复合材料学复习纲要

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复合材料学复习纲要

本复习纲要结合课本和老师所给复合材料学思考题内容编写，如有遗漏，敬请学霸指正补充。

第一章绪论

复合材料学的定义:复合材料是由两种和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。(ISO）多种定义的一种。

复合材料相的划分:

命名: “增强材料的名称+基体材料”复合材料如玻璃/环氧复合材料

分类：

复合材料的特点:

1.可设计性

2.材料与结构的同一性

3.发挥复合效应的优越性

4.材料性能对复合工艺的依赖性

复合材料的基体材料

金属基体的选择原则：

1.金属基复合材料的使用要求

工业集成电路需要高导热率、低膨胀系数和高比强度、比模量等金属基复合材料作为散热元件和基板。

2.金属基复合材料组成特点

颗粒增强铝基复合材料一般选用高强度的铝合金为基体，如A３65

3.基体金属与增强物的相容性

铁、镍元素在高温时能促使碳纤维石墨化,破坏了碳纤维的结构，使其丧失了原有的强度(相容性不好)

结构复合材料金属基体的分类:轻金属基体、耐热合金基体

常用金属基体材料：（＜450℃铝基和镁基)、(450℃～70０℃钛及钛合金）、(>1000℃镍基、铁基耐热材料和金属间)

功能金属基复合材料主要金属基体种类:纯铝及铝合金、纯铜及铜合金、银、铅、锌等金属。

常用陶瓷基体分类及常用基体材料:

1．氧化物陶瓷氧化铝和氧化锆

2.非氧化物陶瓷不含氧的氮化物、碳化物、硼化物和硅化物

3.玻璃硼硅玻璃、铝硅玻璃、高硅氧玻璃

4.玻璃铝锂硅、镁铝硅

无机凝胶材料的分类

水泥的分类:

按化学成分分：硅酸盐系、铝酸盐系、硫铝酸盐系、磷酸盐系

按混合分类法分：一般水泥、快硬高强水泥、水工水泥及耐侵蚀水泥、膨胀水泥、油井水泥及耐高温水泥、装饰水泥、地方性水泥

硅酸盐水泥生产、组成及硬化机理

“两磨一烧”

主要由以下四种矿物组成：

硅酸三钙( 3CaO·SｉO2,C3Ｓ)

硅酸二钙(2ＣaO·SiＯ2，Ｃ２S）

铝酸三钙（３CaＯ·AI2O３,Ｃ3A)

铁铝酸四钙（4CaO·A12０3·Ｆe2O3,Ｃ4ＡＦ）

硬化机理

水化和硬化过程，放热反应

镁质胶凝材料分类及原料

苛性苦土（MgO）主要原料是天然菱镁矿

苛性白云石（主要成分是MgＯ和CａCO3)。主要原料是天然白云石

不饱和聚酯树脂合成原理：

性能特点:

聚酯树脂的优点：

(１)工艺性良好,它能在室温下固化，常压下成型,工艺装置简单，这是与环氧、酚醛树脂相比最突出的优点。

(2）固化后的树脂综合性能良好，但力学性能不如酚醛树脂或环氧树脂。

（3）它的价格比环氧树脂低得多,只比酚醛树脂略贵一些。

不饱和聚酯树脂的缺点：

（1）固化时体积收缩率大；

(2)耐热性差等。

它很少用作碳纤维复合材料的基体材料,主要用于一般民用工业和生活用品中。

环氧树脂

酸酐固化原理

固化剂用量计算:

酚醛树脂的合成与固化

热固性酚醛树脂合成:加成反应、缩聚反应

热固性酚醛树脂的固化

A. 加热固化(160～250℃)

Ｂ.酸固化(室温固化）

热塑性酚醛树脂的合成与固化

常见热塑性塑料的结构和性能特点:

(１）聚乙烯(PE)

(２）聚丙烯（PP) 拉伸强度、弹性模量及硬度都优于HDPE

熔点为165~1７0℃,不受外力作用150℃也不变形

(3)聚氯乙稀(ＰＶC）结晶度在５％以下,软化点为8０℃,于130℃开始分解变色，

并析出氯化氢。

(４）聚苯乙烯(PS)

（5)ＡBS树脂

(1)聚酰胺(PA)、尼龙

(２）聚甲醛(POM）

（3）聚碳酸酯(PC)

(4）聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）

常见橡胶结构式、性能特点

(1)天然橡胶（NＲ)

不饱和烃、非极性橡胶、具有自补强性、良好的综合性能

（2)丁苯橡胶（SBR）

①丁苯橡胶具有中等

的弹性;②丁苯橡胶的强度：不能结晶,非自补强橡胶;③丁苯橡胶的耐磨性优于NR。

(3）顺丁二烯橡胶(BＲ）

优点：①弹性好,通用橡胶中最好的;②滞后损失和生热小,对轮胎有好处③低温性能好，玻璃化温度Ｔｇ为-10５℃,天然橡胶为-73℃，丁苯橡胶为-６０℃。④较好的耐磨性. 缺点：①拉伸强度和撕裂强度低于ＮR和SBR。②抗湿滑性不良,在车速高，路面平滑或湿路面使用轮胎易打滑（４)丁基橡胶（IIR）

①气密性，在通用胶中，ＩIR

气密性最好;②高阻尼性,即好的吸震性。

(５）乙丙橡胶

（１）乙丙橡胶的耐老化性：优异的耐臭氧老化性，好的耐热老化性能，优秀的耐天候老化性。(2)优秀的耐化学药品性(3）有卓越的耐水性(4）优异的电绝缘性能,体积电阻比NＲ和ＳBＲ高1~2个数量级。

（6)丁腈橡胶(ＮＢR）

(1)NBR的极性与丙烯腈含量

市售NＢR的丙烯腈含量从15％~35%，随CAＮ含量增大，分子极性增大,分子间的作用力增大,内聚能密度增大（2)随ＣAN含量增大，NBR的耐热氧、臭氧、天候等老化性都会提高。一般的NＢR的耐热老化性略比ＳBR好。（3)丁腈橡胶的耐油性在通用胶中NBR的耐非极性介质最好。

(７)氯丁橡胶

2-氯-１,３-丁二烯CＨ2=CＣl-CH=CH2的乳液聚合物。（1)氯丁橡胶的反应性低于NR、BR、SＢR、NBR等二烯类橡胶(２)氯丁橡胶的力学性能ＣR比ＮR容易结晶,有良好的自补强性，再加上它的极性分子间的作用力较大，所以CR的力学性能比较好，与NR对比,未补强的拉伸强度比NR高,补强的则不如ＮR，综合力学性能还是不如ＮR好。

(3）具有阻燃性

各配合剂的作用：

?硫化剂是一类将橡胶由线型分子转变为网状大分子的物质,转变过程称为硫化。

?促进剂不仅大大地缩短了硫化时间，减少了硫黄用量,降低了硫化温度,节省了能耗,提

高了硫黄利用率,而且橡胶的工艺性能和物理机械性能也显著提高。

?增塑剂,降低分子链之间的作用力使粉末状配合剂与生胶很好的浸润,从而改善炼胶工

艺,使配合剂分散均匀，混炼时间缩短，耗能低,并能减小混炼过程中的生热现象;

增加胶料的可塑性、流动性、粘着性，便于压延、挤出和成型等工艺。

第三章

增强材料:在复合材料中，凡是能提高基体材料力学性能的物质,均称为增强材料。

增强材料有纤维状增强材料、片状增强材料、颗粒状增强材料

玻璃纤维的分类

以玻璃原料成分分类:以含碱量来分

无碱玻璃纤维（通称E玻纤）纤维强度较高,耐热性和电性能优良,能抗大气侵蚀,

化学稳定性也好(但不耐酸）,最大的特点是电性能好,因此也把它称做电气玻璃。

中碱玻璃纤维（C玻纤）耐酸性好,但强度不如E玻璃纤维高

特种玻璃纤维

AR玻璃纤维

Ｅ－CR玻璃耐水性比无碱玻纤改善７~8倍,耐酸性比中碱玻纤也优越不少D玻璃介电强度好的低介电玻璃纤维

以单丝直径分类

粗纤维:３０μｍ;

