复合材料结构与修理PPT课件
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《复合材料结构设计》PPT课件
传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
开关键Байду номын сангаас
传统机械按键设计要点：
1.合理的选择按键的类型，尽量选择 平头类的按键，以防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议 留0.05~0.1mm，以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计算累积公
差，以防按键手感不良。
§4.3 层合板与层合件设计
4.3.4 变厚度层合板设计
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§4.2 设计选材与设计许用值确定
4.2.2 设计许用值的定义与确定原则
金属材料设计许用值以应力表示，称设计许用应力 ；复合材料 结构的设计许用值选择应变，称设计许用应变。
确定设计许用值的一般原则： ★ 结构的拉伸设计许用值主要取决于含孔试样的许用值，结
构的压缩设计许用值主要取决于含冲击损伤试样的许用值。 ★ 薄蒙皮或薄面板蜂窝夹层结构设计许用值的确定，还需根
§4.4 夹层结构设计
4.4.1 夹层结构的破 坏模式与设计 准则
（1）夹层结构破坏模式
37
§4.4 夹层结构设计
4.4.1 夹层结构的破坏模式与设计准则
（2）夹层结构设计准则
◆ 在设计载荷下，面板的面内应力应小于材料强度，或在设计载荷下，面 板应变小于设计许用应变；
◆ 芯子应有足够的厚度（高度）及刚度 ； ◆ 芯子应有足够的弹性模量和平压强度，以及足够的芯子与面板平拉强度； ◆ 面板应足够厚，蜂窝芯格尺寸应合理； ◆ 应尽量避免夹层结构承受垂直于面板的平拉或平压局部集中载荷； ◆ 胶粘剂必须具有足够的胶接强度，同时还要考虑耐环境性能和老化性能； ◆ 碳纤维层合面板与铝蜂窝芯子胶接面要注意防止电偶腐蚀问题； ◆ 对雷达罩等有特殊要求的夹层结构，面板、芯子和胶粘剂选择必须考虑 电性能、阻燃、毒性和烟雾等特殊设计要求。
复合材料pdfPPT课件
复合材料的热膨胀系数通常低于单一材料，使其在温度变化时能保 持较好的尺寸稳定性。
良好的热导性
某些复合材料具有良好的热导性，适用于需要散热或传热的场合。
耐高温性能
通过选择合适的基体和增强材料，复合材料可以在高温环境下保持 较好的力学性能。
电学性能
绝缘性能
大多数复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气 和电子设备中。
后处理与加工
固化处理
对成型的复合材料进行加热或自然固化，使其达到所需的物理和化 学性能。
机械加工
对固化后的复合材料进行切割、钻孔、打磨等机械加工，以满足产 品形状和尺寸的要求。
表面处理
对复合材料表面进行喷漆、电镀、阳极氧化等处理，以提高其耐腐蚀 性、装饰性等性能。
04
复合材料的性能特点
力学性能
成型工艺
手糊成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层纤 维布或毡，再涂刷一层树脂，如此反复
直至达到所需厚度。
模压成型
将预浸料或纤维与树脂混合物放入模 具中，在加热和加压的条件下固化成
型。
喷射成型
将树脂和固化剂分别通过喷嘴喷到模 具上，同时用喷枪将纤维切断并喷到 树脂中，形成复合材料层。
注射成型
将树脂和固化剂混合后注入到装有纤 维的模具中，然后在一定温度和压力 下固化成型。
复合材料的组成与结构
基体材料
聚合物基体
如环氧树脂、聚酰亚胺等，具有良好的可加工性和韧 性。
金属基体
如铝、镁、钛等合金，具有高比强度和优异的导电导 热性能。
陶瓷基体
如氧化铝、氮化硅等，具有高温稳定性和耐磨损性。
增强材料
纤维增强材料
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比 强度和模量。
良好的热导性
某些复合材料具有良好的热导性，适用于需要散热或传热的场合。
