復合材料制備技術第四章復合材料的復合理論
一、復合材料 增強機制
1 、 顆粒增強復合材料增強機制
基體和顆粒共同承受外來載荷;顆粒起著阻礙基體位錯運動的作用,從而降低了位錯的移動性。另外,復合材料中的裂紋的擴展在顆粒前受阻,發生應力鈍化或擴展路徑發生偏轉,同樣可以消耗較多的斷裂能,提高材料的強度。

2、 彌散增強復合材料增強機制
基體是承受外來載荷的主要相;顆粒起著阻礙基體位錯運動的作用,從而降低了錯的流動性。另外,復合材料中的裂紋的擴展在顆粒前受阻,發生應力鈍化或擴展路徑發生偏轉,同樣可以消耗較多的斷裂能,提高材料的強度。

3.纖維(包括晶須、短纖維)復合材料增強機制基體通過界面將載荷有效地傳遞到增強相(晶須、纖維等),不是主承力相。[-page-]
纖維承受由基體傳遞來的有效載荷,主承力相。
受力分析如下:
假定:纖維、基體理想結合,且松泊比相同;在外力作用下,由于組分模量的不同產生了不同形變(位移),在基體上產生了剪切應變,通過界面將外力傳遞到纖維上。



二、復合材料的復合法則―混合定律?
1、混合定律 (不考慮界面效應時)
當復合材料滿足以下條件: (連續纖維增強)
(1)復合材料宏觀上是均質的,不存在內應力;
(2)各組分材料是均質的各向同性及線彈性材料;
(3)各組分之間粘結牢靠,無空隙,不產生相對滑移。
復合材料力學性能同組分之間的關系Xc = Xm Vm + XfVf 或 Xc = XfVf + Xm(1 - Vf) 式中: X:材料的性能,如強度、彈性模量、密度等;V:材料的體積百分比;下腳標 c、m、f 分別代表復合材料、基體和纖維。
2、連續纖維單向增強復合材料
彈性模量 、抗張強度、泊松比、剪切強度等性能均符合 混合定律。如果考慮界面效應,通常是在纖維的影響因子前面乘以一個系數。在平行于纖維長度方向的強度計算,主要考慮基體的強度和纖維與基體的結合強度。
3、短纖維增強復合材料
短纖維復合材料的強度與纖維長度的關系示意圖











































