引言

 

復(fù)合材料的定義有多種，大體而言，指的是兩種或多種不同性質(zhì)的材料用物理和化學(xué)方法在宏觀尺度上組成具有新性能的材料。

 

 本系列大體上參考《復(fù)合材料力學(xué)》，沈觀林等著，清華大學(xué)出版社。

 

文章盡量少地牽涉數(shù)學(xué)公式，以概念和觀點(diǎn)為主，并在最后增加了一些案例，說明復(fù)合材料力學(xué)是如何進(jìn)行分析的。

 

本人在復(fù)合材料力學(xué)分析的水平和經(jīng)驗(yàn)水平有限，希望大家能一起學(xué)習(xí)討論。

 

基本概念

 

復(fù)合材料這個(gè)概念并不新鮮，人類很早就開始使用復(fù)合材料，如古代使用的土坯磚就是由黏土和稻草（或麥稈）組成；此外，我們熟知的鋼筋混凝土、膠合板等，都是復(fù)合材料。

 

復(fù)合材料從應(yīng)用的角度大致可以分為2類：

• 功能復(fù)合材料，如導(dǎo)電、耐高溫?zé)g、磨阻等；

• 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，作為一種結(jié)構(gòu)件，具有高比強(qiáng)度或比剛度，我們這個(gè)系列主要討論的就是這類復(fù)合材料。

基本分類

結(jié)構(gòu)復(fù)合材料由基體材料和增強(qiáng)材料兩部分組成：

• 基體材料，主要起到連接、固定、傳遞、保護(hù)等作用，通常由樹脂、金屬和非金屬；

• 增強(qiáng)材料，核心作用，提供材料的剛度和強(qiáng)度。

復(fù)合材料相比金屬材料，復(fù)雜得多，具有很多特點(diǎn)，并且可設(shè)計(jì)。

 

復(fù)合材料按照增強(qiáng)材料的形式，大致分為3類：

• 顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，包括非金屬顆粒+非金屬基體（如混凝土）、金屬顆粒+非金屬基體（如固體火箭劑）和非金屬顆粒+金屬基體（金屬陶瓷）；

• 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，由于纖維比塊狀同樣材料的強(qiáng)度大得多，通過纖維增強(qiáng)，可極大提升比剛度和比強(qiáng)度；其中纖維通常有碳纖維、玻璃纖維、硼纖維、芳綸纖維等；基體通常有樹脂基體、金屬基體陶瓷基體和碳基體等；此外，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料按纖維形狀、尺寸可分為連續(xù)纖維、短纖維和纖維布等；

• 層合復(fù)合材料，通過兩層或多層不同的復(fù)合材料形成。

其中，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和層合復(fù)合材料是該系列討論的重點(diǎn)。

 

最后

 

本文簡要介紹了復(fù)合材料的基本概念和分類，下文將主要介紹常用的纖維、基體，及其應(yīng)用。

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