材料力學(xué)課件 新材料的材料力學(xué)簡(jiǎn)介

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

20世紀(jì)60年代應(yīng)力，由于航空、航天工業(yè)以及機(jī)械、電子、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的需要，各種新材料不斷出現(xiàn)，并且應(yīng)用于廣泛的科學(xué)、技術(shù)以及工業(yè)領(lǐng)域。復(fù)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(xué)概述復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度和比剛度。所謂比強(qiáng)度和比剛度是指：以較輕的重量得到較高的強(qiáng)度和剛度。近幾十年來，復(fù)合材料在航空、航天、能源、交通、建筑、機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)和體育運(yùn)動(dòng)等部門日益得到廣泛的應(yīng)用。可以預(yù)言，21世紀(jì)將進(jìn)入復(fù)合材料的時(shí)代。隨著復(fù)合材料的開發(fā)和應(yīng)用，復(fù)合材料力學(xué)已初步形成學(xué)科體系并處于蓬勃發(fā)展階段。根據(jù)復(fù)合材料中增強(qiáng)材料的幾何形狀，復(fù)合材料可分為三大類：顆粒復(fù)合材料，由顆粒增強(qiáng)材料和基體組成；纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，由纖維和基體組成；層合復(fù)合材料，由多種片狀材料層合組成。新材料的材料力學(xué)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(yīng)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(jià)鍵結(jié)合的長(zhǎng)鍵狀大分子組成的。聚合物具有輕巧、價(jià)廉和便于加工成形等優(yōu)點(diǎn)，這類材料在用途上和用量上都在迅速增長(zhǎng)。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(yù)計(jì)本世紀(jì)將在重量上超過鋼產(chǎn)量。高分子所具有的一些獨(dú)特性能，如橡膠體的高彈性和粘結(jié)劑的高粘結(jié)性等，更是其他材料無法替代的。新材料的材料力學(xué)概述

什么是復(fù)合材料

復(fù)合材料的主要特點(diǎn)

復(fù)合材料的應(yīng)用新材料的材料力學(xué)概述不同方向上具有相同的宏觀力學(xué)性能，諸如：彈性常數(shù)、強(qiáng)度指標(biāo)、韌性指標(biāo)等等。x′y′EExyEE各向同性材料（IsotropicMaterials）什么是復(fù)合材料新材料的材料力學(xué)概述各向異性材料（AnisotropicMaterials）不同方向上具有不同的宏觀力學(xué)性能，諸如：彈性常數(shù)、強(qiáng)度指標(biāo)、韌性指標(biāo)等等。xyExEyxyExEy什么是復(fù)合材料新材料的材料力學(xué)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(fù)合材料新材料的材料力學(xué)概述

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

基體（Matrix）—韌性好，強(qiáng)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(qiáng)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(fù)合材料的構(gòu)成什么是復(fù)合材料新材料的材料力學(xué)概述高的比強(qiáng)度（強(qiáng)度：重度）

與比剛度（模量：重度）對(duì)于蜘蛛絲纖維復(fù)合材料—在基體相同的前提下，其比強(qiáng)度是鋼纖維復(fù)合材料的10倍。例碳纖維T300/環(huán)氧樹脂5208—比強(qiáng)度是鋁的6.3倍，比剛度是鋁的4.16倍。二者相對(duì)于基體（環(huán)氧樹脂5208）則分別是30倍和60倍。復(fù)合材料的主要特點(diǎn)新材料的材料力學(xué)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(fù)合材料2.5秒新材料的材料力學(xué)概述復(fù)合材料的主要特點(diǎn)優(yōu)良的高低溫性能航天飛行器進(jìn)入太空時(shí)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(fù)合材料，→0，E

值很高。鋁合金400°C，E→0耐高溫、抗燒蝕：碳/碳復(fù)合材料，工作溫度3000°C新材料的材料力學(xué)概述復(fù)合材料的主要特點(diǎn)向陽面與背陽面溫差260OC新材料的材料力學(xué)概述復(fù)合材料的主要特點(diǎn)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(xué)概述復(fù)合材料的主要特點(diǎn)

高的比強(qiáng)度（強(qiáng)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(xué)概述復(fù)合材料的主要特點(diǎn)

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(jī)

陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)（耐高溫：燃燒更充分,

節(jié)省能源，減少污染；耐磨)復(fù)合材料的應(yīng)用新材料的材料力學(xué)概述

陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)（耐高溫：燃燒更充分,

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