復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)點(diǎn)(誰能幫我科普一下復(fù)合材料基本知識(shí))

1.誰能幫我科普一下復(fù)合材料基本知識(shí)

復(fù)合材料中以纖維增強(qiáng)材料應(yīng)用最廣、用量最大。

其特點(diǎn)是比重小、比強(qiáng)度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹脂復(fù)合的材料，其比強(qiáng)度和比模量均比鋼和鋁合金大數(shù)倍，還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。

石墨纖維與樹脂復(fù)合可得到膨脹系數(shù)幾乎等于零的材料。纖維增強(qiáng)材料的另一個(gè)特點(diǎn)是各向異性，因此可按制件不同部位的強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)纖維的排列。

以碳纖維和碳化硅纖維增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料，在500℃時(shí)仍能保持足夠的強(qiáng)度和模量。碳化硅纖維與鈦復(fù)合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片。

碳化硅纖維與陶瓷復(fù)合，使用溫度可達(dá)1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度（1100℃）高得多。碳纖維增強(qiáng)碳、石墨纖維增強(qiáng)碳或石墨纖維增強(qiáng)石墨，構(gòu)成耐燒蝕材料，已用于航天器、火箭導(dǎo)彈和原子能反應(yīng)堆中。

非金屬基復(fù)合材料由于密度小，用于汽車和飛機(jī)可減輕重量、提高速度、節(jié)約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合制成的復(fù)合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當(dāng)。

2.復(fù)合材料與工程到底學(xué)些什么

一、業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo)和規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)

本專業(yè)培養(yǎng)具備復(fù)合材料與工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，適應(yīng)現(xiàn)代材料學(xué)科的高科技化發(fā)展的趨勢，掌握復(fù)合材料學(xué)科前沿發(fā)展信息，能夠在國防、航空航天、汽車、化工、能源等關(guān)鍵行業(yè)從事復(fù)合材料與工程領(lǐng)域的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、材料設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行及經(jīng)營管理等方面的高級專業(yè)技術(shù)人才。

二、業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求

本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)材料科學(xué)工程的基礎(chǔ)知識(shí)，復(fù)合材料與工程方面的基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)，復(fù)合材料制品成型工藝及設(shè)備的基礎(chǔ)知識(shí)、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本本領(lǐng)等。

畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的能力：

1.掌握各種復(fù)合材料基體及增強(qiáng)材料的性能；

2.掌握復(fù)合材料制品加工工藝及設(shè)備的基本知識(shí)和復(fù)合材料制品成型的基本技能；

3.掌握復(fù)合材料界面微觀作用機(jī)理；

4.具有復(fù)合材料結(jié)嘩頂糕雇蕹概革誰宮京構(gòu)設(shè)計(jì)的基本技能及復(fù)合材料新產(chǎn)品開發(fā)的初步能力；

5.掌握材料結(jié)構(gòu)及性能的現(xiàn)代測試分析手段；

6.具有較強(qiáng)的語言、計(jì)算機(jī)綜合能力。

三、主干學(xué)科

材料科學(xué)與工程、化學(xué)。

四、主要課程

高分子化學(xué)、高分子物理、材料學(xué)導(dǎo)論、材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)、材料研究方法和測試技術(shù)、高性能纖維成型及結(jié)構(gòu)性能、復(fù)合材料制品成型工藝與設(shè)備、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、現(xiàn)代測試技術(shù)在復(fù)合材料中的應(yīng)用、材料的表面與界面等。

五、主要實(shí)踐環(huán)節(jié)

計(jì)算機(jī)上機(jī)、高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)、工程訓(xùn)練、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)、復(fù)合材料大型工藝實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文等。

六、授予學(xué)位

工學(xué)學(xué)士。

3.復(fù)合材料到底學(xué)什么

復(fù)合材料專業(yè)主要培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的，能夠從事材料科學(xué)與工程方面設(shè)計(jì)、研究、應(yīng)用開發(fā)、技術(shù)改造和管理的高層次、高素質(zhì)的德、智、體、美全面發(fā)展的科學(xué)研究和工程技術(shù)人才。使學(xué)生認(rèn)識(shí)材料的制備、組成、材料的結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的基本規(guī)律，接受材料制備、性能分析與測試技能的基本訓(xùn)練，掌握新材料設(shè)計(jì)、材料改性、材料制備、生產(chǎn)過程與工藝設(shè)計(jì)等基本方法，具備開發(fā)新材料、新工藝、提高材料性能、擴(kuò)大材料應(yīng)用的知識(shí)和能力。

