤维方向的单层叠合而成，在复合材料机构设计中又叫二次结构。（√） 4.复合材料力学中，1为纵向，2为横向，应力规定拉为负，压为正。（×） 5.在单层板（正交各向异性）材料中，τ12不仅形成剪切变形，还存在剪拉耦合效应。（×） 6.在单层正交各向异性板中，11 )1(11σεE =。（√） 7.在单层正交各向异性板中，11 122)1(2)2(221συσεεεE E -=+=。（√） 8.单层板的工程弹性常数有5个，且相互独立。（×） 9.柔量矩阵{S}是对称矩阵，而模量举证{Q}不是对称矩阵。（×） 10.在正交单层板中，Q16=Q26=0，Q61=Q62，但其值不为零。（×） 11.在复合材料力学中，对于工程弹性常数存在如下关系：2 121υυ=E E 。（√） 12.在单层板偏轴刚度中，应力转换和应变转换关系式中，m=sin θ,n=cos θ。（×） 13. 在单层板偏轴刚度中，应力转换和应变转换关系式中存在如下关系：[][][]T T T 1-=σε。（√） 14.在ij Q 中，11Q 、22Q 是θ的偶函数，16Q 、26Q 也是θ的偶函数。（×） 15.玻璃钢复合材料在拉伸时发生变形，所以是一种塑性材料。（×） 16.利用复合材料的强度准则，可以判断复合材料设计过程的安全性，同时可以计算极限载荷。（×） 17.利用最大应力准则判断材料安全性时，如果判断式大于1，说明材料的机构是安全的。（×） 18.在复合材料中，利用强度比可以计算复合材料的极限载荷。（√） 20.在对称层合板中，)()(z z --=θθ。（√）