复合材料疲劳试验标准

复合材料

学号：13032120 姓名：陈孝山

随着航空航天科学技术的不断进步，促进了新材料的飞速发展，其中尤以先进复材料的发展最为突出。飞机用复合材料经过近40年的发展，已经从最初的非承力构发展到应用于次承力和主承力构件，可获得减轻质量20%～30%的显效果。目前进入成熟应用期，对提高飞机战术技术水平的贡献、可靠性、耐久性和维护性已无可疑，其设计、制造和使用经验已日趋丰富。迄今为止，战斗机使用的复合材料占所用1 料总量的30%左右，新一代战斗机将达到40%；直升机和小型飞机复合材料用量将到70%～80%左右，至出现全复合材料飞机。

日前，复合材料主要指有较高强度和模量的硼纤维、碳纤维、芳纶等增强的复合材料，耐高温的纤维增强陶瓷基复合材料，隐身复合材料，梯度功能复合材料等。航天航天制造材料要求质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀，这些苛刻的条件，只有借助新材料技术才能解决。复合材料具有质量轻、较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀性、导热、隔热、隔音、减振、耐高(低)温、独特的耐烧蚀性、透电磁波、吸波隐蔽性、材料性能的可设计性、制备的灵活性和易加工性等特点，是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。 复合材料的分类

现代复合材料按基体

复合材料

学号：13032120 姓名：陈孝山

随着航空航天科学技术的不断进步，促进了新材料的飞速发展，其中尤以先进复材料的发展最为突出。飞机用复合材料经过近40年的发展，已经从最初的非承力构发展到应用于次承力和主承力构件，可获得减轻质量20%～30%的显效果。目前进入成熟应用期，对提高飞机战术技术水平的贡献、可靠性、耐久性和维护性已无可疑，其设计、制造和使用经验已日趋丰富。迄今为止，战斗机使用的复合材料占所用1 料总量的30%左右，新一代战斗机将达到40%；直升机和小型飞机复合材料用量将到70%～80%左右，至出现全复合材料飞机。

日前，复合材料主要指有较高强度和模量的硼纤维、碳纤维、芳纶等增强的复合材料，耐高温的纤维增强陶瓷基复合材料，隐身复合材料，梯度功能复合材料等。航天航天制造材料要求质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀，这些苛刻的条件，只有借助新材料技术才能解决。复合材料具有质量轻、较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀性、导热、隔热、隔音、减振、耐高(低)温、独特的耐烧蚀性、透电磁波、吸波隐蔽性、材料性能的可设计性、制备的灵活性和易加工性等特点，是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。 复合材料的分类

现代复合材料按基体

复合材料

随着现在高科技的发展，对材料性能的要求也越来越高，单质材料很难满足各技术产业性能的综合要求及高指标要求。由于复合材料分别具有比强度和比模量高，化学稳定性优良，减摩、耐磨、自润滑性好，耐热性高，韧性和抗热冲击性高，导电和导热性优良等特点，因此受到了各国的高度重视。有些经过特殊设计的复合材料还具有耐烧蚀性、耐辐射性、耐蠕变性以及持殊的光、电、磁性能。这些优良的特性使复合材料在机械、汽车、化工、航空、建筑等领域得到了广泛的应用。复合材料已成为材料发展的必然趋势之一。

第一节 复合材料概论

1.1 复合材料的定义

复合材料是用经过选择的，含一定数量比例的两种或两种以上组元经过人工组合而成的有固定界面的具有特定性质的物质。

复合材料的组成材料虽然保持其相对独立性，但其性能却不是组成材料性能的简单加合，而是有较大改进。在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强相（增强体）。分散相是以独立的形态分布在整个连续相中，两相之间存在着相界面。分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料。

复合材料可以是一个连续物理相与一个连续分散相的复合，也可以是两个或者多个连续相与一个或多个分散相在连续相中的复合，复合后的产物为固

2010年第1期

玻璃钢/复合材料

13

二级载荷下复合材料层合板疲劳寿命预测

施兴灿,赵美英

(西北工业大学航空学院,西安

710072)

摘要:以玻璃/环氧复合材料层合板二级载荷下的疲劳寿命试验数据为基础,结合非线性损伤累积理论,拟合出第二级载荷下的剩余寿命计算公式,并推广到三级以上多级载荷的寿命计算。采用本文给出的寿命预测公式计算出第二级载荷下的剩余寿命,并与试验结果进行对比,证明了计算公式的有效性。进而利用剩余寿命计算公式分析了加载次序对疲劳寿命的影响。

关键词:复合材料层合板;二级载荷;疲劳寿命

中图分类号:TB332 文献标识码:A 文章编号:1003-0999(2010)01-0013-03

对于金属材料在二级及多级载荷下的疲劳寿命预测,文献[1]中对各种理论模型进行了分析,得出金属材料按照低高顺序二级加载时寿命比累积和大于1,而按照高低顺序二级加载时寿命比累积和小于1的较统一结论。而对于复合材料层合板,加载次序对疲劳寿命的影响研究,不同的计算模型会得出截然相反的结论。如Hwang和Han基于疲劳模量概念提出的二级载荷下的剩余寿命预测模型,计算所得复合材料层合板加载次序的影响与文献[1]所得金属材料加载次序的影响有相同的结论,即

复合材料习题

第一章

一、判断题：判断以下各论点的正误。

1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。（?） 2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。（?） 3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。（?） 4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。（?） 5、复合材料具有可设计性。（?）

6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。（?） 7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。（?） 8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。（?）