初级纤维:2０μm；

中级纤维：10～20μm；

高级纤维:3～10μm(亦称纺织纤维);

超细纤维: ?4μｍ

以纤维外观分类?有连续纤维，其中有无捻粗纱及有捻粗纱(用于纺织）、短切纤维、空心玻璃纤维、玻璃粉及磨细纤维等。

以纤维特性分类??根据纤维本身具有的性能可分为：高强玻璃纤维、高模量玻璃纤维、耐高温玻璃纤维、耐碱玻璃纤维、耐酸玻璃纤维、普通玻璃纤维(指无碱及中碱玻璃纤维)

玻璃纤维高强的原因

微裂纹理论:

玻璃在制造过程中引入许多微裂纹,受力后裂纹尖端应力集中。当应力达到一定值时，裂纹扩展,玻璃被破坏。微裂纹尺寸越大,越多，应力集中越严重,导致强度越低。

块状玻璃比玻璃纤维尺寸大，其内部和表面存在微裂纹的概率更大,所以块状玻璃比玻璃纤维的强度低得多。

分子取向理论:

玻纤在制备过程中,受到定向牵引力作用,分子排列更规整，所以玻纤强度更大

影响玻璃纤维强度的因素:

玻纤的拉伸强度随直径变细增加。

玻璃纤维拉伸强度随长度增加显著下降。

玻纤的强度与化学成分关系密切

放时间对纤维强度的影响—纤维的老化

玻璃纤维织物的品种：玻璃纤维纱、玻璃纤维布、玻璃纤维毡、玻璃纤维带等。

玻璃纤维的制造方法主要有坩埚法和直接熔融法（池窑法）

拉丝过程:

坩埚法：铂金坩埚是一个小型的电加热玻璃熔窑,用来将玻璃球熔化成玻璃液,然后从铂金坩埚底部漏板的小孔中流出,拉制成玻璃纤维。拉丝机的机头上套有卷筒，由马达带

动作高速转动。将玻璃纤维端头缠在卷筒上后,由于卷筒的高速转动使玻璃液高速度地从铂金坩埚底部的小漏孔中拉出,并经速冷而成玻璃纤维。

池窑法是将玻璃配合料直接投入窑内熔融、澄清、均化后,经铂铑漏板之漏孔流出，根据制品性能要求，单丝被涂敷不同类型的浸润剂,单丝集束或分槽集束后,被拉丝机卷绕成丝饼

与坩埚法相比，池窑法省去了制球及二次熔化的过程。因此，用池窑法生产玻璃纤维时所消耗的能量,比坩埚法要节约50%左右，其玻璃化学稳定性和热稳定性好,作业稳定,产量高。

浸润剂的作用?（１)原丝中的纤维不散乱而能相互粘附在一起；

（2）防止纤维间的磨损;?（3）原丝相互间不粘结在一起；

(4)便于纺织加工等。

浸润剂的种类

常用:石蜡乳剂(纺织型)、聚醋酸乙烯酯（增强型）

去除纺织型浸润剂的方法:

热处理、溶液洗涤法

碳纤维Carbｏn fiber,CF)是由不完全的石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多晶的新型无机非金属材料

按原丝种类分:聚丙烯腈基CF,沥青基ＣＦ、粘胶基ＣF

按力学性能分类:通用级ＣF、高性能CF(高强、超高强、高模、超高模)

按应用领域分类:商品级CF,宇航级CF

按功能分类：导电CF,耐磨CF,耐火CF，活性CＦ

碳纤维的制造方法：气相法、有机纤维碳化法(常用）

制造阶段包括:①拉丝②牵伸③预氧化④碳化(乱层石墨结构)⑤石墨化(石墨片层结构）碳纤维的性能特点:

1.力学性能

强度高(s=１.4~2.５GPａ），模量大(Ｅ=（2.５~4.6）×1０2ＧPａ

2. 物理性能

①密度小(r≈1．5~２.0g/ｃm３）;②耐温性好(250~200０℃)；

③热膨胀系数(平行纤维轴为负，垂直纤维轴为正)；

④导电性好;⑤自润滑性

３. 化学性能

①氧化性(200 ℃以上在空气中氧化)

②耐腐蚀性好（耐酸碱、耐水）

芳纶的性能特点:

力学性能：拉伸强度高、冲击性能好、弹性模量高、断裂伸长在3%左右、抗压性能低、高的比强度与比模量。

芳纶纤维的热稳定性:良好的热稳定性、热膨胀系数具有各向异性

芳纶纤维的化学性能：良好的耐介质性能、对紫外线较敏感

ＰＰTＡ的制造过程:

第一阶段：对苯二胺与对苯二甲酸酰氯缩聚成聚对苯二甲酰对苯二胺（ＰＰTA);

第二阶段:将聚合体溶解在溶剂中再进行纺丝,制成所需要的纤维材料。

处理玻璃纤维表面的作用机制:

沃兰:1．沃兰水解2。玻璃纤维表面吸水,生产羟基3与吸水的玻璃纤维表面反应

硅烷:1.有机硅烷水解,生产醇硅２.玻璃纤维表面吸水，生产羟基3.醇硅与吸水的玻璃纤维表面反应

碳化硅纤维是以碳和硅为主要组分的一种陶瓷纤维。具有良好的高温性能、高强度、高模量和化学稳定性。

主要制造方法有:

化学气相沉积法(ＣVD法)

烧结法（有机聚合物转化法)

强度与韧性接近于硼纤维/优良的耐热性能/良好的耐化学性能/具有良好的吸波性能

硼纤维是一种将硼元素通过高温化学气相法沉积在钨丝或其它纤维表面制成的高性能增强纤维，具有很高的比强度和比模量,是制造金属复合材料最早采用的高性能纤维。制造方法：高温化学气相法

度高、模量高。

空气200℃左右性能基本不变

在室温下,化学稳定性好,但表面具有活性

硼纤维密度小

直径大(10０μｍ，140 μm，20０μｍ），大直径纤维综合性能好，并有利于降低价格，但直径大,缺陷多

晶须是在人工控制条件下生长的细小单晶,直径0.2-1μm,长度为数十微米。其缺陷少,强度高。

玻璃纤维表面处理方法：

前处理法：促使纤维和树脂浸润与粘接的增强型浸润剂代替纺织型浸润剂,在玻璃纤维抽丝过程中,涂覆到玻璃纤维上。纤维经处理剂浸渍、水洗、烘干,使玻璃纤维表面上覆上一层处理剂。

后处理法：先除去拉丝过程涂覆在玻璃纤维表面的纺织浸润剂。纤维经处理剂浸渍、水洗、烘干,使玻璃纤维表面上覆上一层处理剂。

迁移法：将化学处理剂加入到树脂胶粘剂中，在纤维浸胶过程中,处理剂与经过热处理后的纤维接触，当树脂固化时产生偶联作用

碳纤维表面处理:

氧化、沉积、电聚合与电沉积、等离子体处理

第四章填料

填料是用以改善复合材料性能，并能降低成本的固体添加剂。

填料的主要有如下作用：

低成型制件的收缩率，提高制品的尺寸稳定性;提高制品的光洁度、平滑性；

填料是树脂粘度有效的调节剂

可满足不同性能要求

可提高颜料的着色效果

某些填料具有极好的光稳定性和耐化学腐蚀性。

有增容作用,可降低成本，提高产品在市场上的竞争能力。

填料的作用机理：

由于填料的存在，基体材料的分子链就不能再占据原来的全部空间，使得相连的链段在某种程度上被固定化,并可能引起基体聚合物的取向。由于填料粒子的尺寸稳定性，在填充的聚合物中，聚合物界面区域的分子链运动受到限制，而使玻璃化温度上升,热变形温度提高，收缩率降低,弹性模量、硬度、刚度、冲击强度提高。

