复合材料结构设计点(谁能帮我科普一下复合材料基本知识)

1.谁能帮我科普一下复合材料基本知识

复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。

其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。

石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。纤维增强材料的另一个特点是各向异性，因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。

以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料，在500℃时仍能保持足够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合，不但钛的耐热性提高，且耐磨损，可用作发动机风扇叶片。

碳化硅纤维与陶瓷复合，使用温度可达1500℃，比超合金涡轮叶片的使用温度（1100℃）高得多。碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨，构成耐烧蚀材料，已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。

非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。

2.复合材料与工程到底学些什么

一、业务培养目标和规格标准

本专业培养具备复合材料与工程领域的基础理论、专业知识和实验技能，适应现代材料学科的高科技化发展的趋势，掌握复合材料学科前沿发展信息，能够在国防、航空航天、汽车、化工、能源等关键行业从事复合材料与工程领域的科学研究、技术开发、材料设计、产品设计、工艺设计、生产运行及经营管理等方面的高级专业技术人才。

二、业务培养要求

本专业学生主要学习材料科学工程的基础知识，复合材料与工程方面的基础理论和基本知识，复合材料制品成型工艺及设备的基础知识、复合材料结构设计的基本本领等。

毕业生应获得以下几方面的能力：

1.掌握各种复合材料基体及增强材料的性能；

2.掌握复合材料制品加工工艺及设备的基本知识和复合材料制品成型的基本技能；

3.掌握复合材料界面微观作用机理；

4.具有复合材料结哗顶糕雇蕹概革谁宫京构设计的基本技能及复合材料新产品开发的初步能力；

5.掌握材料结构及性能的现代测试分析手段；

6.具有较强的语言、计算机综合能力。

三、主干学科

材料科学与工程、化学。

四、主要课程

高分子化学、高分子物理、材料学导论、材料科学与工程基础、材料研究方法和测试技术、高性能纤维成型及结构性能、复合材料制品成型工艺与设备、复合材料结构设计基础、现代测试技术在复合材料中的应用、材料的表面与界面等。

五、主要实践环节

计算机上机、高等数学实验、工程训练、有机化学实验、物理化学实验、材料科学实验、复合材料大型工艺实验、生产实习、毕业实习、毕业论文等。

六、授予学位

工学学士。

3.复合材料到底学什么

复合材料专业主要培养适应现代科学技术和我国国民经济发展需要的，能够从事材料科学与工程方面设计、研究、应用开发、技术改造和管理的高层次、高素质的德、智、体、美全面发展的科学研究和工程技术人才。使学生认识材料的制备、组成、材料的结构与性能之间关系的基本规律，接受材料制备、性能分析与测试技能的基本训练，掌握新材料设计、材料改性、材料制备、生产过程与工艺设计等基本方法，具备开发新材料、新工艺、提高材料性能、扩大材料应用的知识和能力。

主要课程：大学物理、无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、材料科学研究方法、材料科学与工程基础、高分子化学、高分子物理、复合材料学、复合材料成型工艺与设备、复合材料结构设计。

主要实践性教学环节：金工实习、电工实践、高分子实验、复合材料产品设计、复合材料实验、材料大型综合实验、毕业实习、毕业设计（论文）。

4.什么是复合材料

复合材料在弹性模量、线胀系数和材料强度等方面具有明显的各向异性性质。复合材料的各向异性虽然使分析工作复杂化了，但也给复合材料的设计提供了一个契机。人们可以根据不同方向上对刚度和强度等材料性能的特殊要求来设计复合材料及结构，制砂机生产厂家以满足工程实际中的特殊需要。复合材料的不均匀性也是其显著的特点。复合材料的几何非线性及物理非线性也是要特殊考虑的。复合材料的可设计性是它超过传统材料的最显著的优点之一。

复合材料具有不同层次上的宏观、细观和微观结构，如复合材料层合板中的纤维及纤维与基体的界面可视为微观结构，而层合板作为宏观结构，因此可采用细观力学理论和/ 或数值分析手段对其进行设计。1520反击破设计的复合材料可以在给定方向上具有所需要的刚度、强度及其他性能，而各向同性的传统材料则不具有这样的设计性。从复合材料的宏观、细观和微观结构角度来看，可将复合材料分为图3.1 所示的几种类型。

复合材料设计涉及多个变量的优化及多层次设计的选择。复合材料设计问题要求确定增强体的几何特征（连续纤维、颗粒等）、基体材料、增强材料和增强体的微观结构以及增强体的体积分数。要想通过对上述设计变量进行系统的优化是一件比较复杂的事情。数值优化技术对材料设计问题提供了一种可行的替代方法。例如，对复合材料的层合板进行设计，为冲击式破碎机 使其强度达到要求，可利用有限元法并结合适当的强度准则及本构模型对其进行材料及结构参数的优化；对复合材料壳体进行设计，为使其稳定性达到要求，可利用有限元法并结合相应的失稳模式及准则对其进行系统优化。

5.复合材料都有哪些部分组成,各部分的作用是什么

一、复合材料的组成部分及作用是：

1、复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体；基体的作用是将增强体粘合成整体并使复合材料具有一定的形状，传递外界作用力、保护增强体免受外界的各种侵蚀破坏作用。当然也决定复合材料的某些性能和加工工艺。

2、另一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相，与连续相相比，这种分散相的性能优越，会使材料的性能显著增强，故常称为增强体 （也称为增强材料、增强相等，功能复合材料中也称功能体）。

3、相界面是一个具有一定厚度的，结构随组分而异、与基体和增强体明显不同的新相。界面区的范围是从增强体内部性质不同的一点开始，到基体内整体性质相一致的点之间的区域。 界面是基体和增强体之间连接的纽带，是应力及其他信息传递的桥梁。其结构、性能以及结合强度等因素，直接关系到复合材料的性能。

二、复合材料的性能特点是：

1、比强度、比模量高；

2、良好的抗疲劳性能；

3、优良的高温性能；

4、减震性好；

5、破断安全性好。

6.复合材料专业需要学习的专业课程有哪些

主要课程：材料复合原理、复合材料学、复合材料工艺设备、复合材料工厂设计概论、材料学概论、复合材料的实验技术、高分子化学及物理、高分子物理、机械制图、热工基础及设备、复合材料工艺学、复合材料聚合物基础、有机化学、物理化学、大学物理、无机化学。

如果是搞聚合物基复合材料，

需要学习高分子物理

高分子化学

环氧树脂

不饱和树脂

热塑性树脂

聚氨酯树脂

玻璃纤维

碳纤维/石墨纤维

复合材料力学

材料力学

结构力学

CAD

catia/UG/fiber SIM和结构设计软件

7.复合材料的界面定义是什么,包括哪些部分,有何特点

复合材料的界面是指基体与增强物之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。

界面通常包含以下几个部分：

基体和增强物的部分原始接触面；

基体与增强物相互作用生成的反应产物，此产物与基体及增强物的接触面；

界面的效应

(1)传递效应

界面能传递力，即将外力传递给增强物，起到基体和增强物之间的桥梁作用。

(2)阻断效应

结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。

(3)不连续效应

在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。

(4)散射和吸收效应

光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音性、耐机械冲击及耐热冲击性等。

(5)诱导效应

一种物质（通常是增强物）的表面结构使另一种（通常是聚合物基体）与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生改变，由此产生一些现象，如强的弹性、低的膨胀性、耐冲击性和耐热性等

界面效应是任何一种单一材料所没有的特性，它对复合材料具有重要的作用。界面效应既与界面结合状态、形态和物理-化学性质有关，也与复合材料各组分的浸润性、相容性、扩散性等密切相关。