耐高温性能
通过选择合适的基体和增强材料，复合材料可以在高温环境下保持 较好的力学性能。
电学性能
绝缘性能
大多数复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气 和电子设备中。
后处理与加工
固化处理
对成型的复合材料进行加热或自然固化，使其达到所需的物理和化 学性能。
机械加工
对固化后的复合材料进行切割、钻孔、打磨等机械加工，以满足产 品形状和尺寸的要求。
表面处理
对复合材料表面进行喷漆、电镀、阳极氧化等处理，以提高其耐腐蚀 性、装饰性等性能。
04
复合材料的性能特点
力学性能
成型工艺
手糊成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层纤 维布或毡，再涂刷一层树脂，如此反复
直至达到所需厚度。
模压成型
将预浸料或纤维与树脂混合物放入模 具中，在加热和加压的条件下固化成
型。
喷射成型
将树脂和固化剂分别通过喷嘴喷到模 具上，同时用喷枪将纤维切断并喷到 树脂中，形成复合材料层。
注射成型
将树脂和固化剂混合后注入到装有纤 维的模具中，然后在一定温度和压力 下固化成型。
复合材料的组成与结构
基体材料
聚合物基体
如环氧树脂、聚酰亚胺等，具有良好的可加工性和韧 性。
金属基体
如铝、镁、钛等合金，具有高比强度和优异的导电导 热性能。
陶瓷基体
如氧化铝、氮化硅等，具有高温稳定性和耐磨损性。
增强材料
纤维增强材料
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比 强度和模量。
《复合材料的维修》PPT课件
2021/4/24
24
（2）过渡性修理
这种修理主要针对有时间限制的许可损伤和可修
理的损伤，因不具备永久性修理的条件而进行的过渡
性修理。该修理要求恢复部件的强度，但不能恢复部
件的耐久性，它有不同于原始部件的检查间隔和检查
方法，最终也要被永久性修理所取代。这种修理也叫
“B级过渡性修理”。
（3）永久性修理
直径大于50mm，开胶直径75mm，层压板分层直径大 于75mm时，报废不再修理。
对于重要的复合材料构件，有专门的技术文件控 制损伤的大小，该文件与设计图纸配套使用，以保证 产品的质量。但一般还是由《结构修理手册》提供。
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第五节 复合材料修理的分类
从不同的角度，复合材料的修理方法不同，主要 有如下几种分类方法：
表面损伤的修理方法： ——用树脂填充划伤、刻痕，固化后磨平、涂漆； ——2021用/4/24混合物（相当于腻子）填充吹沙后的损伤区；31
图3-1 2021/4/24 表面划伤对拉伸强度的影响
32
——用清洁剂清洗凹陷区，后用胶黏剂填充，固化后
去除多余物，如需补漆再涂刷底漆面漆；
——将冷树脂注射到气泡或分层区，室温固化。该法只
适用于﹤25mm的损伤区。固化时可用重物或夹紧法对
构件施加压力。
第二节 分层的修理
构件边缘是最易出现损伤的区域。边缘开胶和分
层可采用树脂注射法或混合物填充法进行修理，固化
时要施加压力。该法已广泛用于碳纤维复合材料的边
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33
缘分层修理。层压板内的分层可采用抽钉法修理。 见图3-2
2021/4/24
图3-2 分层修理
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复合材料PPT课件
陶瓷隔音材料
生物陶瓷
能自然降解的红陶
纳米层状无机抗菌防菌 功能鞋垫、保健袜
蜂窝陶瓷
堇青石蜂窝陶瓷外观
联想.质疑
运动员在撑杆跳项目中使用的撑杆极富 弹性,这三种材料能满足要求吗? “神州五号”载人飞船穿过大气层时,外 壳和大气层摩擦产生几千摄氏度的高温, 这些材料又能否经受这种考验而使飞船 安然无恙?
4.航天航空领域中的复合材料的基体和增强体分别 是什么?有什么性能?
形 形 色 色 的 复 合
你知道吗
还有哪些复合材料?
请你谈谈复合材料在社会发展 中的作用?