（友情补充)触变现象是指加有触变剂的树脂胶液,在静态时不易流动，受到外力时就易流动，除去外力后,又变为不易流动的现象

第五章复合材料的界面

界面指基体与增强物之间化学成分有显著变化的,构成彼此结合的，能起载荷传递作用的微小区域。

界面理论：

（1）界面浸润性理论：认为填充剂被液态树脂良好浸润是非常重要的，若浸润不好会在界面上产生孔隙,易使应力集中而使复合材料开裂，如果两组组分完全浸润,则树脂与填充剂之间的黏结强度将超过基体的内聚强度。

(2）化学键理论：认为要使两相之间实现有效的结合，两相表面应含有能相互发生化学反应的活性官能团,通过它们的反应以化学键结合形成界面。

(3）物理吸附理论：认为增强体与基体之间结合属于机械咬合和基于次价键的物理吸附。偶联剂的作用主要是促进基体与增强体表面完全浸润。

(4)过渡层理论：变形层理论、优先吸附理论和柔性层理论

（5）拘束层理论：认为界面区的弹性模量介于基体与增强体之间时，可很均匀地传递应力。

(6)扩散理论

（7)减弱界面局部应力作用理论

界面的类型：

界面结合方式可分为4类：

化学结合,它是由金属基体与增强体两相之间发生界面反应形成化学键,由化学键提供结合力；

物理结合，它是以范德华力结合；

扩散结合，它是指基体与增强体虽无界面反应但发生原子的相互扩散作用,该作用也可提供一定的结合力；

机械结合,它是指某些增强体表面粗糙,当与熔融的金属基体浸润而凝固后，出现机械的咬合作用

金属基复合材料的界面是以化学结合为主，有时也会几种界面结合方式并存。

物理方面的不稳定因素主要是：在高温条件下增强体与基体之间的熔融

化学方面的不稳定性主要与复合材料在加工使用过程中的界面化学反应有关。它包括连续式界面反应、交换式界面反应和暂稳态界面变化等现象

连续式界面反应对复合材料力学性能的影响最大。

交换式界面反应的不稳定因素主要出现在含有两种或两种以上元素的合金基体

暂稳态界面变化是由于增强体表面局部存在氧化膜

陶瓷基复合材料的界面结合方式：与金属基复合材料基本相同。包括化学结合、物理结合、机械结合和扩散结合

界面反应类型:

体与增强体材料之间不生成化合物，只形成固溶体。

若在界面形成化合物,当其达到一定的厚度时，复合材料的强度可能会大幅度降低。

界面的控制

改变增强体表面的性质

向基体添加特定的元素

第六章聚合物基复合材料

根据基体种类不同，可将ＧFＲP分成三类:

玻璃纤维增强环氧树脂:综合性能最好。界面剪切强度最高,机械强度高尺寸稳定性

最好，很少发生鼓泡现象

玻璃纤维增强酚醛树脂:耐热性最好。耐高温，耐烧蚀，耐电弧性,价格比较便宜。性能较脆，机械强度不如环氧树脂。尺寸不稳定,收缩率大对人体皮肤有刺激作用

玻璃纤维增强聚酯树脂:加工性能好，透光性好，价格很便宜,固化时收缩率大，耐酸、碱性差些

共性缺点：刚性差。耐热性较差。导热性也很差。易老化。

玻璃纤维增强热塑性复合材料:FＲTP具有易于加工,利于环保，价格较低等优势,具有更

轻的比重,蠕变性大大改善。

高强度、高模量纤维增强塑料主要指以环氧树脂为基体，以各种高强度、高模量的纤维(包括碳纤维、硼纤维、芳香族聚酰胺纤维、各种晶须等）做为增强材料的高强度、高模量纤维增强塑料。(比重轻、强度高、模量高和低的热膨胀系数。)

第七章

金属基复合材料

与传统的金属材料相比，具有较高的比强度与比刚度;

与树脂基复合材料相比，它又具有优良的导电性与耐热性;

与陶瓷基材料相比，它又具有高韧性和高冲击性能。

优点:

组织结构和性能的可设计性和可控制性强

高比模量、高比强度、高刚性

膨胀系数可控(比较小）、尺寸稳定性好

高温性能较好(与基体合金相比)

耐磨损性质好

导电、导热性优异

缺点:

塑性和韧性较低

疲劳性能不够理想

复合材料表面增强颗粒脱粘带来的危害

腐蚀问题复杂

焊接工艺难度大

价格较高

金属基复合材料是以金属为基体,以高强度的第二相为增强体而制得的复合材料

陶瓷基复合材料：

耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低

致命点：脆性

第八章其他复合材料简介

混杂纤维增强复合材料:指由两种或两种以上的连续纤维增强同一种树脂基体的复合材料。包括混杂纤维增强复合材料和混合基体复合材料。

功能复合材料

仿生复合材料

纳米复合材料：指分散相尺度至少有一维小于１00ｎm的复合材料

纳米效应

复合材料力学上机编程作业(计算层合板刚度)要点

复合材料力学上机编程作业学院：School of Civil Engineering专业：Engineering Mechanics 小组成员信息：James Wilson（2012031890015）、Tau Young（2012031890011）复合材料力学学了五个星期，这是这门课的第一次编程作业。我和杨涛结成一个小组，我用的是Fortran编制的程序，Tau Young用的是matlab编制。其中的算例以我的Fortran计算结果为准。Matlab作为可视化界面有其独到之处，在附录2中将会有所展示。作业的内容是层合板的刚度的计算和验算，包括拉伸刚度A、弯曲刚度D以及耦合刚度B。首先要给定层合板的各个参数，具体有：层合板的层数N；各单层的弹性常数 E1、E2、υ21、G12；各单层对应的厚度；各单层对应的主方向夹角θ。然后就要计算每个单层板的二维刚度矩阵Q，具体公式如下： υ12=υ21E2 E1；Q11=E11-υ12υ21；Q22=E21-υ12υ21；Q12=υ12E1； 1-υ12υ21Q66=G12 得到Q矩阵后，根据课本上讲到的Q=(T-1)TQ(T-1)得到Q。然后根据z坐标的定义求出z0到zn，接下来，最重要的一步，根据下式计算A、B、D。 n??Aij=∑(Qij)k(zk-zk-1) k=1??1n22?Bij=∑(Qij)k(zk-zk-1) 2k=1??1n33?Dij=∑(Qij)k(zk-zk-1)3k=1? 一、书上P110的几个问题可以归纳为以下几个类型。