二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。 1、金属基复合材料通常（B、D） A、以重金属作基体。 B、延性比金属差。 C、弹性模量比基体低。

D、较基体具有更高的高温强度。

2、目前，大多数聚合物基复合材料的使用温度为（B） A、低于100℃。 B、低于200℃。 C、低于300℃。 D、低于400℃。

3、金属基复合材料的使用温度范围为（B） A、低于300℃。 B、在350-1100℃之间。 C、低于800℃。 D、高于1000℃。

4、混杂复合材料（B、D）

A、仅指两种以上增强材料组成的复合材料。 B、是具有混杂纤维或颗粒增强的复合材料。 C、总被认为是两向编织的复合材料。 D、通常为多层复合材

复合材料习题

第一章

一、判断题：判断以下各论点的正误。

1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。（?） 2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。（?） 3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。（?） 4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。（?） 5、复合材料具有可设计性。（?）

6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。（?） 7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。（?） 8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。（?）

二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。 1、金属基复合材料通常（B、D） A、以重金属作基体。 B、延性比金属差。 C、弹性模量比基体低。

D、较基体具有更高的高温强度。

2、目前，大多数聚合物基复合材料的使用温度为（B） A、低于100℃。 B、低于200℃。 C、低于300℃。 D、低于400℃。

3、金属基复合材料的使用温度范围为（B） A、低于300℃。

B、在350-1100℃之间。 C、低于800℃。 D、高于1000℃。

4、混杂复合材料（B、D）

A、仅指两种以上增强材料组成的复合材料。 B、是具有混杂纤维或颗粒增强的复合材料。 C、总被认为是两向编织的复合材料。 D、通常为多层复合材

一、复合材料的发展

复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草或麦秸增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。

现代高科技的发展离不开复合材料，复合材料[1]对现代科学技术的发展，有着十分重要的作用。复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模，已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。进入21世纪以来，全球复合材料市场快速增长，亚洲尤其中国市场增长较快。2003～2008年间中国年均增速为15%，印度为9.5%，而欧洲和北美年均增幅仅为4%。

二、复合材料的定义和分类

1、复合材料的定义

复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强相（增强体）。分散相是以独立的形态分布在整个连续

复合材料原理参考资料

复合材料与工程

考试形式

笔试闭卷

考试时间和地点

时间：2014

年12月24日8:20-10:00

地点：材料学院 A108

题型与分数分布

一．选择题 二．填空题 三．简答题 四．论述题

一、绪论

1.复合材料：由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。

一相为连续相，称为基体；起连接增强体、传递载荷、分散载荷的作用。

一相为分散相，称为增强体（增强相）或功能体。是以独立的形态分布在整个连续相中的，两相之间存在着相界面。（分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料） 主要起承受载荷的作用，赋予复合材料以一定的物理、化学功能。 2.复合材料分类： A按基体分： B按照形态分：

复合材料的定义

不是增强剂表面和C按增强体材料种类分类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维。 基体表面简单结合的二维边界, 而是还D按用途分类：结构复合材料：用于制造受力构件的复合材料。 包含着两个表面之间的过渡区域而形功能复合材料：指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料 成三维界面相3.复合材料的特点?特点

?复合材料的性能有重要的

疲劳试验列表

ISO 12108 金属材料 疲劳试验 疲劳裂纹扩展方法…

ISO 12107 金属材料 疲劳试验 统计方案和数据分析方法… ISO 1352 钢 扭应力疲劳试验方法…

ISO 1143 金属 旋转弯曲疲劳试验方法…

GB/T6398 金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法…

ASTM E2207-02 薄壁管应变控制轴向扭转疲劳试验方法… ASTM E1949-03 粘贴金属电阻应变片室温疲劳寿命试验方法… ASTM E796-94 金属箔延性试验方法…

ASTM E739-91 线性或线性化应力-寿命（S-N）和应变-寿命（e-N）… ASTM E647-05 疲劳裂纹扩展速率试验方法… ASTM E606-04 应变控制疲劳试验方法…

ASTM E468-90 金属材料恒幅疲劳试验结果表示方法… ASTM E466-96 金属材料力控制恒幅轴向疲劳试验方法… ISO 12106 金属材料–疲劳试验–轴向应变控制方法… ISO 1099 金属材料–疲劳试验–轴向力控制方法… GB/T3075 金属轴向疲劳试验方法…

GB/T4337 金属旋转弯曲疲劳试验方法…

GB/T7733 金属旋转弯曲腐蚀

分类号: V215 学校代码: 10699 密 级: 学 号: 026050168

西 北 工 业 大 学

硕 士 研 究 生 学 位 论 文

（学位研究生）

复合材料层压板层间应力 分析和疲劳寿命估算

作 者：张 培 新 导 师：李 亚 智 专业技术职务：副 教 授 专 业：固体力学

二零零五年三月

西北工业大学硕士学位论文

摘 要

层压板的疲劳损伤包括面内损伤和分层损伤，损伤之间的相互作用和它们对疲劳寿命的影响机理很复杂。本文首先阐述了一种基于面内损伤的多向层压结构疲劳寿命预测方法，这种方法克服了传统的复合材料寿命预测方法依赖于试件铺层方式和受力方式的缺点。但是这种方法不能用于层间应力影响比较大的情况下的寿命预测。本文在上述方法的基础上进一步考虑了层间应力和分层损伤对疲劳寿命的影响。

层间应力是引起疲劳分层损伤的主要原因，本文分别采用两种有限元建模方法对层间应力场进行分析，一种是基于实体单元的三维有限元方法，另一种是基于板元、弹簧元和刚性元