材料力學課件 新材料的材料力學簡介

新材料的材料力學概述經(jīng)典材料力學以鋼、鐵為主體，研究這些材料在載荷作用下的應力和變形，這些材料的特點，一是各向同性；二是應力與應變與時間無關。

20世紀60年代應力，由于航空、航天工業(yè)以及機械、電子、生物醫(yī)學領域的需要，各種新材料不斷出現(xiàn)，并且應用于廣泛的科學、技術以及工業(yè)領域。復合材料以及高分子材料都是新材料家族的重要成員。新材料的材料力學概述復合材料具有較高的比強度和比剛度。所謂比強度和比剛度是指：以較輕的重量得到較高的強度和剛度。近幾十年來，復合材料在航空、航天、能源、交通、建筑、機械、生物醫(yī)學和體育運動等部門日益得到廣泛的應用?？梢灶A言，21世紀將進入復合材料的時代。隨著復合材料的開發(fā)和應用，復合材料力學已初步形成學科體系并處于蓬勃發(fā)展階段。根據(jù)復合材料中增強材料的幾何形狀，復合材料可分為三大類：顆粒復合材料，由顆粒增強材料和基體組成；纖維增強復合材料，由纖維和基體組成；層合復合材料，由多種片狀材料層合組成。新材料的材料力學概述高分子材料，又稱聚合物（polymer）是由各類單體分子通過聚合反應而形成的。高分子材料，包括塑料、化纖、橡膠、粘接劑等門類。所謂高分子，是指它們是由各原子呈共價鍵結合的長鍵狀大分子組成的。聚合物具有輕巧、價廉和便于加工成形等優(yōu)點，這類材料在用途上和用量上都在迅速增長。目前全世界聚合物的產(chǎn)量，在體積上已經(jīng)超過鋼產(chǎn)量。預計本世紀將在重量上超過鋼產(chǎn)量。高分子所具有的一些獨特性能，如橡膠體的高彈性和粘結劑的高粘結性等，更是其他材料無法替代的。新材料的材料力學概述

什么是復合材料

復合材料的主要特點

復合材料的應用新材料的材料力學概述不同方向上具有相同的宏觀力學性能，諸如：彈性常數(shù)、強度指標、韌性指標等等。x′y′EExyEE各向同性材料（IsotropicMaterials）什么是復合材料新材料的材料力學概述各向異性材料（AnisotropicMaterials）不同方向上具有不同的宏觀力學性能，諸如：彈性常數(shù)、強度指標、韌性指標等等。xyExEyxyExEy什么是復合材料新材料的材料力學概述兩種或兩種以上互不相溶（熔）的材料以一定的比例和一定的方式組合成一種新型的材料。諸如：電纜

球墨鑄鐵

什么是復合材料新材料的材料力學概述

纖維增強復合材料（FilamentReinforcedCompositeMaterials）－復合材料中每一獨立的組成部分稱為相（Phase)—由基體與纖維復合而成什么是復合材料新材料的材料力學概述

基體（Matrix）—韌性好，強度較低金屬基：鋁合金、鎂合金、鈦合金非金屬基：酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、碳纖維（FibreFilament）—強度高、韌性較低

碳纖維（CarbonFibre

）芳倫纖維（KevlarFibre）蜘蛛絲纖維（CobwebFibre）硼纖維（BoronFibre）玻璃纖維（GlassFibre

）鋼纖維（SteelFibre）復合材料的構成什么是復合材料新材料的材料力學概述高的比強度（強度：重度）

與比剛度（模量：重度）對于蜘蛛絲纖維復合材料—在基體相同的前提下，其比強度是鋼纖維復合材料的10倍。例碳纖維T300/環(huán)氧樹脂5208—比強度是鋁的6.3倍，比剛度是鋁的4.16倍。二者相對于基體（環(huán)氧樹脂5208）則分別是30倍和60倍。復合材料的主要特點新材料的材料力學概述良好的抗振性（減振性）比剛度大，固有頻率高；多相材料，內(nèi)阻（內(nèi)摩擦），衰減快。

輕金屬合金9秒

碳纖維復合材料2.5秒新材料的材料力學概述復合材料的主要特點優(yōu)良的高低溫性能航天飛行器進入太空時表面溫差（向陽面與背陽面）260°C熱膨脹系數(shù)小：碳/環(huán)氧樹脂復合材料，→0，E

值很高。鋁合金400°C，E→0耐高溫、抗燒蝕：碳/碳復合材料，工作溫度3000°C新材料的材料力學概述復合材料的主要特點向陽面與背陽面溫差260OC新材料的材料力學概述復合材料的主要特點破損安全性好特殊性能

電絕緣性；

電磁波穿透性；

耐磨；

抗沖擊性。新材料的材料力學概述復合材料的主要特點

高的比強度（強度：重度）

與比剛度（模量：重度）

良好的抗振性（減振性）

優(yōu)良的高低溫性能

破損安全性好

電絕緣性；

電磁波穿透性；

耐磨；

抗沖擊性。

特殊性能新材料的材料力學概述復合材料的主要特點

建筑物（鋼纖維混凝土，球墨鑄鐵暖氣片）

航空、航天：EF2000，航天飛機

陶瓷發(fā)動機（耐高溫：燃燒更充分,

節(jié)省能源，減少污染；耐磨)復合材料的應用新材料的材料力學概述

陶瓷發(fā)動機（耐高溫：燃燒更充分,

節(jié)省能源，減少污染；耐磨)復合材料的應用新材料的材料力學概述汽車工業(yè)(傳動軸等)(2000年占70％)復合材料的應用新材料的材料力學概述汽車鈑簧－重量輕、減震性能好復合材料的應用新材料的材料