第 1 页共 1 页（4）6层反对称角铺设层合板（T5-10）第 2 页共 2 页

结构动力学读书笔记

《结构动力学》读书报告学院专业学号指导老师 2013 年 5月 28日

摘要：本书在介绍基本概念和基础理论的同时，也介绍了结构动力学领域的若干前沿研究课题。既注重读者对基本知识的掌握，也注重读者对结构振动领域研究发展方向的掌握。主要容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构动力学的前沿研究课题。侧重介绍单自由度体系和多自由度体系，重点突出，同时也着重介绍了在抗震中的应用。 1 概述 1.1结构动力学的发展及其研究容：结构动力学，作为一门课程也可称作振动力学，广泛地应用于工程领域的各个学科，诸如航天工程，航空工程，机械工程，能源工程，动力工程，交通工程，土木工程，工程力学等等。作为固体力学的一门主要分支学科，结构动力学起源于经典牛顿力学，就是牛顿质点力学。质点力学的基本问题是用牛顿第二定律来建立公式的。牛顿质点力学，拉格朗日力学和哈密尔顿力学是结构动力学基本理论体系组成的三大支柱。经典动力学的理论体系早在19世纪中叶就已建立，。但和弹性力学类似，理论体系虽早已建立，但由于数学求解上的异常困难，能够用来解析求解的实际问题实在是少之又少，能够通过手算完成的也不过仅仅限于几个自由度的结构动力体系。因此，在很长一段时间，动力学的求解思想在工程实际中并未得到很好的应用，人们依然习惯于在静力学的畴用静力学的方法来解决工程实际问题。随着汽车，飞机等新时代交通工具的出现，后工业革命时代各种大型机械的创造发明，以及越来越多的摩天大楼的拔地而起，工程界日新月异的发展和变化对工程师们提出了越来越高的要求，传统的只考虑静力荷载的设计理念和设计方法显然已经跟不上时代的要求了。也正是从这个时候起，结构动力学作为一门学科，也开始受到工程界越来越高的重视，从而带动了结构动力学的快速发展。结构动力学这门学科在过去几十年来所经历的深刻变革，其主要原因也正是由于电子计算机的问世使得大型结构动力体系数值解的得到成为可能。由于电子计算机的超快速度的计算能力，使得在过去凭借手工根本无法求解的问题得到了解决。目前，由于广泛地应用了快速傅立叶变换（FFT），促使结构动力学分析发生了更加深刻地变化，而且使得结构动力学分析与结构动力试验之间的相互关系也开始得以沟通。总之，计算机革命带来了结构动力学求解方法的本质改变。作为一门课程，结构动力学的基本体系和容主要包括以下几个部分：单自由度系统结构动力学，；多自由度系统结构动力学，；连续系统结构动力学。此外，如果系统上所施加的动力荷载是确定性的，该系统就称为确定性结构动力系统；而如果系统上所施加的动力荷载是非确定性的，该系统就称为概率性结构动力系统。 1.2主要理论分析结构的质量是一连续的空间函数，因此结构的运动方程是一个含有空间坐标和时间的偏微分方程，只是对某些简单结构，这些方程才有可能直接求解。对于绝大多数实际结构，在工程分析中主要采用数值方法。作法是先把结构离散化成为一个具有有限自由度的数学模

结构动力学心得汇总

结构动力学学习总结

通过对本课程的学习，感受颇深。我谈一下自己对这门课的理解：一．结构动力学的基本概念和研究内容随着经济的飞速发展，工程界对结构系统进行动力分析的要求日益提高。我国是个多地震的国家，保证多荷载作用下结构的安全、经济适用，是我们结构工程专业人员的基本任务。结构动力学研究结构系统在动力荷载作用下的位移和应力的分析原理和计算方法。它是振动力学的理论和方法在一些复杂工程问题中的综合应用和发展，是以改善结构系统在动力环境中的安全和可靠性为目的的。高老师讲课认真负责，结合实例，提高了教学效率，也便于我们学生寻找事物的内在联系。这门课的主要内容包括运动方程的建立、单自

由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构抗震计算及结构动力学的前沿研究课题。既有线性系统的计算，又有非线性系统的计算；既有确定性荷载作用下结构动力影响的计算，又有随机荷载作用下结构动力影响的随机振动问题；阻尼理论既有粘性阻尼计算，又有滞变阻尼、摩擦阻尼的计算，对结构工程最为突出的地震影响。二．动力分析及荷载计算 1.动力计算的特点动力荷载或动荷载是指荷载的大小、方向和作用位置随时间而变化的荷载。如果从荷载本身性质来看，绝大多数实际荷载都应属于动荷载。但是，如果荷载随时间变化得很慢，荷载对结构产生的影响与

静荷载相比相差甚微，这种荷载计算下的结构计算问题仍可以简化为静荷载作用下的结构计算问题。如果荷载不仅随时间变化，而且变化很快，荷载对结构产生的影响与静荷载相比相差较大，这种荷载作用下的结构计算问题就属于动力计算问题。荷载变化的快与慢是相对与结构的固有周期而言的，确定一种随时间变化的荷载是否为动荷载，须将其本身的特征和结构的动力特性结合起来考虑才能决定。在结构动力计算中，由于荷载时时间的函数，结构的影响也应是时间的函数。另外，结构中的内力不仅要平衡动力荷载，而且要平衡由于结构的变形加速度所引起的惯性力。结构的动力方程中除了动力荷载和弹簧力之外，还要引入因其质量产生的惯性力和耗散能量的阻尼力。而

《复合材料工艺与设备》课程介绍

《复合材料工艺与设备》课程介绍一、课程简介《复合材料工艺与设备》是复合材料与工程专业复合材料方向的一门主要的专业课，其主要任务是使学生掌握复合材料研究与生产中的各种成型工艺方法、成型工艺原理、复合材料工艺配方设计等方面的系统知识。通过本科程学习，要求学生掌握复合材料的基本性质、原材料的选用、各种典型成型工艺的主要工艺过程与复合原理，并了解这些工艺的主要成型设备。掌握各成型工艺制品的主要性质及其在实际生活中的应用。该课程的学习对本专业其他专业课的学习具有重要的关联作用。课程的主要教学内容包括： 1、热固性树脂基复合材料的生产工艺与设备要求学生掌握手糊成型、夹层结构成型、模压成型等各种热固性树脂基复合材料成型工艺的原材料选择、工艺特点、成型工艺原理和过程。了解这些成型工艺的发展概况和成型设备。 2、热塑性树脂基复合材料的生产工艺与设备要求学生掌握树脂基体的成型性能、聚合物熔体的流变行为、聚合物的结晶和定向。掌握挤出成型、注射成型及片状模塑料冲压成型等热塑性树脂基复合材料的成型工艺的工艺原理、工艺过程。了解热塑性树脂基复合材料的发展，成型工艺的发展概况和成型设备。 3、无机非金属基复合材料成型工艺及设备掌握短纤维增强水泥的制造工艺、水泥对玻璃纤维的微观侵蚀机理等。了解纤维增强水泥基复合材料的发展概况和纤维水泥的增强机理。了解石膏基和陶瓷基复合材料的发展概况、成型工艺与成型设备。 4、金属基复合材料成型工艺及设备了解金属基复合材料的发展概况和复合工艺。本课程的实验教学内容共有共有两个实验项目，包括不饱和聚酯树脂粘度的测定和手糊玻璃钢板。通过本课的教学，掌握树脂基复合材料典型成型工艺如手糊成型工艺、夹层结构成型、模压成型、层压、缠绕、拉挤成型、注射成型等工艺的原材料选用、主要工艺过程与复合原理，了解这些成型工艺的发展概况和成型设备。掌握纤维增强水泥基复合材料的分类、特点、缺陷及应用，短纤维增强水泥的制造工艺、