环保复合材料制造的组合式轻体粮仓来自小结
认识复合材料的组成和特性。 了解常见复合材料的基体和增强体,在生 产生活及航天航空领域中的应用。 认识到化学研究在人类社会的发展中起到 举足轻重的作用。
再
见
1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。 2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。 4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了? 7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更失败。1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。 2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。 4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了? 7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。14、成长是一场和自己的比赛，不要担心别人会做得比你好，你只需要每天都做得比前一天好就可以了。 15、最终你相信什么就能成为什么。因为世界上最可怕的二个词，一个叫执着，一个叫认真，认真的人改变自己，执着的人改变命运。只要在路上，就没有到不了的地方。 16、你若坚持，定会发光，时间是所向披靡的武器，它能集腋成裘，也能聚沙成塔，将人生的不可能都变成可能。 17、人生，就要活得漂亮，走得铿锵。自己不奋斗，终归是摆设。无论你是谁，宁可做拼搏的失败者 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更5、别着急要结果，先问自己够不够格，付出要配得上结果，工夫到位了，结果自然就出来了。 6、你没那么多观众，别那么累。做一个简单的人，踏实而务实。不沉溺幻想，更不庸人自扰。 7、别人对你好，你要争气，图日后有能力有所报答，别人对你不好，你更要争气望有朝一日，能够扬眉吐气。 8、奋斗的路上，时间总是过得很快，目前的困难和麻烦是很多，但是只要不忘初心，脚踏实地一步一步的朝着目标前进，最后的结局交给时间来定夺。 9、运气是努力的附属品。没有经过实力的原始积累，给你运气你也抓不住。上天给予每个人的都一样，但每个人的准备却不一样。不要羡慕那些总能撞大运的人，你必须很努力，才能遇上好运气。 10、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。失败。11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德 12、你们要学习思考，然后再来写作。——布瓦罗 13、在寻求真理的长河中，唯有学习，不断地学习，勤奋地学习，有创造性地学习，才能越重山跨峻岭。——华罗庚 14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。——莱杰 15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基 16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁 17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东 18、只要愿意学习，就一定能够学会。——列宁 19、如果学生在学校里学习的结果是使自己什么也不会创造，那他的一生永远是模仿和抄袭。——列夫· 托尔斯泰 20、对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机。——赞科夫 21、游手好闲地学习，并不比学习游手好闲好。——约翰· 贝勒斯 22、读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，自然哲学使人精邃，伦理学使人庄重，逻辑学使人善辩。——培根 23、我们在我们的劳动过程中学习思考，劳动的结果，我们认识了世界的奥妙，于是我们就真正来改变生活了。——高尔基 24、我们要振作精神，下苦功学习。下苦功，三个字，一个叫下，一个叫苦，一个叫功，一定要振作精神，下苦功。——毛泽东 25、我学习了一生，现在我还在学习，而将来，只要我还有精力，我还要学习下去。——别林斯基、学习外语并不难，学习外语就像交朋友一样，朋友是越交越熟的，天天见面，朋友之间就亲密无间了。——高士其 2、对世界上的一切学问与知识的掌握也并非难事，只要持之以恒地学习，努力掌握规律，达到熟悉的境地，就能融会贯通，运用自如了。——高士其 3、学和行本来是有联系着的，学了必须要想，想通了就要行，要在行的当中才能看出自己是否真正学到了手。否则读书虽多，只是成为一座死书库。——谢觉哉、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。 13、你想过普通的生活，就会遇到普通的挫折。你想过最好的生活，就一定会遇上最强的伤害。这个世界很公平，想要最好，就一定会给你最痛。