主要課程：大學(xué)物理、無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、材料科學(xué)研究方法、材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)、高分子化學(xué)、高分子物理、復(fù)合材料學(xué)、復(fù)合材料成型工藝與設(shè)備、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)：金工實(shí)習(xí)、電工實(shí)踐、高分子實(shí)驗(yàn)、復(fù)合材料產(chǎn)品設(shè)計(jì)、復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)、材料大型綜合實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。

4.什么是復(fù)合材料

復(fù)合材料在彈性模量、線脹系數(shù)和材料強(qiáng)度等方面具有明顯的各向異性性質(zhì)。復(fù)合材料的各向異性雖然使分析工作復(fù)雜化了，但也給復(fù)合材料的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)契機(jī)。人們可以根據(jù)不同方向上對剛度和強(qiáng)度等材料性能的特殊要求來設(shè)計(jì)復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)，制砂機(jī)生產(chǎn)廠家以滿足工程實(shí)際中的特殊需要。復(fù)合材料的不均勻性也是其顯著的特點(diǎn)。復(fù)合材料的幾何非線性及物理非線性也是要特殊考慮的。復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性是它超過傳統(tǒng)材料的最顯著的優(yōu)點(diǎn)之一。

復(fù)合材料具有不同層次上的宏觀、細(xì)觀和微觀結(jié)構(gòu)，如復(fù)合材料層合板中的纖維及纖維與基體的界面可視為微觀結(jié)構(gòu)，而層合板作為宏觀結(jié)構(gòu)，因此可采用細(xì)觀力學(xué)理論和/ 或數(shù)值分析手段對其進(jìn)行設(shè)計(jì)。1520反擊破設(shè)計(jì)的復(fù)合材料可以在給定方向上具有所需要的剛度、強(qiáng)度及其他性能，而各向同性的傳統(tǒng)材料則不具有這樣的設(shè)計(jì)性。從復(fù)合材料的宏觀、細(xì)觀和微觀結(jié)構(gòu)角度來看，可將復(fù)合材料分為圖3.1 所示的幾種類型。

復(fù)合材料設(shè)計(jì)涉及多個(gè)變量的優(yōu)化及多層次設(shè)計(jì)的選擇。復(fù)合材料設(shè)計(jì)問題要求確定增強(qiáng)體的幾何特征（連續(xù)纖維、顆粒等）、基體材料、增強(qiáng)材料和增強(qiáng)體的微觀結(jié)構(gòu)以及增強(qiáng)體的體積分?jǐn)?shù)。要想通過對上述設(shè)計(jì)變量進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化是一件比較復(fù)雜的事情。數(shù)值優(yōu)化技術(shù)對材料設(shè)計(jì)問題提供了一種可行的替代方法。例如，對復(fù)合材料的層合板進(jìn)行設(shè)計(jì)，為沖擊式破碎機(jī) 使其強(qiáng)度達(dá)到要求，可利用有限元法并結(jié)合適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度準(zhǔn)則及本構(gòu)模型對其進(jìn)行材料及結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化；對復(fù)合材料殼體進(jìn)行設(shè)計(jì)，為使其穩(wěn)定性達(dá)到要求，可利用有限元法并結(jié)合相應(yīng)的失穩(wěn)模式及準(zhǔn)則對其進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。

5.復(fù)合材料都有哪些部分組成,各部分的作用是什么

一、復(fù)合材料的組成部分及作用是：

1、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)通常是一個(gè)相為連續(xù)相，稱為基體；基體的作用是將增強(qiáng)體粘合成整體并使復(fù)合材料具有一定的形狀，傳遞外界作用力、保護(hù)增強(qiáng)體免受外界的各種侵蝕破壞作用。當(dāng)然也決定復(fù)合材料的某些性能和加工工藝。