复合材料力学设计作业1

1、为什么结构复合材料中增强材料的形态主要为纤维？ 2、简述树脂基复合材料的优点和缺点？ 3、为什么新一代客机中复合材料用量会大幅提高？其复合材料零部件主要用到复合材料的哪些优点？ 4、为什么卫星中采用了较多的复合材料？答：1、利用复合材料的各种良好的力学性能用于制造结构的材料，称为结构复合材料，它主要有基体材料和增强材料两种组分组成。其中增强材料承受主要载荷，提供复合材料的刚度和强度，基本控制其力学性能；基体材料固定和保护增强纤维，传递纤维间剪力和防止纤维屈曲，并改善复合材料的某些性能。用以加强制品力学性能或其他性能的材料，在橡胶工业中又称补强剂。分纤维状和粒状材料两种。增强材料的增强效应取决于与被增强材料的相容性，为增进相容能力，有些增强材料在使用前需要进行表面处理。对粒状增强材料，尚需考虑其表面积（决定于粒径、形状和孔隙度）。据报道，平均粒径在0.2μm以下的增强材料，随粒径的减小，制品的模量、抗张强度、屈服强度和伸长率均有所增加。平均粒径较大的增强材料，由于粒径分布的不同其结果不一致。所以，结构力学复合材料力学性能难以控制。增强材料就象树木中的纤维，混凝土中的钢筋一样，是复合材料的重要组成部分，并起到非常重要的作用。例如在纤维增强复合材料中，纤维是承受载荷的组元，纤维的力学性能决定了复合材料的性能。所以说结构复合材料中增强材料的形态主要为纤维。 2、树脂基复合材料的优点：1）比强度高、比模量大2）耐疲劳性能好3）阻尼减震性能好4）破损安全性好5）耐化学腐蚀性好6）树脂基复合材料是一种优良的电气绝缘材料，电性能好7）树脂基复合材料热导率低、线膨胀系数小，优良的绝热材料，热性能良好。树脂基复合材料的缺点：1)树脂基复合材料的耐热性较低2）材料的性能分散性大。 3、用复合材料设计的飞机结构，可以推进隐身和智能结构设计的发展，有效地减少了机体结构重量，提高了飞机运载能力，降低了发动机油耗，减少了污染排放，提高了经济效益；复合材料优异的抗疲劳和耐介质腐蚀性能，提高了飞机结构的使用寿命和安全性，减少了飞机的维修成本，从而提高了飞机结构的全寿命期（是指结构从论证立项开始，有设计研制、生产研制、销售服务、使用运行、维护修理，一直到报废处理的整个寿命期)经济性；复合材料结构有利于整个设计与整体制造技术的应用，可以减少结构零部件的数量，提高结构的效率与可靠性，降低制造和运营成本，并可明显改善飞机气动弹性特性，提高飞机性能。 4、正火箭导弹与航天器均要求结构重量轻,强度高。复合材料不仅兼备这两种优点,而且还具有一些金属材料无法比拟的优良性能。卫星结构用复合材料具有重量轻、比刚度、比强度高等特点。其碳纤维复合材料构件还具有弹性模量、热膨胀系数可设计等特点，对卫星结构件的应用具有材料可设计的特色。

高中化学《复合材料力学》教学大纲

《复合材料力学》教学大纲课程编号：课程名称：复合材料力学/ Mechanics of Composite Materials 学时/学分：32/2 先修课程：工程力学适用专业：复合材料与工程开课学院（部）、系(教研室)：材料科学与工程学院复合材料系一、课程的性质与任务复合材料力学是复合材料与工程专业的专业必修课，是为培养复合材料与工程专业高质量专门人才服务的。通过本课程的学习，要使学生获得： 1．复合材料的结构、特点、优点与缺点 2．单层板的刚度与强度 3．单层板的细观力学 4．层合板的刚度与强度等复合材料力学的基础理论知识，为复合材料结构设计、复合材料产品设计奠定理论基础。在传授复合材料力学知识的同时，要通过各个教学环节逐步培养学生根据复合材料各向异性、可设计性的特点，初步掌握复合材料设计的基本原理和综合运用所学知识去分析和进行复合材料设计的能力。二、课程的教学内容、基本要求及学时分配（一）教学内容 1．复合材料的结构、特点、优点与缺点复合材料的结构：复合材料的结构层次，单层板的概念，双向板的概念，单层材料设计、层合板设计和结构设计的概念。复合材料的特点：复合材料的各向异性和非均质性概念，复合材料的可设计性、材料与结构的同一性、结构设计包括材料设计、材料性能对复合工艺的依赖性的概念。复合材料的优点与缺点：比强度、比模量的定义，疲劳性能、减振性能、破损安全性能、耐化学腐蚀性能、电性能、热性能的特点，复合材料模量、层间性能、性能离散性大等概念。 2．单层的刚度与强度单层板的正轴刚度：正轴与偏轴的概念，单层板的正轴应力-应变关系，柔度与刚度的定义，柔度、刚度与工程弹性常数的关系。单层板的偏轴刚度：应力转换和应变转换公式，单层板的偏轴下的应力-应变关系式，应变-应力关系式的确定，偏轴工程弹性常数与正轴弹性常数的转换关系。单层板的强度：单层板的基本强度的概念，最大应力准则和最大应变准则公式，蔡-希尔（Tasi-Hill）强度准则和霍夫曼（Hoffman）准则强度条件，蔡-吴（Tsai-Wu）张量准则，单层板强度的计算方法。 3．单层板的细观力学细观力学：复合材料细观力学，复合材料宏观力学的概念，材料力学方法，弹性力学方

复合材料力学大作业

复合材料力学上机作业（2013年秋季）班级力学C102 学生姓名赵玉鹰学号105634 成绩河北工业大学机械学院 2013年12月30日

作业1 单向板刚度及柔度的计算一、要求（1）选用FORTRAN 、VB 、MAPLE 或MATLAB 编程计算下列各题；（2）上机报告内容：源程序、题目内容及计算结果；（3）材料工程常数的数值参考教材自己选择；（4）上机学时：2学时。二、题目 1、已知单层板材料工程常数1E ，2E ，12G ，计算柔度矩阵[S ]和刚度矩阵[Q ]。（玻璃/环氧树脂单层板材料的MPa 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ，MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ，MPa 1001=σ，MPa 302-=σ，MPa 1012=τ） ●Maple 程序 > restart: > with(linalg): > E[1]:=3.9e10: > E[2]:=1.3e10: > G[12]:=0.42e10: > mu[21]:=0.25: > mu[12]:=E[1]*mu[21]/E[2]: > Q[11]:=E[1]/(1-mu[12]*mu[21]): > Q[12]:=mu[12]*E[2]/(1-mu[12]*mu[21]): > Q[13]:=0: > Q[21]:=Q[12]: > Q[22]:=E[2]/(1-mu[12]*mu[21]): > Q[23]:=0: > Q[31]:=Q[13]: > Q[32]:=Q[23]: > Q[33]:=G[12]: >Q:=evalf(matrix(3,3,[[Q[11],Q[12],Q[13]],[Q[21],Q[22], Q[23]],[Q[31],Q[32],Q[33]]]),4);

复合材料工艺及设备-教学大纲

《复合材料工艺及设备》课程简介及教学大纲1．课程简介《复合材料工艺及设备》课程简介课程代码：613010421学分：1 总学时：16 课程性质：专业限选课先修课程：高分子物理、高分子化学授课对象：材料科学与工程专业本科生内容提要：复合材料是由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多组分固体材料。复合材料的组分材料虽然保持其相对独立性，但复合材料的性能却不是组分材料的简单加和，有着重要的改进。在复合材料中，通常有一相为连续的相，成为基体；另外一相为分散的相，称为增强材料。通过该课程的学习，使学生掌握复合材料的制备原理和生产过程、工艺流程的共性和特点，使学生对复合材料材料的性能、生产过程和应用有较全面地了解。 2．教学大纲《复合材料工艺及设备》教学大纲一、课程性质与教学目的本课程是针对材料类专业本科生而开设专业限选课。过对本课程的学习，使学生了解复合材料的基本知识、基体和增强体种类和特点，聚合物基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料的特点、制备和应用。二、基本要求通过本课程的学习，学生应对复合材料的发展概况有一个基本的了解，掌握复合材料的基本知识，包括增强原理，基体、增强体材料，复合材料的界面，熟悉各类复合材料的制备方法、性能特点和应用。三、教学内容及教学要求第1章绪论（3学时掌握） 1.1复合材料发展概况 1.2复合材料的基本性能

1.3复合材料的成型工艺 1.4 选择成型方法的原则第2章手糊成型工艺及设备（3学时掌握） 2.1原材料的选择 2.2手糊成型模具与脱模剂 2.3手糊成型工艺过程 2.4 喷射成型工艺及设备第3章夹层成型工艺及设备（2学时掌握） 3.1概述 3.2蜂窝夹层结构制造工艺及设备 3.3泡沫塑料夹层结构制造工艺及设备第4章模压成型工艺及设备（2学时掌握） 4.1概述 4.2模压料 4.3模压工艺及设备第5章层压工艺及设备（2学时理解） 5.1概述 5.2胶布制备工艺及设备 5.3层压工艺及设备第6章缠绕成型工艺及设备（2学时理解） 6.1概述 6.2芯模 6.3缠绕规律 6.4 缠绕工艺及设备第7章注射成型工艺及设备（2学时理解） 7.1 概述 7.2 热塑性树脂基复合材料注射成型工艺 7.3 热固性树脂基复合材料注射成型工艺四、学时分配五、习题及自学要求