复合材料结构修理-6.2 复合材料结构修理方法
冷修理
• 在室温下固化的修理又称为冷修理。冷修 理应用于受力不大、不重要的复合材料结 构修理。有的时候，冷修理也采用加热固 化，但通常加热温度不超过１５０F，加热 的主要目的是为了缩短树脂的固化时间。 注意，冷修理不能用在高应力区和主要结 构件的修理上。
热修理
• 非室温固化的加热固化修理又称为热修理。 通常加热的温度有２００～２３０F、２５ ０F和３５０F三种。其中２００～２３０F 温度适用于采用湿铺层料的修理，２５０F 和３５０F两种温度适用于采用预浸料的修 理。通常，复合材料主要结构都采用热修 理。热修理能够恢复原结构符合适航要求 的强度。采用热修理时，修理用的材料要 与所取固化的温度相适应。
5.机械连接修理
• 机械连接修理（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌ
是指在损伤结构表面采用螺栓或铆钉固定 一外部加强补片，使损伤结构遭到破坏的 载荷传递路线得以重新恢复的一种修理方 法。机械连接修理一般用于层合板的损伤 修理，加强补片与被连接件的结合面常用 同时涂胶黏剂胶接。
副翼复合材料层合板修理方案
修理工作流程
4. 胶接连接修理
• 复合材料结构修理多数采用胶接修理，胶接修理 适用于薄件或者较薄件的修理。广义的胶接连接 修理包括前面所述的铺层修理、注胶和填胶修理 等。这里介绍相对狭义的胶接连接修理。胶接连 接修理是指对一个构件因损坏断裂成两个部分或 者原来胶接连接的构件之间出现脱胶损伤，以特 定的连接形式，通过胶粘剂，使之连接成一体， 恢复其功能的修理方法。有的情况下，胶接修理 还需与机械连接修理一起对损伤实施修理。
第6章 飞机复合材料结构修理
6.2 复合材料结构修理方法
修理方法
• • • • 铺层修理 注胶与填胶修理 胶接修理和机械 连接修理
《复合材料》PPT课件
增韧机理。
（4）纤维桥接（Fiber Bridge） 对于特定位向和分布的纤维，裂纹很难偏转， 只能沿着原来的扩展方向继续扩展。这时紧靠裂 纹尖端处的纤维并未断裂，而是在裂纹两岸搭起 小桥，使两岸连在一起。这会在裂纹表面产生一 个压应力，以抵消外加应力的作用，从而使裂纹 难以进一步扩展，起到增韧作用。
散凝状。即在浆体中呈弥散分布。
采用浆体浸渍法也可制备连续纤维增韧陶瓷
基复合材料。
浆体法制备陶瓷基复合材料示意图
9.2.3反应烧结法
用此方法制备陶瓷基复合材料，除基体材料
几乎无收缩外，还具有以下优点：
（1）增强剂的体积比可以相当大；
（2）可用多种连续纤维预制体；
（3）大多数陶瓷基复合材料的反应烧结温度低于
（3）纤维拔出（Pull – out） 纤维拔出是指靠近裂纹尖端的纤维在外应力作用 下沿着它和基体的界力松弛，从而减缓
了裂纹的扩展。纤维拔出需外力做功，因此起到增韧
作用。
纤维拔出能总大于纤维脱粘能，纤维拔出的增韧
效果要比纤维脱粘更强。因此，纤维拔出是更重要的
液、溶胶、凝胶等过程而固化，再经热处理生成氧
化物或其它化合物固体的方法。该方法可控制材料
的微观结构，使均匀性达到微米、纳米甚至分子量
级水平。
（1）Sol – Gel法制备SiO2陶瓷原理如下：
Si(OR)4 + 4 H2O Si(OH)4+ 4 ROH
Si(OH)4 SiO2 + 2 H2O
工艺流程：
原料（陶瓷粉末、增强剂、粘结剂和助烧剂）
均匀混合（球磨、超声等） 冷压成形
（热压）烧结
适用于颗粒、晶须和短纤维增韧陶瓷基复合材料。
9.2.2浆体法（湿态法） 为了克服粉末冶金法中各组元混合不均的问 题，可采用浆体（湿态）法制备颗粒、晶须和短
材料导论第十四章复合材料ppt课件
混凝土＝水泥+砂+石
复合材料的种类
金属基
陶瓷基
按基体相分
聚合物基
水泥基
复 合 材
按增强相 的形态分
颗粒增强 纤维增强 晶须增强
碳纤维 玻璃纤维 有机纤维
复合纤维
料
编织物增强
按用途分
结构复合材料 承受载荷，作为承力结构使用
功能复合材料
电、磁、光、热、声、摩 擦、阻尼、化学分离性能
复合材料的特点
多相: 至少两相 复合效应：不仅保留了原组成材料的特色，而且
3、石墨/镁复合材料
这种材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具 有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石 墨纤维的润湿性。
金属基复合材料
长纤维增强金属基复合材料
4、碳化硅/钛复合材料
碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反 应小，润湿性好。
主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。
5、氧化铝/铝复合材料
氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度， 且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于 汽车发动机活塞和其他发动机零件。
金属基复合材料
1、氧化铝/铝复合材料
短纤维/晶须增强金属基复合材料 2、碳化硅/铝复合材料 3、氧化铝/镍复合材料
突出特点
性树脂基体—热塑性玻璃钢。
密度低：1.6～2.0g/cm3；
比强度高：较最高强度的合金钢还高3倍；
耐烧蚀
耐腐蚀
应用
航空航天工业：如雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。 火箭：发动机壳体、喷管。 汽车工业：如汽车车身、保险杠、车门、挡泥板、灯罩、内部装饰件等。 石油化工工业：如玻璃钢贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等
复合材料的种类
金属基
陶瓷基
按基体相分
聚合物基
水泥基
复 合 材
按增强相 的形态分
颗粒增强 纤维增强 晶须增强
碳纤维 玻璃纤维 有机纤维
复合纤维
料
编织物增强
按用途分
结构复合材料 承受载荷，作为承力结构使用
功能复合材料
电、磁、光、热、声、摩 擦、阻尼、化学分离性能
复合材料的特点
多相: 至少两相 复合效应：不仅保留了原组成材料的特色，而且
3、石墨/镁复合材料
这种材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具 有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石 墨纤维的润湿性。
金属基复合材料
长纤维增强金属基复合材料
4、碳化硅/钛复合材料
碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反 应小，润湿性好。
主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。
5、氧化铝/铝复合材料
氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度， 且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于 汽车发动机活塞和其他发动机零件。
金属基复合材料
1、氧化铝/铝复合材料
短纤维/晶须增强金属基复合材料 2、碳化硅/铝复合材料 3、氧化铝/镍复合材料
突出特点
性树脂基体—热塑性玻璃钢。
密度低：1.6～2.0g/cm3；
比强度高：较最高强度的合金钢还高3倍；
耐烧蚀
耐腐蚀
应用
航空航天工业：如雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。 火箭：发动机壳体、喷管。 汽车工业：如汽车车身、保险杠、车门、挡泥板、灯罩、内部装饰件等。 石油化工工业：如玻璃钢贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等
复合材料PPT课件
2021/6/16
6
钢筋混凝土
• 是建筑的基本材料。
• 钢筋混凝土大体上是混凝土（沙砾、碎石、 水泥混合而成）嵌进钢筋骨架而构成的。
2021/6/16
7
玻璃纤维强化塑料
• 玻璃又硬又脆，一敲即碎，在其中嵌入薄
金属箔可以得到强化玻璃。有时候玻璃纤
维也嵌在塑料里，称为玻璃纤维强化塑料。
快艇艇身就是用这种材料制成的。
2021/6/16
3
什么是塑钢？
• 塑钢是以聚氯乙烯（PVC）树脂为主要原 料，加上一定比例的稳定剂、着色剂、填 充剂、紫外线吸收剂等，经挤出成型材， 同时为增强型材的刚性，超过一定长度的 型材空腔内需要填加钢衬（加强筋），这 样制成的材料称之为塑钢。
2021/6/16
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三夹板
• 由薄木板胶合而成，各层的木纹（纤维） 方向互相交错，因此特别坚固，不易破裂。 常用于制造家具和装饰。
的 的目的，大大简化了衣物的清洗过程。
应
用
将纳米技术用于塑料工业，生产的纳米塑料可以代替人的 血管、骨骼，广泛用于各种医疗手术之中，有人比喻为这将 是医疗技术上的一场革命。
2021/6/16
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2021/6/16
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纳米材料
