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复合材料中各组元的作用分析

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:基体是复合材料的重要组成部分之一,主要作用是利用其黏附特性固定和黏附增强体,将复合材料所受的载荷传递并分布到增强体上。因此在设计复合材料时,通常所选择的增强体的弹性模量应比基体高。以纤维增强复合材料为例,在外载作用下,当基体与增强体应变量相同时,基体与增强体所受载荷比等于两者的弹性模量比,弹性模量高的纤维可承受高的应力。

复合材料中各组元的作用分析

复合材料中能够对其性能和结构起决定作用的除了基体和增强体外,还包括基体与增强体间的界面。

基体是复合材料的重要组成部分之一,主要作用是利用其黏附特性固定和黏附增强体,将复合材料所受的载荷传递并分布到增强体上。基体的另一作用是保护增强体在加工和使用过程中免受环境因素的化学作用和物理损伤,防止诱发造成复合材料破坏的裂纹。同时,基体还能起到类似隔膜的作用,将增强体相互分开,这样即使个别增强体发生破坏断裂,其裂纹也不易从一个增强体扩展到另一个增强体。因此,基体对复合材料的耐损伤和抗破坏、使用温度极限以及耐环境性能等均起着十分重要的作用。正是由于基体与增强体的这种协同作用,才赋予了复合材料良好的强度、刚度和韧性等性能。

在结构复合材料中,增强体主要用来承受载荷。因此在设计复合材料时,通常所选择的增强体的弹性模量应比基体高。以纤维增强复合材料为例,在外载作用下,当基体与增强体应变量相同时,基体与增强体所受载荷比等于两者的弹性模量比,弹性模量高的纤维可承受高的应力。此外,增强体的大小、表面状态、体积分数及其在基体中的分布等对复合材料的性能同样具有很大的影响。(www.xing528.com)

基体与增强体之间的界面特性决定基体与复合材料之间结合力的大小。基体与增强体之间结合力的大小应适中,其强度只要足以传递应力即可。若结合力过大,则易使复合材料失去韧性;若结合力过小,则增强体和基体之间的界面在外载作用下易发生开裂。因此,须根据基体和增强体的性质来控制界面的状态,以获得适宜的界面结合力。此外,基体与增强体之间还应具有一定的相容性,即相互之间不发生反应。

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