复合材料及其成型工艺作业

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1、姓名：班号：复合材料及其成型工艺（作业）1.纤维增强树脂基复合材料的特点？列举纤维增强树脂基复合材料在日常生活中的应用实例？（至少列举三例）答：特点：（1）优点：1）比强度高，比模量大；2）耐疲劳性好；3）减震性好；4）耐烧蚀性好；5）工艺性好：工艺简单，一次成型；易加工成型；加工周期短。（2）缺点：1）性能分散大，工艺质量不稳定；2）耐高温性差；3）层间剪切强度差。应用实例：以碳纤维增强复合材料应用为例（1）航空航天领域碳纤维复合材料与钢材相比其质量减轻75%，而强度却提高4倍，其最早最成熟的应用当属在航空航天领域，如军用飞机、无人战斗机及导弹、火箭、人造卫星等。早在1970年代初期

2、，美国军用F-14战斗机就部分采用碳纤维复合材料作为主承力结构。在民用航空领域，如波音767和空中客车A310中，碳纤维复合材料也占到了结构质量的3%和5%左右。近几年随着碳纤维工业技术和航空航天事业的不断发展，碳纤维在这一领域的应用更加广泛，如用于制造人造卫星支架、卫星天线、航天飞机的机翼、火箭的喷焰口、战略导弹的末级助推器、机器人的外壳等。（2）体育休闲领域体育休闲用品是碳纤维复合材料应用的另一个重要领域，如高尔夫球杆、滑雪板、滑雪车、网球拍、钓鱼竿等。用碳纤维复合材料制成的球拍与传统的铝合金球拍相比，其质量更轻、手感和硬度更好、对震荡和振动的吸收也更好，且使用寿命大大延长。同时由

3、于复合材料本身的可设计性，使得制造商在球拍的硬度、弹性、球感、击球性能的设计上，有了更大的想象空间。而碳纤维钓鱼竿由于其良好的韧性与耐用性，更是被广泛青睐。近年来，碳纤维复合材料在运动及休闲型自行车零组件方面的应用也非常广泛。（3）交通运输领域碳纤维增强复合材料在交通运输方面主要是汽车骨架、螺旋桨芯轴、轮毂、缓冲器、弹簧片、引擎零件、船舶的增强材料等，尤其在汽车方面的应用更是潜力巨大。早在1979年，福特汽车公司就在实验车上作了试验，将其车身、框架等160个部件用碳纤维复合材料制造，结果整车减重33%，汽油的利用率提高了44%，同时大大降低了振动和噪音。-6-姓名：班号：2.现需要设计

4、一件防弹衣，你准备采用哪种纤维材料？为什么？你所设计的防弹衣结构是怎样的？（画出防弹衣结构示意图）。答：选用芳纶纤维，例如凯夫拉纤维，用作防弹衣纤维材料，因为凯夫拉由多种化学物质融合而成，其特点是密度高，重量轻，强度高，韧性好，耐高温，乃化学腐蚀，绝缘性能和纺织性好等，用凯夫拉代替尼龙和玻璃纤维，可使避弹衣的重量减轻50%：在单位面积质量相同的情况下，其防护力至少可增加1倍，并且具有很好的柔韧性。用这种材料制成的防弹衣仅重2-3千克，而且穿着舒适，行动方便。防弹衣结构：防弹衣的结构主要由衣套和防弹层两部分组成。衣套常用化纤织物制作，起覆盖和保护防弹层的作用，有的衣套也有一定的防弹作用。

5、防弹层用金属、玻璃钢、陶瓷、尼龙、凯夫拉（芳纶）等硬质和软质材料单一或复合制作，使弹头、弹片弹开和嵌住，并消释子弹、弹片的冲击动能，对人体起保护作用。衣套由过去单一的覆盖防弹层的作用，发展到今天的具有防火、防水、伪装等功能的高性能防弹衣套。防弹层的厚度，根据不同使用对象，以防护性能与穿着舒适之间的最佳平衡数来确定。防弹层的结构有单一的，也有复合的。复合的有多种防弹材料的复合，也有防弹材料与减震材料的复合。防弹材料有的做成整体，也有的做成片状再一片一片搭接起来。整体的活动不便，目前，刚性材料一般做成片状，穿上身上活动度大，软性防弹材料一般都做也整体性的。防弹衣结构参见图1，由软面材料制成

6、的防弹衣2和一组防弹块5组成。防弹块5分别依次装入防弹衣2前、后片上缝制的边沿相互重叠搭接的夹袋1内，以形成鱼鳞状排列的防弹层。软面材料可以选用透气性好的棉布或其它化纤织布。防弹块5装入夹袋1后，再将口部缝合，使防弹块5被一个与其形状相当的夹袋完全包覆固定。夹袋边沿之间的相互重叠部分的宽度在10~15mm范围，以使防弹层形成一个无缝隙又柔软的整体结构。图1中，3是夹袋的左、右侧边沿重叠部分，4是夹袋的顶侧和底侧的边沿重叠部分。图2示出了防弹块5的结构，为了增加防弹效果，该防弹块5的表面呈有一定弧度的曲面结构。所述防弹块5的长、宽尺寸在100mm至120mm为宜。-6-姓名：班号：3.现

7、在需要制备一批飞机用透波雷达天线罩，你准备采用哪种纤维？哪种树脂？为什么？答：选用纤维材料：玻璃纤维或者石英纤维；因为高性能机载雷达罩一般要求所用的增强材料具有高强度、高模量，界面性能好、耐侯性能好而且介电性能好。玻璃纤维是应用较广泛的增强材料，有S、E、D、R等类另外还有空心S-2玻璃纤维，其密度低，仅为1.8g/cm3，制得的复合材料拉伸强度可达1.5GPa。还有一种低介电常数的D玻璃纤维，是一种硅硼纤维(72%-75%的SiO2，23%的