• 所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、 导热、导电特性等等，往往不同于该物质 在整体状态时所表现的性质。
2021/6/16
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学习重点
• 复合材料是由多种材料结合而成的材料。 它的强度高于组成它的材料，较能满足社 会的需要。
2021/6/16
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• 木材 • 骨头
天然复合材料
2021/6/16
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新材料
2021/6/16
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波音飞机 复合材料修理
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总体概述
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2
目录
第一章 料简介 施工安全和材料的管理 飞机复合材料结构设计 加工 修理的过程和典型结构修理 铝合金蜂窝夹层结构的胶接修理 检测
教程中所涉及的复合材料是基于用一 种或数种纤维排列镶嵌在某些形式的聚合 物树脂（基体）中。
5
一般简介
图 1-1复合材料的组成
6
材料的形式
1. 长丝 长丝又叫长纤维，是一根根的连续纤维，除了在 几何不连续处以外，在一个构件中通常没有长 丝的端头。
2. 单向带 单向带是由纱在树脂基体中沿着单一方向排列 而成
二. 对称 对称是复合材料层合板即为在中轴两边有相同数目的铺 层，且距离中轴相同之处的铺层的方向相同。 例如：（ +45°,0°,0°,90°，－45°/－45°,90°，0°,0°， +45°）是对称层合板。
36
表3－1 材料特性－－密度
37
表3—2 减重比较表
38
*线弹性直至屈服应力
*塑性极限破坏 *允许应力极限由屈服点决定
图3-1 破坏机制比较
*线弹笥直至极限应力 *脆坏或突然破坏 *受到湿度及温度的影响
39
图3-2 材料特性----强度 40
727石墨/环氧复合材料升降舵声疲劳试验
*测试两个盒段 -在158分贝下分别试验4个小时及8个小时 -没有发现损伤 *预先施加冲击损伤 -在158分贝下试验4个小时 -没有发现损伤扩展 *声疲劳性能大大优于金属 注:一个普通的喷气发动机产生100分贝的噪声
3. 织物 由纱、纤维或长丝织成的材料。
7
纤维增强材料
一．玻璃纤维 二．Kevlar纤维－－芳纶纤维 三．碳/石墨 四．硼纤维 五．陶瓷纤维
8
图1-2 纤维增强材料的形式
9
图1-3 布 边
10
图 1-4 经纱的方向
11
图1-5 石墨纤维生产工序
12
图1-6 石墨纤维的代码
13
织物的优点
3
第一章 复合材料的简介
复合材料的定义 材料的形式 纤维增强材料 织物 基体和环氧树脂体系 粘接剂 蜂窝及蜂窝夹芯结构
4
定义
由两种或两种以上的材料组合而成的材 料称之为复合材料。复合材料的范围包括 玻璃纤维增强复合材料、碳纤维/环氧树脂 复合材料、碳/碳复合材料、金属基、陶瓷 基复合材料。
31
图2-4 封装包裹 32
树脂系统的比例配制指南
① 保持台秤的平台和秤盘的清洁，称重时应涂上 脱模剂以免被树脂站住
② 扣除刻度的非零点部分以补偿混合容器的重量 ③ 比例应该在所用秤的刻度范围之内（不能猜测
中间的刻度），秤应能精确到1/10g，避免小量 调制。 ④ 不要将秤从它本来的位置移走，因为天平有一 定的水平要求。 ⑤ 避免不意的外来影响。 ⑥ 不要超出量程。 ⑦ 称重时不要试图对秤做任何调整。
33
图2-5 隔栅式和秤
34
第三章 飞机复合材料结构设计
复合材料的特性 材料密度 失效特性 材料强度 抗疲劳性 复合材料的连接 紧固件 铺层的原则
夹层结构典型特点 树脂的固化体系 腐蚀控制 先进复合材料在飞机
上的应用
35
复合材料的特性
一．比强度和比模量高 二．具有可设计性 三．抗疲劳性能好 四．减振性能好 五．高温性能好 六．破损安全性好 七．具有脆性材料的特性
材料管理
一．存贮期 通常情况下，粘接剂、树脂和预浸
料应在规定的温度范围内存贮。 材料的存贮期是指从制造完成到它
不再为飞机安全使用的寿命或时间。材 料的存贮期可以通过存贮在10℉以下或 按照制造商所特别要求的温度而延长。
30
二. 外露时间 外露时间是指一卷给定的材料处于室温 条件下的所有累积小时数。 外露时间从材料离开冰箱开始算起，总 的外露时间不能超过制造商的规定。
强度 2. 蜂窝夹芯结构具有更高的抗弯强度 3. 具有更高的结构阻尼、较高的吸音和耐声
