济南大学复合材料原理第9章范例教案资料.ppt

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1、济南大学复合材料原理第9章范例无机非金属基复合材料基体材料树脂基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料、石膏基复合材料、水泥基复合材料、氯氧镁基复合材料、碳基复合材料分类：2增强纤维的类型碳纤维复合材料玻璃纤维复合材料有机纤维复合材料增强物的外形连续纤维增强复合材料纤维织物或片状纤维短纤维硼纤维复合材料混杂纤维复合材料粒状填料39.1玻璃纤维增强聚合物复合材料近代复合材料中的第一代产品，集中了玻璃纤维和聚合物的优点，比强度高、绝热、耐烧蚀、电绝缘、抗磁和成型制造方便等优点。增强体玻璃纤维基体聚合物不饱和聚酯树脂酚醛

2、树脂环氧树脂4基本性能影响复合材料性能的因素：原材料、结构设计方法及成型工艺。(1)基体材料的含量及化学性质;(2)增强材料的含量及其排布方式与方向次之;(3)增强纤维与基体树脂的界面粘结状况。5构成性能玻璃纤维毡四层玻璃布八层无捻粗纱布三层玻玻玻璃璃璃布毡布二四二层层层玻玻玻璃璃璃布毡布二四二层层层板厚(mm)632.57.54.0角度0º45º90º0º45º90º0º45º90º0º45º90º0º45º90º拉伸强度(MPa)868491171109175207772441098510420893204拉

3、伸模量(GPa)8.59.19.316.110.916.919.811.019.910.28.710.016.910.716.7弯曲强度(MPa)137139142262206253403225407199104201295211274玻璃纤维的构成与FRP的机械性能6构成性能玻璃纤维毡四层玻璃布八层无捻粗纱布三层玻玻玻璃璃璃布毡布二四二层层层玻玻玻璃璃璃布毡布二四二层层层板厚(mm)632.57.54.0角度0º45º90º0º45º90º0º45º90º0º45º90º0º45º90º弯曲模量(GPa)7.7

4、7.77.713.78.513.414.79.615.711.88.611.313.78.713.1压缩强度(MPa)192193204156145182166117188185203193212129230压缩模量(GPa)5.75.76.711.27.212.315.77.615.17.48.37.312.77.112.37构成性能玻璃纤维毡四层玻璃布八层无捻粗纱布三层玻玻玻璃璃璃布毡布二四二层层层玻玻玻璃璃璃布毡布二四二层层层板厚(mm)632.57.54.0角度0º45º90º0º45º90º0º45º9

5、0º0º45º90º0º45º90º剪切强度(MPa)979695107113108124136128999899119129118拉伸泊松比0.3190.3270.3130.1620.3960.1740.1890.4960.1770.2660.4080.2680.1800.4320.1938增强材料及成型方法和强度的关系成型方法性能手糊成型真空袋成型加压袋成型热压釜成型模压成型增强材料玻璃毡(600g/m2)无捻粗纱布(900g/m2)玻璃布(340g/m2)玻璃毡(600g/m2)玻璃布(340g/m2)玻璃

6、毡(600g/m2)玻璃毡(600g/m2)玻璃毡(600g/m2)成型压力(MPa)0~0.070.8410.5~28.017.5~70.035.0~120.0纤维含量(%)2351463850414850密度(g/cm3)1.521.641.631.501.671.531.611.63拉伸强度(MPa)81231168130169136150156拉伸模量(GPa)6.414.413.66.727.78.58.69.0弯曲强度(MPa)143190217190247204218227弯曲模量(GPa)5.71

7、2.713.88.713.89.09.710.0压缩强度(MPa)118119132157148159162163压缩模量(GPa)6.517.117.28.110.88.58.79.091、机械性能的特点（1）比强度高FRP密度为1.4～2.2g/cm3，约为钢1/4~1/5，而强度与一般的碳素钢相近。因此FRP的比强度很高。（2）各向异性明显的方向依赖性，应尽量在最大外力方向上排布增强纤维，以求充分发挥材料的潜力，降低材料消耗。机械性能10（3）弹性模量和层间剪切强度低弹性模量低，刚度不足。准各向同性板，其弹

8、性模量与木材接近。（4）性能分散性大FRP的性能受一系列因素的影响，性能不稳定。112.静态特性基本静态特性包括拉伸、压缩和弯曲强度及弹性模量。(1)拉伸特性对于单向增强FRP，沿纤维方向的拉伸强度及弹性模量均随纤维体积含量Vf的增大而正比例增加。对于采用短切纤维毡和玻璃布增强的FRP层合板来说，其拉伸强度及弹性模量虽不与Vf成正比增加，但仍随Vf增加而增加。双向FRP其