2、另一相是以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù)相中的分散相，與連續(xù)相相比，這種分散相的性能優(yōu)越，會(huì)使材料的性能顯著增強(qiáng)，故常稱為增強(qiáng)體 （也稱為增強(qiáng)材料、增強(qiáng)相等，功能復(fù)合材料中也稱功能體）。

3、相界面是一個(gè)具有一定厚度的，結(jié)構(gòu)隨組分而異、與基體和增強(qiáng)體明顯不同的新相。界面區(qū)的范圍是從增強(qiáng)體內(nèi)部性質(zhì)不同的一點(diǎn)開始，到基體內(nèi)整體性質(zhì)相一致的點(diǎn)之間的區(qū)域。 界面是基體和增強(qiáng)體之間連接的紐帶，是應(yīng)力及其他信息傳遞的橋梁。其結(jié)構(gòu)、性能以及結(jié)合強(qiáng)度等因素，直接關(guān)系到復(fù)合材料的性能。

二、復(fù)合材料的性能特點(diǎn)是：

1、比強(qiáng)度、比模量高；

2、良好的抗疲勞性能；

3、優(yōu)良的高溫性能；

4、減震性好；

5、破斷安全性好。

6.復(fù)合材料專業(yè)需要學(xué)習(xí)的專業(yè)課程有哪些

主要課程：材料復(fù)合原理、復(fù)合材料學(xué)、復(fù)合材料工藝設(shè)備、復(fù)合材料工廠設(shè)計(jì)概論、材料學(xué)概論、復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、高分子化學(xué)及物理、高分子物理、機(jī)械制圖、熱工基礎(chǔ)及設(shè)備、復(fù)合材料工藝學(xué)、復(fù)合材料聚合物基礎(chǔ)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、大學(xué)物理、無機(jī)化學(xué)。

如果是搞聚合物基復(fù)合材料，

需要學(xué)習(xí)高分子物理

高分子化學(xué)

環(huán)氧樹脂

不飽和樹脂

熱塑性樹脂

聚氨酯樹脂

玻璃纖維

碳纖維/石墨纖維

復(fù)合材料力學(xué)

材料力學(xué)

結(jié)構(gòu)力學(xué)

CAD

catia/UG/fiber SIM和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件

7.復(fù)合材料的界面定義是什么,包括哪些部分,有何特點(diǎn)

復(fù)合材料的界面是指基體與增強(qiáng)物之間化學(xué)成分有顯著變化的、構(gòu)成彼此結(jié)合的、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。

界面通常包含以下幾個(gè)部分：

基體和增強(qiáng)物的部分原始接觸面；

基體與增強(qiáng)物相互作用生成的反應(yīng)產(chǎn)物，此產(chǎn)物與基體及增強(qiáng)物的接觸面；

界面的效應(yīng)

(1)傳遞效應(yīng)

界面能傳遞力，即將外力傳遞給增強(qiáng)物，起到基體和增強(qiáng)物之間的橋梁作用。

(2)阻斷效應(yīng)

結(jié)合適當(dāng)?shù)慕缑嬗凶柚沽鸭y擴(kuò)展、中斷材料破壞、減緩應(yīng)力集中的作用。

(3)不連續(xù)效應(yīng)

在界面上產(chǎn)生物理性能的不連續(xù)性和界面摩擦出現(xiàn)的現(xiàn)象，如抗電性、電感應(yīng)性、磁性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性等。

(4)散射和吸收效應(yīng)

光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產(chǎn)生散射和吸收，如透光性、隔熱性、隔音性、耐機(jī)械沖擊及耐熱沖擊性等。

(5)誘導(dǎo)效應(yīng)

一種物質(zhì)（通常是增強(qiáng)物）的表面結(jié)構(gòu)使另一種（通常是聚合物基體）與之接觸的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)由于誘導(dǎo)作用而發(fā)生改變，由此產(chǎn)生一些現(xiàn)象，如強(qiáng)的彈性、低的膨脹性、耐沖擊性和耐熱性等

界面效應(yīng)是任何一種單一材料所沒有的特性，它對復(fù)合材料具有重要的作用。界面效應(yīng)既與界面結(jié)合狀態(tài)、形態(tài)和物理-化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，也與復(fù)合材料各組分的浸潤性、相容性、擴(kuò)散性等密切相關(guān)。