振疲劳的性能 4. 具有隔热性能，并具有光滑的气动外形
21
图1-11 蜂窝的拉伸过程
22
图1-12 蜂窝夹层结构
23
图1-13 芯格的形状
24
第二章 施工安全和材料的管理
施工过程中，需要佩戴好必要的劳动防 护用品，化工品必须严格按照说明书来进 行储藏和使用。
第一部分 施工安全 第二部分 材料的管理
25
施工安全
图2－1 皮肤防护和安全眼镜
26
图2-2 呼吸器官的防护
27
铺设区
铺设区必须避开灰尘、水汽、油雾、逸 出的火焰及其他对粘接不利的材料。需注 意铺设区的洁净。
建议：铺设区最好不要与切割、打磨、 钻孔在同一个工作间内进行。
28
图2－3 正确与不正确的工作环境对比 29
41
图3-3 复合材料的连接I 42
图3-4 复合材料的连接Ⅱ
43
图3-5 机械连接紧固件 44
图3-6 纤维方向要求
45
铺层的原则
一． 均衡 均衡的复合材料层合板是在中心平面坐标轴的两边有 相同数目的铺层。 例如：（+45°,0°,－45°,90°/－45°,0°,+45°,90°）是均 衡层合板。
环氧树脂由两部分组成：树脂和催化剂 （或称固化剂）。
18
*富脂:易产生裂纹 *贫脂:由于有空隙而较弱 *固化温度:是敏感的
+环氧:室温至350℉ (177℃) +聚酯：室温至250℉ (121℃) +聚酰亚胺:500℉及600℉(260℃-316℃) *热固性:基体的化学反应 *热塑性:无化学反应
在600℉及700℉ 融化(316℃-371℃)
图 1-10
树脂体系
19
粘接剂
一．胶膜是涂在一层支持薄膜上的粘接剂 二．糊状粘接剂由两种组分混合 三．泡沫粘接剂是含泡沫剂的环氧树脂体系 四．填充剂是在混合后的树脂中加入材料，
类型分为：短纤维、碎纤维、硅粉添加 剂、微珠
20
蜂窝及蜂窝夹芯结构
蜂窝夹芯结构的特性： 1. 蜂窝夹芯结构有比常规金属结构更高的比
1. 比带抵抗纤维断裂和层间分离能力强 2. 损伤容限高，对“固化皱损”要求低，对
于修理工作比带好 3. 编织中减少了丝束分离 4. 抗疲劳损伤
14
图1-7 织布图案
15
图1-8 预浸带材料 16
图1-9 预浸布
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基体和环氧树脂体系
基体是一种将复合材料中的纤维或长纤 维粘接在一起的均匀材料。
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总体概述
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目录
第一章 料简介 施工安全和材料的管理 飞机复合材料结构设计 加工 修理的过程和典型结构修理 铝合金蜂窝夹层结构的胶接修理 检测
教程中所涉及的复合材料是基于用一 种或数种纤维排列镶嵌在某些形式的聚合 物树脂（基体）中。
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一般简介
图 1-1复合材料的组成
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材料的形式
1. 长丝 长丝又叫长纤维，是一根根的连续纤维，除了在 几何不连续处以外，在一个构件中通常没有长 丝的端头。
2. 单向带 单向带是由纱在树脂基体中沿着单一方向排列 而成
二. 对称 对称是复合材料层合板即为在中轴两边有相同数目的铺 层，且距离中轴相同之处的铺层的方向相同。 例如：（ +45°,0°,0°,90°，－45°/－45°,90°，0°,0°， +45°）是对称层合板。
36
表3－1 材料特性－－密度
37
表3—2 减重比较表
38
*线弹性直至屈服应力
*塑性极限破坏 *允许应力极限由屈服点决定
图3-1 破坏机制比较
*线弹笥直至极限应力 *脆坏或突然破坏 *受到湿度及温度的影响
39
图3-2 材料特性----强度 40
727石墨/环氧复合材料升降舵声疲劳试验
*测试两个盒段 -在158分贝下分别试验4个小时及8个小时 -没有发现损伤 *预先施加冲击损伤 -在158分贝下试验4个小时 -没有发现损伤扩展 *声疲劳性能大大优于金属 注:一个普通的喷气发动机产生100分贝的噪声
3. 织物 由纱、纤维或长丝织成的材料。
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纤维增强材料
一．玻璃纤维 二．Kevlar纤维－－芳纶纤维 三．碳/石墨 四．硼纤维 五．陶瓷纤维
8
图1-2 纤维增强材料的形式
9
图1-3 布 边
10
图 1-4 经纱的方向
11
图1-5 石墨纤维生产工序
12
图1-6 石墨纤维的代码
13
织物的优点
3
第一章 复合材料的简介
复合材料的定义 材料的形式 纤维增强材料 织物 基体和环氧树脂体系 粘接剂 蜂窝及蜂窝夹芯结构
4
定义
