復合材料結構設計點(誰能幫我科普一下復合材料基本知識)

1.誰能幫我科普一下復合材料基本知識

復合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。

其特點是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹脂復合的材料，其比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數(shù)倍，還具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。

石墨纖維與樹脂復合可得到膨脹系數(shù)幾乎等于零的材料。纖維增強材料的另一個特點是各向異性，因此可按制件不同部位的強度要求設計纖維的排列。

以碳纖維和碳化硅纖維增強的鋁基復合材料，在500℃時仍能保持足夠的強度和模量。碳化硅纖維與鈦復合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發(fā)動機風扇葉片。

碳化硅纖維與陶瓷復合，使用溫度可達1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度（1100℃）高得多。碳纖維增強碳、石墨纖維增強碳或石墨纖維增強石墨，構成耐燒蝕材料，已用于航天器、火箭導彈和原子能反應堆中。

非金屬基復合材料由于密度小，用于汽車和飛機可減輕重量、提高速度、節(jié)約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合制成的復合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當。

2.復合材料與工程到底學些什么

一、業(yè)務培養(yǎng)目標和規(guī)格標準

本專業(yè)培養(yǎng)具備復合材料與工程領域的基礎理論、專業(yè)知識和實驗技能，適應現(xiàn)代材料學科的高科技化發(fā)展的趨勢，掌握復合材料學科前沿發(fā)展信息，能夠在國防、航空航天、汽車、化工、能源等關鍵行業(yè)從事復合材料與工程領域的科學研究、技術開發(fā)、材料設計、產(chǎn)品設計、工藝設計、生產(chǎn)運行及經(jīng)營管理等方面的高級專業(yè)技術人才。

二、業(yè)務培養(yǎng)要求

本專業(yè)學生主要學習材料科學工程的基礎知識，復合材料與工程方面的基礎理論和基本知識，復合材料制品成型工藝及設備的基礎知識、復合材料結構設計的基本本領等。

畢業(yè)生應獲得以下幾方面的能力：

1.掌握各種復合材料基體及增強材料的性能；

2.掌握復合材料制品加工工藝及設備的基本知識和復合材料制品成型的基本技能；

3.掌握復合材料界面微觀作用機理；

4.具有復合材料結嘩頂糕雇蕹概革誰宮京構設計的基本技能及復合材料新產(chǎn)品開發(fā)的初步能力；

5.掌握材料結構及性能的現(xiàn)代測試分析手段；

6.具有較強的語言、計算機綜合能力。

三、主干學科

材料科學與工程、化學。

四、主要課程

高分子化學、高分子物理、材料學導論、材料科學與工程基礎、材料研究方法和測試技術、高性能纖維成型及結構性能、復合材料制品成型工藝與設備、復合材料結構設計基礎、現(xiàn)代測試技術在復合材料中的應用、材料的表面與界面等。

五、主要實踐環(huán)節(jié)

計算機上機、高等數(shù)學實驗、工程訓練、有機化學實驗、物理化學實驗、材料科學實驗、復合材料大型工藝實驗、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)論文等。

六、授予學位

工學學士。

3.復合材料到底學什么

復合材料專業(yè)主要培養(yǎng)適應現(xiàn)代科學技術和我國國民經(jīng)濟發(fā)展需要的，能夠從事材料科學與工程方面設計、研究、應用開發(fā)、技術改造和管理的高層次、高素質的德、智、體、美全面發(fā)展的科學研究和工程技術人才。使學生認識材料的制備、組成、材料的結構與性能之間關系的基本規(guī)律，接受材料制備、性能分析與測試技能的基本訓練，掌握新材料設計、材料改性、材料制備、生產(chǎn)過程與工藝設計等基本方法，具備開發(fā)新材料、新工藝、提高材料性能、擴大材料應用的知識和能力。

主要課程：大學物理、無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、材料科學研究方法、材料科學與工程基礎、高分子化學、高分子物理、復合材料學、復合材料成型工藝與設備、復合材料結構設計。

主要實踐性教學環(huán)節(jié)：金工實習、電工實踐、高分子實驗、復合材料產(chǎn)品設計、復合材料實驗、材料大型綜合實驗、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計（論文）。

4.什么是復合材料

復合材料在彈性模量、線脹系數(shù)和材料強度等方面具有明顯的各向異性性質。復合材料的各向異性雖然使分析工作復雜化了，但也給復合材料的設計提供了一個契機。人們可以根據(jù)不同方向上對剛度和強度等材料性能的特殊要求來設計復合材料及結構，制砂機生產(chǎn)廠家以滿足工程實際中的特殊需要。復合材料的不均勻性也是其顯著的特點。復合材料的幾何非線性及物理非線性也是要特殊考慮的。復合材料的可設計性是它超過傳統(tǒng)材料的最顯著的優(yōu)點之一。