2013秋复合材料力学上机作业

《复合材料力学》课程上机指导书（力学101，力学C101-2）河北工业大学机械学院力学系 2013年9月

目录作业1单向板刚度及柔度的计算(2学时) (1) 作业2单向板的应力、应变计算(2学时) (2) 作业3绘制表观工程常数随的变化规律(3学时) (3) 作业4绘制强度准则的理论曲线(包络线)(3学时) (4) 作业5层合板的刚度计算(3学时) (5) *作业6层合板的强度计算(4学时) (6) 附录作业提交说明……………………………………………. . 7 注：带“*”的题目可作为自愿选做题。

作业1 单向板刚度及柔度的计算一、要求（1）选用FORTRAN 、VB 、MAPLE 或MATLAB 编程计算下列各题；（2）上机报告内容：源程序、题目内容及计算结果；（3）材料工程常数的数值参考教材自己选择；（4）上机学时：2学时。二、题目 1、已知单层板材料工程常数1E ，2E ，12G ，计算柔度矩阵[S ]和刚度矩阵[Q ]。（玻璃/环氧树脂单层板材料的MPa 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ， MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ， MPa 1001=σ，MPa 302-=σ，MPa 1012=τ） 2、已知单层板材料工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，计算柔度矩阵][S 和刚度矩阵][Q 。（M P a 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ，MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ，?=30θ）

作业2 单向板的应力、应变计算一、要求 1、选用FORTRAN 、VB 、MAPLE 或MATLAB 编程计算下列各题； 2、上机报告内容：源程序、题目内容及计算结果； 3、材料工程常数的数值参考教材自己选择； 4、上机学时：2学时。二、题目 1、已知单向板的应力x σ、y σ、xy τ，工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，求x ε、 y ε、xy γ；1σ、2σ、12τ；1ε、2ε、12γ。（知?=30θ，应力MPa 160=x σ，MPa 60=y σ，MPa 20=xy τ，工程常数MPa 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ，MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ，?=30θ） 2、已知1σ、2σ、12τ，工程常数1E ，2E ，12G ，21μ及θ，求1ε、2ε、12γ；x ε、y ε、 xy γ；x σ、y σ、xy τ。（知MPa 1001=σ，MPa 302-=σ，MPa 1012=τ，MPa 1090.341?=E ，MPa 1030.142?=E ，MPa 1042.0412?=G ，25.021=μ，?=30θ）

复合重点学习的材料重点学习的教学大纲纲要.doc

复合材料教学大纲

方向；复合材料的分类；复合材料的基本性能；复合材料的增韧增强原理；复合材料的特性；复合材料的应用。基本要求：掌握复合材料的基本性能及分类，了解复合材料的应用。（二）材料的基体材料（6学时）金属材料：金属的结构与性能、各种合金材料；陶瓷材料：包括水泥、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷；聚合物材料：聚合物的种类、结构与性能，复合材料选用聚合物的原则。基本要求：掌握常用基体材料的种类、结构性能及其选用的原则。（三）材料的增强材料（6学时）玻璃纤维及其制品的分类、制备、性能与应用；碳纤维的分类、制备、性能与应用；陶瓷纤维、芳纶纤维、晶须的制备、性能与应用；填料（高岭土、石墨、烹饪土、烹饪土、碳酸钙、化石粉等）的性能与应用。

复合材料力学讲义

复合材料力学讲义第一部分简单层板宏观力学性能 1.1各向异性材料的应力—应变关系应力—应变的广义虎克定律可以用简写符号写成为：（1—1）其中σi为应力分量，C ij为刚度矩阵εj为应变分量．对于应力和应变张量对称的情形(即不存在体积力的情况)，上述简写符号和常用的三维应力—应变张量符号的对照列于表1—1。按表1—l，用简写符号表示的应变定义为：表1—1 应力——应变的张量符号与简写符号的对照注：γij（i≠j）代表工程剪应变，而εij（i≠j）代表张量剪应变（1—2）

其中u，v，w是在x，y，z方向的位移。在方程(1—2)中，刚度矩阵C ij有30个常数．但是当考虑应变能时可以证明弹性材料的实际独立常数是少于36个的．存在有弹性位能或应变能密度函数的弹性材料当应力σi作用于应变dεj时，单位体积的功的增量为：（1—3）由应力—应变关系式(1—1)，功的增量为：（1—4）沿整个应变积分，单位体积的功为：（1—5）虎克定律关系式(1—1)可由方程(1—5)导出：（1—6）于是（1—7）同样（1—8）因W的微分与次序无，所以：（1—9）这样刚度矩阵是对称的且只有21个常数是独立的。用同样的方法我们可以证明：（1—10）

其中S ij是柔度矩阵，可由反演应力—变关系式来确定应变应力关系式为（1—11）同理（1—12）即柔度矩阵是对称的，也只有21个独立常数．刚度和柔度分量可认为是弹性常数。在线性弹性范围内，应力—应变关系的一般表达式为：（1—13）实际上，关系式(1—13)是表征各向异性材料的，因为材料性能没有对称平面．这种各向异性材料的别名是全不对称材料．比各向异性材料有更多的性能对称性的材料将在下面几段中叙述．各种材料性能对称的应力—应变关系式的证明由蔡（Tais）等给出。如果材料有一个性能对称平面应力—应变关系式可简化为（1—14）

复合材料力学

复合材料力学论文题目：用氧化铝填充导热和电绝缘环氧复合材料的无缺陷石墨烯纳米片院系班级：工程力学1302 姓名：黄义良学号： 201314060215

用氧化铝填充导热和电绝缘环氧复合材料的无缺陷石墨烯纳米片孙仁辉1 ，姚华1 ，张浩斌1 ，李越1 ，米耀荣2 ，于中振3 （1.北京化工大学材料科学与工程学院，有机无机复合材料国家重点实验室北京 100029;2.高级材料技术中心（CAMT ），航空航天，机械和机电工程学院J07，悉尼大学;3.北京化工大学软件物理科学与工程北京先进创新中心，北京100029）摘要：虽然石墨烯由于其高纵横比和优异的导热性可以显着地改善聚合物的导热性，但是其导致电绝缘的严重降低，并且因此限制了其聚合物复合材料在电子和系统的热管理中的广泛应用。为了解决这个问题，电绝缘Al 2O 3用于装饰高质量（无缺陷）石墨烯纳米片（GNP ）。借助超临界二氧化碳（scCO 2），通过Al(NO 3)3 前体的快速成核和水解，然后在600℃下煅烧，在惰性GNP 表面上形成许多Al 2O 3纳米颗粒。或者，通过用缓冲溶液控制Al 2(SO 4)3 前体的成核和水解，Al 2(SO 4)3 缓慢成核并在GNP 上水解以形成氢氧化铝，然后将其转化为Al 2O 3纳米层，而不通过煅烧进行相分离。与在scCO2的帮助下的Al 2O 3@GNP 混合物相比，在缓冲溶液的帮助下制备的混合物高度有效地赋予具有优良导热性的环氧树脂，同时保持其电绝缘。具有12％质量百分比的Al 2O 3@GNP 混合物的环氧复合材料表现出1.49W /（m ·K ）的高热导率，其比纯环氧树脂高677％，表明其作为导热和电绝缘填料用于基于聚合物的功能复合材料。关键词：聚合物复合基材料（PMCs ）功能复合材料电气特性热性能 Decoration of defect-free graphene nanoplatelets with alumina for thermally conductive and electrically insulating epoxy composites Renhui Sun 1，Hua Yao 1， Hao-Bin Zhang 1，Yue Li 1，Yiu-Wing Mai 2，Zhong-Zhen Yu 3 (1.State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, College of Materials Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China; 2.Centre for Advanced Materials Technology (CAMT), School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering J07, The University of Sydney, Sydney, NSW 2006, Australia; 3.Beijing Advanced Innovation Center for Soft Matter Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China) Abstract:Although graphene can significantly improve the thermal conductivity of polymers due to its high aspect ratio and excellent thermal conductance, it causes serious reduction in electrical insulation and thus limits the wide applications of its polymer composites in the thermal management of electronics and systems. To solve this problem, electrically insulating Al 2O 3is used to decorate high quality (defect-free) graphene nanoplatelets (GNPs). Aided by supercritical carbon dioxide (scCO 2), numerous Al 2O 3 nanoparticles are formed

