複合材料與工程
考試形式
筆試閉卷
考試時間和地點
時間：2023年6月25日14:00--15:40
地點：材料學院a107
題型與分數分布
一．名詞解釋
二．填空題
三．簡答題
四．計算題
一、緒論
1.複合材料：由兩種或兩種以上具有不同的化學或物理性質的組分材料組成的一種與組分材料性質不同的新材料，且各組分材料之間具有明顯的介面。
一相為連續相，稱為基體；起連線增強體、傳遞載荷、分散載荷的作用。
一相為分散相，稱為增強體（增強相）或功能體。是以獨立的形態分布在整個連續相中的，兩相之間存在著相介面。（分散相可以是增強纖維，也可以是顆粒狀或瀰散的填料）
主要起承受載荷的作用，賦予複合材料以一定的物理、化學功能。
2.複合材料分類：
a按基體材料分：樹脂基的複合材料、金屬基複合材料、無機非金屬複合材料
b按分散相形態分：連續纖維增強、纖維織物增強、片狀材料增強、短纖維增強、顆粒增強
c按增強體材料種類分類：玻璃纖維、碳纖維、有機纖維、金屬纖維、陶瓷纖維。
d按用途分類：結構複合材料：利用複合材料的各種良好力學效能用於製造結構的材料。
功能複合材料：指具有除力學效能以外其他物理效能的複合材料
3.複合材料的結構層次：
三次結構：纖維纏繞壓力容器，即平常所說的製品結構（a）
二次結構：從容器壁上切取的殼元即是由若干具有不同纖維方向的單層材料按一定順序疊合而成的層合板（b）
一次結構：層合板的乙個個鋪層，是層合板的基本單元（c）
二、單層板的巨集觀力學分析
1.單層板的正軸剛度
正向:也就是說應力方向與座標方向一致方向為正向，相反為負向。
正面：截面外法線方向與座標軸方向一致的面，否則為負面。
σ1和σ2——表示正應力分量:拉伸為正，壓縮為負，也就是使整個單層板產生拉伸時的應力為正應力，而使單層板產生壓縮時的應力為負應力。
τ12——表示剪應力分量:其中正面正向為正；負面負向也為正。
a．力學實驗
a.縱向單軸試驗：
縱向泊松比v1是單層板由於縱向單軸應力σ1而引起的橫向線應變ε2(1)與縱向線應變ε1(1)的比值。（ε2(1)表示的是這個應變是由縱向應力σ1引起的）
b.橫向單軸試驗
c.麵內剪下實驗
由試驗測的麵內剪下彈性模量，反應了單層板在其面內的抗剪下剛度特性。在相同的τ12下，g12越大， γ12越小。
b虎克定律的推導
a.單層板正軸向的應變-應力關係（用柔量分量或柔度分量）
b.單層板正軸向的應力-應變關係（用模量分量或剛度分量）
c．工程彈性常數與柔量分量及模量分量的關係
2.單層板的偏軸剛度（材料非主方向上的剛度）
a正軸/偏軸轉換公式
b．偏軸工程彈性常數、柔量、模量推導
偏軸工程彈性常數：是單層在偏軸向受單軸應力或剪下應力時的材料剛度效能引數
偏軸柔量：由偏軸應力給出偏軸應變的應變-應力關係式確定的
偏軸模量：由偏軸應變給出偏軸應變的應力-應變關係式確定的
3.單層板強度
a正交各向異性單層板在平面應力狀態的基本強度指標：縱向拉伸強度xt、縱向壓縮強度xc、橫向拉伸強度yt、橫向壓縮強度yc、麵內剪下強度s
b強度比（r）：單層在施加應力的作用下，極限應力的某一分量與其對應的施加應力的分量之比稱為強度/應力比
三、層合板的巨集觀力學分析
1.層合板是由兩層或者兩層以上按不同方向配置的單層板層合形成的整體的結構單元。
（單層板的效能與組分材料及材料主方向有關）
中面：對層合板進行力學效能分析時，離層合板的兩個表面等距離的平面。
2.層合板的簡明標記方法：
偶數層對稱層合板：對稱鋪層只寫出一半，括號外加寫下標「s」表示對稱。
奇數層對稱層合板：在對稱中面上的鋪層用頂標「－」表示。
非對稱層合板，必須在標記中標明全部鋪層組的鋪設順序。例如：[05/902/45/90/03]。這種層合板標記，僅表明由底面向上至頂面的鋪設順序，而不能相反。
鋪設引數: 層數\鋪層材料、主方向、鋪層纖維種類、疊放次序
3.層合板的種類
a對稱層合板：指層合板中面兩側對應處的各單層材料相同、厚度相同、鋪層角相等層合板
a正交對稱層合板——只有相互垂直的兩種鋪層方向的對稱層合板，如[0/90/0]s
b對稱均衡層合板是指-單層數和+單層數相同的對稱層合板，均衡層合板還可以包含任意量的0度和90度的層。
c對稱均衡斜交層合板——僅僅由相同數量的-單層數到+單層數組成的對稱均衡層合板，不包含0度和90度的層，如[- / +]2s
b非對稱層合板
c夾芯層合板:由兩層薄的高強度高彈性模量材料的面板和中間夾著一層厚而密度低的芯子所組成的結構。(這種結構物可以大幅度提高層合板結構的抗彎剛度和充分利用材料的強度，並增加了層合板的受壓穩定性）
4. 對稱層合板麵內工程彈性常數（面內力：作用力的合力作用線位於層合板的幾何中面內）
複合材料結構設計翻譯和感想
2 複合材料的力學效能可以設計，即可以通過選擇合適的原材料和合理的鋪層形式，使複合材料構件或複合材料結構滿足使用要求。例如，在某種鋪層形式下，材料在一方向受拉而伸長時，在垂直於受拉的方向上材料也伸長，這與常用材料的效能完全不同。又如利用複合材料的耦合效應，在平板模上鋪層製作層板，加溫固化後，板就自動...
複合材料結構設計基礎 試卷B格式
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