树脂基复合材料课件(四).pdf

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1、树脂基复合材料主要学习的内容：•第一章导论•第二章复合材料的增强原理•第三章树脂基复合材料界面•第四章复合材料的复合效应•第五章树脂基复合材料成型方法4.1复合材料的结构及复合效应1.结构类型基体：通常是三维连续物质，即将其它组分相形成整体材料的物质。分散相：另一个（或几个）以独立的形态分布于整个连续相中的相。分散质：组成分散相的物质。“连通性”的概念：复合体系的任何相，在空间的零维、一维、二维或三维方向上是连通的，这样：孤立的颗粒连通性为0（零维材料）纤维状材料连通性为1（一维材料）片状材料连通性为2（二维材料）网络状连续材料连通性为3（三维材料）4.1复合材料的结构及复合效应1

2、.结构类型(n3)!连通性种类数Cn:相数目nn!3!n2,C10;n3,C20;n4,C35nnn两相结构复合材料的几种常见的连通结构形状：0-3型颗粒—基体1-3型短纤---基体（各向同性）长丝---基体（各向异性）2-2型“胶合板”2-3型云母---聚合物3-3型三维编织物4.1复合材料的结构及复合效应2.复合效应不但得有原组分性能→增加新性能线性效应非线性效应平均效应相乘效应平行效应诱导效应相补效应共振效应相抵效应系统效应以上各种效应，既是复合材料现象的重要内容和对象，也是开拓新型复合材料，特别是功能复合材料的基础理论问题。4.1复合材料的结构及复合效应

3、2.复合效应——线性效应平均效应—最典型的复合效应，可表示为P=PV+PV可理解为一cmmff种混合效应。如弹性模量E=EV+EVcmmff平行效应—复合材料各组分保留本身的作用，既无制约，也无补偿，界面结合很弱的复合材料，突出反映该效应。相补效应—基体和增强体在性能上互补，提高综合性能。如脆性高强纤维(CF)与韧性基体(聚酯树脂)的复合。相抵效应—组分间性能相互制约，限制了整体性能的提高。还是上面例子，如果界面结合过强，则形成脆性界面，性能↓。4.1复合材料的结构及复合效应2.复合效应——非线性效应相乘效应—两种具有转换效应的材料复合在一起，即可发生相乘效应，如将有磁光效应的材料

4、与电磁效应材料复合时，可能会使复合材料产生电光效应。这种效应可用这样的式子表示：(X/Y)·(Y/Z)=X/Z(X·Y·Z：各种物理参数)这就是相乘效应的由来。诱导效应—在一定条件下，复合材料中的一组分材料可以通过诱导作用使另一组分材料的结构改变而改变整体性能或产生新的效应。如结晶的增强纤维可诱导基体结晶或晶型变化。4.1复合材料的结构及复合效应2.复合效应——非线性效应共振效应—两个相邻的材料，在一定条件下会产生机械的或电的，磁的共振，这就是共振效应。由各组分组成复合材料的固有频率与原组分的固有频率不同。当复合材料中某一组分结构变化时，复合材料的固有频率也会改变，利用这种效应，可

5、根据外来频率，改变复合材料固有频率，避免材料的破坏。另外，对于吸波材料尤其可以利用这种效应。系统效应—一种复杂的效应，至今原理不明，在实际中存在。如交替镀膜的硬度大于单一镀膜和按线性混合率估算值。这说明只有组成复合系统才能出现这样的现象。4.1复合材料的结构及复合效应3.材料的复合效果a.组分效果在复合材料的基体和增强体的物理机械性能确定的情况下，仅仅把相对组成作为变量，不考虑组分的几何形态、分布状态和尺度等复杂变量的影响时产生的效果称组分效果。复合材料性能仅与组分性能及含量有关与组分几何形状，分布状态、尺寸（度）等无关。相对组成通常用体积分数和质量分数表示。如同上面讨论过的平均效

6、应，即复合材料的某一性能是各组分性能的按体积分数的平均值。复合材料的某些物理参数，如密度、比热容，往往是近似具有加和作用的组分效果。4.1复合材料的结构及复合效应3.材料的复合效果a.组分效果相对组成表示式如下:VWV1W111VWccV1为组分1的体积分数，W1为组分1的质量分数。Vc,Wc分别为复合材料的总体积和总重量。复合材料的性能是各组分性能按体积分数的加和性，即混合率，如，密度、导热系数、比热等。密度VVcmmff比热CCVCVcmmff4.1复合材料的结构及复合效应3.材料的复合效果b.结构效果所谓结构效果指复合材料性能用组分性能和组成描述

7、时，必须考虑组分（主要指增强体）的几何形态、分布状态和尺度等可变因素产生的效果。复合材料性能除与组分性能有关外，还与组分(几何形状、分布、尺度)等因素有关。主要可以分为以下几种类型：Ⅰ.几何形态效果（形状效果）——可表示相的连续与不连续效应当分散相为一维连续相时，若其性质与基体有较大差异时，分散质的性能会显示出对复合材料性能的支配作用。4.1复合材料的结构及复合效应3.材料的复合效果b.结构效果Ⅱ.分布状态效果（取向效果）——增强体的取向对复合材料性能的影响甚大对于1