结构动力学：理论及其在地震工程中的应用

5章动力反应的数值计算如果激励[作用力)(t p 或地面加速度)(t u g ]是随时间任意变化的，或者体系是非线性的，那么对单自由度体系的运动方程进行解析求解通常是不可能的。这类问题可以通过数值时间步进法对微分方程进行积分来处理。在应用力学广阔的学科领域中，有关各种类型微分方程数值求解方法的文献（包括几部著作中的主要章节）浩如烟海，这些文献包括这些方法的数学进展以及它们的精度、收敛性、稳定性和计算机实现等问题。然而，本章仅对在单自由度体系动力反应分析中特别有用的很少几种方法进行简要介绍，这些介绍仅提供这些方法的基本概念和计算算法。尽管这些对许多实际问题和应用研究已经足够了，但是读者应该明白，有关这个主题存在大量的知识。 5.1 时间步进法对于一个非弹性体系，欲采用数值求解的运动方程为 )(),(t p u u f u c u m s =++ 或者 )(t u m g - (5.1.1) 初始条件 )0(0u u = )0(0u u = 假定体系具有线性粘滞阻尼，不过，也可以考虑其他形式的阻尼（包括非线性阻尼），后面会明显看到这一点。然而由于缺乏阻尼信息．因此很少这样做，特别是在大振幅运动时。作用力)(t p 由一系列离散值给出: )(i i t p p = ,0=i 到N 。时间间隔 i i i t t t -=?+1 （5.1.2）

图5.1.1 时间步进法的记号通常取为常数，尽管这不是必需的。在离散时刻i t （表示为i 时刻）确定反应，单自由度体系的位移、速度和加速度分别为i u 、i u 和i u 。假定这些值是已知的，它们在i 时刻满足方程 i i s i i p f u c u m =++)( （5.1.3）式中，i s f )(是i 时刻的抗力，对于线弹性体系，i i s ku f =)(，但是如果体系是非弹性的，那么它会依赖于i 时刻以前的位移时程和速度。将要介绍的数值方法将使我们能够确定i +1时刻满足方程(5.1.1)的反应1+i u 、1+i u 和1+i u ，即在i +1时刻 1111)(++++=++i i s i i p f u c u m （5.1.4）对于i =0，1，2，3，…，连续使用时间步进法，即可给出i =0，l ，2，3，… 所有瞬时所需的反应。已知的初始条件)0(0u u =)0(0u u =和提供了起动该方法的必要信息。从i 时刻到i +1时刻的步进一般不是精确的方法，许多在数值上可以实现的近似方法是可能的。对于数值方法，有三个重要的要求：(1)收敛性一随着时间步长的减少，数值解应逼近精确解；(2)稳定性一在存在数值舍入误差的情况下，数值解应是稳定的；(3)精度一数值方法应提供与精确解足够接近的结果。这些重要的问题在本书中均作简要的讨论，全面的论述可在着重微分方程数值解法的书中找到。本章介绍三种类型的时间步进法：(1)基于激励函数插值的方法；(2)基于速度和加速度有限差分表达的方法；(3)基于假设加速度变化的方法。前两类中各

装饰材料课程教学大纲

《建筑装饰材料》课程教学大纲一、课程说明（一）课程的性质、目的与任务本课程是艺术设计专业（环境艺术设计方向）的一门专业核心课，根据学生初步接触专业设计的实际情况，课堂讲授装饰材料的性能，结合市场调查，掌握目前常用装饰材料的基本知识、基本特性、构造特点。使学生对装饰材料有一个感性认识，在设计中得到合理选用。（二）教学基本要求要求从设计师的角度出发介绍目前常用装饰材料的性能、特征及规格，通过多媒体和图示列举详尽的构造接点，搭接方法以及在施工中的具体应用，使学生懂得运用不同的装饰材料来实现设计意图。（三）学时分配教学内容与时间安排表二、教学内容第一章室内设计制图的准备知识本章重点、难点：了解建筑材料的分类，明确建筑材料在建筑工程中的重要地位。教学内容：

1、建筑材料的定义和分类（1）按材料的装饰部位分类：1外墙2内墙3地面4顶棚（2）按材料的材质分类：1无机材料2有机材料3复合材料（3）按材料的燃烧性分类：1不燃性2难燃性3可燃性4易燃性 2、建筑材料的选择：（1）材料的外观（2）材料的功能性（3）材料的经济性第二章建筑材料的基本性质本章重点、难点： 1、材料的密度、孔隙率、空隙率等及与水有关的物理性质，材料的强度等力学性质。 2、吸水性与吸湿性的区别，三大密度的区别。教学内容： 1、材料的基本物理性质（1）材料的密度（2）材料的孔隙率（3）材料的吸声性能 2、材料的基本力学性质（1）材料的强度、比强度（2）材料的弹性与塑性（3）材料的脆性和韧性（4）材料的硬度、耐磨性 3、材料的耐久性第三章地面装饰材料本章重点、难点：地面装饰材料的基本性质，建筑工程中常用的几种地面装饰材料的性能及用途。教学内容：建筑中常用的地面材料 1、石材地面（1）天然大理石的特点、性能以及施工工艺

复合材料结构与力学设计复结习题(本科生)

《复合材料结构设计》习题 §1 绪论 1.1 什么是复合材料？ 1.2 复合材料如何分类？ 1.3 复合材料中主要的增强材料有哪些？ 1.4 复合材料中主要的基体材料有哪些？ 1.5 纤维复合材料力学性能的特点哪些？ 1.6 复合材料结构设计有何特点？ 1.7 根据复合材料力学性能的特点在复合材料结构设计时应特别注意到哪些问题? §2 纤维、树脂的基本力学性能 2.1 玻璃纤维的主要种类及其它们的主要成分的特点是什么？ 2.2 玻璃纤维的主要制品有哪些？玻璃纤维纱和织物规格的表示单位是什么？2.3 有一玻璃纤维纱的规格为2400tex，求该纱的横截面积（取玻璃纤维的密度为2.54g/cm3）？ 2.4 有一玻璃纤维短切毡其规格为450 g/m2，求该毡的厚度（取玻璃纤维的密度为2.54g/cm3）？ 2.5 无碱玻璃纤维（E-glass）的拉伸弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率的大致值是多少？ 2.6 碳纤维T-300的拉伸弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率的大致值是多少？密度为多少？ 2.7 芳纶纤维（kevlar纤维）的拉伸弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率的大致值是多少？密度为多少？ 2.8 常用热固性树脂有哪几种？它们的拉伸弹性模量、拉伸强度的大致值是多少？密度为多少？热变形温度值大致值多少？ 2.9 简述单向纤维复合材料抗拉弹性模量、抗拉强度的估算方法。 2.10 试比较玻璃纤维、碳纤维单向复合材料顺纤维方向拉压弹性模量和强度值，指出其特点。 2.11 简述温度、湿度、大气、腐蚀质对复合材料性能的影响。 2.12 如何确定复合材料的线膨胀系数？ 2.13已知玻璃纤维密度为ρf=2.54g/cm3，树脂密度为ρR=1.20g/cm3，采用规格为450 g/m2的玻璃纤维短切毡制作内衬时，其树脂含量为70％，这样制作一层其GFRP的厚度为多少? 2.14 采用2400Tex的玻璃纤维（ρf=2.54g/cm3）制造管道，其树脂含量为35％（ρR=1.20g/cm3），缠绕密度为3股/10 mm，试求缠绕层单层厚度? 2.15 试估算上题中单层板顺纤维方向和垂直纤维方向的抗拉弹性模量和抗拉强度。 2.16已知碳纤维密度为ρf=1.80g/cm3，树脂密度为ρR=1.25g/cm3，采用规格为300 g/m2的碳纤维布制作复合材料时，其树脂含量为32％，这样制作一层其CFRP的厚度为多少?其纤维体积含量为多少？ 2.17 某拉挤构件的腹板，厚度为5mm，采用±45°的玻璃纤维多轴向织物（面密