復合材料具有不同層次上的宏觀、細觀和微觀結構，如復合材料層合板中的纖維及纖維與基體的界面可視為微觀結構，而層合板作為宏觀結構，因此可采用細觀力學理論和/ 或數(shù)值分析手段對其進行設計。1520反擊破設計的復合材料可以在給定方向上具有所需要的剛度、強度及其他性能，而各向同性的傳統(tǒng)材料則不具有這樣的設計性。從復合材料的宏觀、細觀和微觀結構角度來看，可將復合材料分為圖3.1 所示的幾種類型。

復合材料設計涉及多個變量的優(yōu)化及多層次設計的選擇。復合材料設計問題要求確定增強體的幾何特征（連續(xù)纖維、顆粒等）、基體材料、增強材料和增強體的微觀結構以及增強體的體積分數(shù)。要想通過對上述設計變量進行系統(tǒng)的優(yōu)化是一件比較復雜的事情。數(shù)值優(yōu)化技術對材料設計問題提供了一種可行的替代方法。例如，對復合材料的層合板進行設計，為沖擊式破碎機 使其強度達到要求，可利用有限元法并結合適當?shù)膹姸葴蕜t及本構模型對其進行材料及結構參數(shù)的優(yōu)化；對復合材料殼體進行設計，為使其穩(wěn)定性達到要求，可利用有限元法并結合相應的失穩(wěn)模式及準則對其進行系統(tǒng)優(yōu)化。

5.復合材料都有哪些部分組成,各部分的作用是什么

一、復合材料的組成部分及作用是：

1、復合材料的結構通常是一個相為連續(xù)相，稱為基體；基體的作用是將增強體粘合成整體并使復合材料具有一定的形狀，傳遞外界作用力、保護增強體免受外界的各種侵蝕破壞作用。當然也決定復合材料的某些性能和加工工藝。

2、另一相是以獨立的形態(tài)分布在整個連續(xù)相中的分散相，與連續(xù)相相比，這種分散相的性能優(yōu)越，會使材料的性能顯著增強，故常稱為增強體 （也稱為增強材料、增強相等，功能復合材料中也稱功能體）。

3、相界面是一個具有一定厚度的，結構隨組分而異、與基體和增強體明顯不同的新相。界面區(qū)的范圍是從增強體內部性質不同的一點開始，到基體內整體性質相一致的點之間的區(qū)域。 界面是基體和增強體之間連接的紐帶，是應力及其他信息傳遞的橋梁。其結構、性能以及結合強度等因素，直接關系到復合材料的性能。

二、復合材料的性能特點是：

1、比強度、比模量高；

2、良好的抗疲勞性能；

3、優(yōu)良的高溫性能；

4、減震性好；

5、破斷安全性好。

6.復合材料專業(yè)需要學習的專業(yè)課程有哪些

主要課程：材料復合原理、復合材料學、復合材料工藝設備、復合材料工廠設計概論、材料學概論、復合材料的實驗技術、高分子化學及物理、高分子物理、機械制圖、熱工基礎及設備、復合材料工藝學、復合材料聚合物基礎、有機化學、物理化學、大學物理、無機化學。

如果是搞聚合物基復合材料，

需要學習高分子物理

高分子化學

環(huán)氧樹脂

不飽和樹脂

熱塑性樹脂

聚氨酯樹脂

玻璃纖維

碳纖維/石墨纖維

復合材料力學

材料力學

結構力學

CAD

catia/UG/fiber SIM和結構設計軟件

7.復合材料的界面定義是什么,包括哪些部分,有何特點

復合材料的界面是指基體與增強物之間化學成分有顯著變化的、構成彼此結合的、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。

界面通常包含以下幾個部分：

基體和增強物的部分原始接觸面；

基體與增強物相互作用生成的反應產(chǎn)物，此產(chǎn)物與基體及增強物的接觸面；

界面的效應

(1)傳遞效應

界面能傳遞力，即將外力傳遞給增強物，起到基體和增強物之間的橋梁作用。

(2)阻斷效應

結合適當?shù)慕缑嬗凶柚沽鸭y擴展、中斷材料破壞、減緩應力集中的作用。

(3)不連續(xù)效應

在界面上產(chǎn)生物理性能的不連續(xù)性和界面摩擦出現(xiàn)的現(xiàn)象，如抗電性、電感應性、磁性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性等。

(4)散射和吸收效應

光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產(chǎn)生散射和吸收，如透光性、隔熱性、隔音性、耐機械沖擊及耐熱沖擊性等。

(5)誘導效應

一種物質（通常是增強物）的表面結構使另一種（通常是聚合物基體）與之接觸的物質的結構由于誘導作用而發(fā)生改變，由此產(chǎn)生一些現(xiàn)象，如強的彈性、低的膨脹性、耐沖擊性和耐熱性等

界面效應是任何一種單一材料所沒有的特性，它對復合材料具有重要的作用。界面效應既與界面結合狀態(tài)、形態(tài)和物理-化學性質有關，也與復合材料各組分的浸潤性、相容性、擴散性等密切相關。