由两种或两种以上的材料组合而成的材 料称之为复合材料。复合材料的范围包括 玻璃纤维增强复合材料、碳纤维/环氧树脂 复合材料、碳/碳复合材料、金属基、陶瓷 基复合材料。
31
图2-4 封装包裹 32
树脂系统的比例配制指南
① 保持台秤的平台和秤盘的清洁，称重时应涂上 脱模剂以免被树脂站住
② 扣除刻度的非零点部分以补偿混合容器的重量 ③ 比例应该在所用秤的刻度范围之内（不能猜测
中间的刻度），秤应能精确到1/10g，避免小量 调制。 ④ 不要将秤从它本来的位置移走，因为天平有一 定的水平要求。 ⑤ 避免不意的外来影响。 ⑥ 不要超出量程。 ⑦ 称重时不要试图对秤做任何调整。
33
图2-5 隔栅式和秤
34
第三章 飞机复合材料结构设计
复合材料的特性 材料密度 失效特性 材料强度 抗疲劳性 复合材料的连接 紧固件 铺层的原则
夹层结构典型特点 树脂的固化体系 腐蚀控制 先进复合材料在飞机
上的应用
35
复合材料的特性
一．比强度和比模量高 二．具有可设计性 三．抗疲劳性能好 四．减振性能好 五．高温性能好 六．破损安全性好 七．具有脆性材料的特性
材料管理
一．存贮期 通常情况下，粘接剂、树脂和预浸
料应在规定的温度范围内存贮。 材料的存贮期是指从制造完成到它
不再为飞机安全使用的寿命或时间。材 料的存贮期可以通过存贮在10℉以下或 按照制造商所特别要求的温度而延长。
30
二. 外露时间 外露时间是指一卷给定的材料处于室温 条件下的所有累积小时数。 外露时间从材料离开冰箱开始算起，总 的外露时间不能超过制造商的规定。
强度 2. 蜂窝夹芯结构具有更高的抗弯强度 3. 具有更高的结构阻尼、较高的吸音和耐声
振疲劳的性能 4. 具有隔热性能，并具有光滑的气动外形
21
图1-11 蜂窝的拉伸过程
22
图1-12 蜂窝夹层结构
23
图1-13 芯格的形状
24
第二章 施工安全和材料的管理
施工过程中，需要佩戴好必要的劳动防 护用品，化工品必须严格按照说明书来进 行储藏和使用。
第一部分 施工安全 第二部分 材料的管理
25
施工安全
图2－1 皮肤防护和安全眼镜
26
图2-2 呼吸器官的防护
27
铺设区
铺设区必须避开灰尘、水汽、油雾、逸 出的火焰及其他对粘接不利的材料。需注 意铺设区的洁净。
建议：铺设区最好不要与切割、打磨、 钻孔在同一个工作间内进行。
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图2－3 正确与不正确的工作环境对比 29
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图3-3 复合材料的连接I 42
图3-4 复合材料的连接Ⅱ
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图3-5 机械连接紧固件 44
图3-6 纤维方向要求
45
铺层的原则
一． 均衡 均衡的复合材料层合板是在中心平面坐标轴的两边有 相同数目的铺层。 例如：（+45°,0°,－45°,90°/－45°,0°,+45°,90°）是均 衡层合板。
环氧树脂由两部分组成：树脂和催化剂 （或称固化剂）。
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*富脂:易产生裂纹 *贫脂:由于有空隙而较弱 *固化温度:是敏感的
+环氧:室温至350℉ (177℃) +聚酯：室温至250℉ (121℃) +聚酰亚胺:500℉及600℉(260℃-316℃) *热固性:基体的化学反应 *热塑性:无化学反应
在600℉及700℉ 融化(316℃-371℃)
图 1-10
树脂体系
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粘接剂
一．胶膜是涂在一层支持薄膜上的粘接剂 二．糊状粘接剂由两种组分混合 三．泡沫粘接剂是含泡沫剂的环氧树脂体系 四．填充剂是在混合后的树脂中加入材料，
类型分为：短纤维、碎纤维、硅粉添加 剂、微珠
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蜂窝及蜂窝夹芯结构
蜂窝夹芯结构的特性： 1. 蜂窝夹芯结构有比常规金属结构更高的比
1. 比带抵抗纤维断裂和层间分离能力强 2. 损伤容限高，对“固化皱损”要求低，对
于修理工作比带好 3. 编织中减少了丝束分离 4. 抗疲劳损伤
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图1-7 织布图案
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图1-8 预浸带材料 16
图1-9 预浸布
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基体和环氧树脂体系
基体是一种将复合材料中的纤维或长纤 维粘接在一起的均匀材料。