复合材料教学大纲

《复合材料》教学大纲一、课程名称：复合材料二、学分、学时：2学分、32学时三、教学对象：06级应用化学本科四、课程性质、教学目标《复合材料》是应用化学专业的一门学科基础课程，选修。复合材料是包括多学科、多领域的一门综合性学科。本课程以恰当的比例分别对复合材料的各种增强材料、复合材料的各种基体材料以及聚合物基复合材料、瓷基复合材料等的性能、制备、应用和发展动态进行了较为系统的讨论。使学生在已有的材料科学的基础上，较为系统地学习复合材料的各种基体材料和增强材料，以及各种复合材料的性能、制备方法与应用，了解材料的复合原理，以及复合材料的发展方向。从而丰富和拓宽学生在材料及材料学方面的知识。五、课堂要求要求认真随堂听课，认真阅读指定教材，广泛查阅有关复合材料方面的最新资料。按教学要求完成专题综述论文的撰写，并进行课堂交流。六、教学容与基本要求（一）绪论（2学时）复合材料的国外发展状况及今后的发展方向；复合材料的分类；复合材料的基本性能；复合材料的增韧增强原理；复合材料的特性；复合材料的应用。基本要求：掌握复合材料的基本性能及分类，了解复合材料的应用。（二）材料的基体材料（6学时）金属材料：金属的结构与性能、各种合金材料；瓷材料：包括水泥、氧化物瓷、碳化物瓷、氮化物瓷；聚合物材料：聚合物的种类、结构与性能，复合材料选用聚合物的原则。基本要求：掌握常用基体材料的种类、结构性能及其选用的原则。（三）材料的增强材料（6学时）玻璃纤维及其制品的分类、制备、性能与应用；碳纤维的分类、制备、性能与应用；瓷纤维、芳纶纤维、晶须的制备、性能与应用；填料（高岭土、石墨、烹饪土、烹饪土、碳酸钙、化石粉等）的性能与应用。基本要求：掌握常用增强材料的种类、性能及其选用的原则。（四）传统复合材料的新发展（4学时）航空用先进树脂基复合材料的发展：先进复合材料在飞机上的应用、材料技术的进展、低成本复合制造技术的进展；热塑性片材与热塑性树脂基复合材料：由片材制造成品的成型工艺、GMT片材在汽车工业中的应用；熔体自发浸渗制备金属基复合材料：熔体自发浸渗制备金属基复合材料的原理及方法及

复合材料结构力学作业

一．对材料AS4/3501-6进行设计已知61.1,134.0,3.0, 86.6,65.9,2.147======ρυmm t GPa G MPa E MPa E T L MPa S MPa Y MPa Y MPa X MPa X C T c T 105,186,4.49,1468,2356=-==-== 最大正应力准则为pi pi T pi T pi C pi T S Y Y X X R 12 222211 11 , , min σσσσσ= 1 2 STEP I Special Stacking Sequence (SSS) （一）在Task I 载荷作用下已知Longitudinal Load =100 kN ，Transverse Load =-5 kN ， Shear Load =30 kN 外加载荷可等效为{}{}m kN N N N N T T /600502000 1222 11-== 对[]0n S 度铺设层合板, {}MPa T 4478373 14925 }{-=σ,带入最大正应力准则得 N=max{,,}=，所以[]0n S 所需的最小层数为层，且12σ先破坏对[]90n S 度铺设层合板 {}{}MPa T 447814925 373 --=σ N=max{,,}=，所以[]90n S 所需的最小层数为层，且22σ先破坏对[](45)n S ±度铺设层合板 45度 { }{}MPa T 3.19125.1801.5496-=σ, N=max{,,}= -45度 { }{}MPa T 3.19127.3808.1218=σ, N=max{, ,}= 所以对[](45)n S ±度铺设层合板,共需要*4=层，且12σ先破坏

(完整版)结构动力学历年试题

结构动力学历年试题（简答题） 1.根据荷载随时间的变化规律，动力荷载可以划分为哪几类？每一类荷载包括哪几种，请简述每一种荷载的特点。P2 2.通过与静力问题的对比，试说明结构动力计算的特点。P3 3.动力自由度数目计算类 4.什么叫有势力？它有何种性质。P14 5.广义力是标量还是矢量？它与广义坐标的乘积是哪个物理量的量纲？P16 6.什么是振型的正交性？它的成立条件是什么？P105 7.在研究结构的动力反应时，重力的影响如何考虑？这样处理的前提条件是什么？P32 8.对于一种逐步积分计算方法，其优劣性应从哪些方面加以判断？P132 9.在对结构动力反应进行计算的思路上，数值积分方法与精确积分方法的差异主要表现在哪里？第五章课件 10.利用Rayleigh法求解得到的振型体系的基本振型和频率及高阶振型和频率与各自的精确解相比有何特点？造成这种现象的原因何在？P209 11.根据荷载是否预先确定，动荷载可以分为哪两类？它们各自具有怎样的特点？P1 12.坐标耦联的产生与什么有关，与什么无关？P96 13.动力反应的数值分析方法是一种近似的计算分析方法，这种近似性表现在哪些方面？ P132及其课件 14.请给出度哈姆积分的物理意义？P81 15.结构地震反应分析的反应谱方法的基本原理是什么？P84总结 16.某人用逐步积分计算方法计算的结构位移，得到如下的位移时程的计算结果：。。。 17.按照是否需要联立求解耦联方程组，逐步积分法可以分为哪两类？这两类的优劣性应该如何进行判断？P132 18.根据荷载随时间的变化规律，动力荷载可以划分为哪几类？每一类荷载又包括哪些类型，每种类型请给出一种实例。P2 19.请分别给出自振频率与振型的物理意义？P103 20.振型叠加法的基本思想是什么？该方法的理论基础是什么？P111参考25题 21.在振型叠加法的求解过程中，只需要取有限项的低阶振型进行分析，即高阶振型的影响可以不考虑，这样处理的物理基础是什么？P115 22.我们需要用数值积分方法求解一座大型的高坝结构的地震反应时程，动力自由度的总数为25000个，我们如何缩短计算所耗费的机时？P103 23.什么是结构的动力自由度？动力自由度与静力自由度的区别何在？P11及卷子上答案 24.一台转动机械从启动到工作转速正好要经过系统的固有频率（又称为转子的临界转速），为减小共振，便于转子顺利通过临界转速，通常采用什么措施比较直接有效？简要说明理由。详解见卷子上答案 25.简述用振型叠加法求解多自由度体系动力响应的基本原理及使用条件分别是什么？若振型叠加法不适用，可采用何种普遍适用的方法计算体系响应？详解见卷子上答案 26.振型函数边界条件。。。 27.集中质量和一致质量有限元的差异和优缺点，采用这两种有限元模型给出的自振频率与实际结构自振频率相比有何种关系？P242及卷子上答案 28.人站在桥上可以感觉到桥面的震动，简述当车辆行驶在桥上和驶离桥面的主要振型特征有何不同？ 29.简述用Duhamel积分法求体系动力响应的基本原理，以及积分表达式中的t和τ有何差