复合材料的组成与结构

同济大学地下建筑结构复习要点

同济大学地下建筑结构复习 1 绪论 1.1简述地下建筑结构的概念及形式地下建筑结构即埋置于地层内部的结构。包括衬砌结构和内部结构两部分。要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用。地下建筑结构的形式主要由使用功能、地质条件和施工技术等因素确定。根据地质情况差异可分为土层和岩层内的两种形式。土层地下建筑结构分为1.浅埋式结构2.附建式结构3.沉井（沉箱）结构4.地下连续墙结构5.盾构结构6.沉管结构7其他如顶管和箱涵结构。岩石地下建筑结构形式主要包括直墙拱形、圆形、曲墙拱形，还有如喷锚结构、穹顶结构、复合结构。 1.2简述地下建筑结构设计程序及内容设计工作一般分为初步设计和技术设计两个阶段初步设计主要内容：1.工程等级和要求，以及静、动荷载标准的确定2.确定埋置深度和施工方法3.初步设计荷载值4.选择建筑材料5.选定结构形式和布置6.估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度等主要尺寸7.绘制初步设计结构图8.估算工程材料数量及财务概算技术细节主要内容：1.计算荷载2.计算简图3.内力分析4.内力组合5.配筋设计6.绘制结构施工详图7材料、工程数量和工程财务预算 2 地下建筑结构的荷载 2.1地下建筑荷载分哪几类？按其存在的状态，可以分为静荷载、动荷载和活荷载等三大类 2.2简述地下建筑荷载的计算原则需进行最不利情况的组合，先进性个别荷载单独作用下的结构各部件截面内力，再进行最不利的内力组合，得出各设计控制截面的最大内力。 2.3土压力可分为几种形式？其大小关系如何？土压力分为静止土压力E0、主动土压力力Ea 被动土压力Ep,则Ep>E0>Ea 2.4静止土压力是如何确定的？在挡土结构在土压力作用下，结构不发生变形和任何位移，背后填土处于弹性平衡状态，则作用于结构上的侧向土压力，称为静止土压力。静止土压力可根据半无限弹性体的应力状态求解。 2.5库仑理论的基本假设是什么？并给出其一般土压力计算公式。基本假设：1)挡土墙墙后土体为均质各向同性的无黏性土2）挡土墙是刚性的且长度很长，属于平面应变问题3）挡土墙后土体产生主动土压力或被动土压力

复合材料的界面改性

界面及界面改性方法界面结合强度低，则增强纤维与基体很容易分离，在材料的断面可观察到脱粘、纤维拔出、纤维应力松弛等现象，起不到增强作用；但界面结合强度太高，则增强纤维与基体之间应力无法松弛，形成脆性断裂。在研究和设计界面时，不应只追求界面粘结而应考虑到最优化和最佳综合性能。 1、聚合物基复合材料界面界面结合有机械粘接与润湿吸附、化学键结合等。大多数界面为物理粘结，结合强度较低，结合力主要来自如色散力、偶极力、氢键等物理粘结力。偶联剂与纤维的结合（化学反应或氢键）也不稳定，可能被环境（水、化学介质等）破坏。一般在较低温度下使用，其界面可保持相对稳定。增强剂本身一般不与基体材料反应。聚合物基复合材料界面改性原则： 1）在聚合物基复合材料的设计中，首先应考虑如何改善增强材料与基体间的浸润性。一般可采取延长浸渍时间，增大体系压力、降低熔体粘度以及改变增强体织物结构等措施。２）适度的界面结合强度３）减少复合材料中产生的残余应力４）调节界面内应力和减缓应力集中聚合物基体复合材料改性方法１、颗粒增强体在热塑性聚合物基体加入两性相溶剂(增容剂)，则能使液晶微纤与基体间形成结合良好的界面２、纤维增强体复合材料界面改善 a)纤维表面偶联剂 b)涂覆界面层 c)增强体表面改性 2、金属基复合材料界面金属基体在高温下容易与增强体发生不同程度的界面反应，金属基体多为合金材料，在冷却凝固热处理过程中还会发生元素偏聚、扩散、固溶、相变等。金属基复合材料界面结合方式有化学结合、物理结合、扩散结合、机械结合。总的来讲，金属基体复合材料界面以化学结合为主，有时也会出现几种界面结合方式共存。金属基体复合材料的界面有3种类型：第一类界面平整、组分纯净，无中间相。第二类界面不平直，由原始组分构成的凸凹的溶解扩散型界面。第三类界面中含有尺寸在亚微米级的界面反应物。多数金属基复合材料在制备过程中发生不同程度的界面反应。金属基复合材料的界面控制研究方法： 1）对增强材料进行表面涂层处理在增强材料组元上预先涂层以改善增强材料与基体的浸润性，同时涂层还应起到防止发生反应的阻挡层作用。 2）选择金属元素改变基体的合金成分，造成某一元素在界面上富集形成阻挡层来控制界面反应。尽量避免选择易参与界面反应生成脆硬界面相、造成强界面结合的合金元素 3）优化制备工艺和参数金属基体复合材料界面反应程度主要取决于制备方法和工艺参数，因此优化制备工艺和严格控制工艺参数是优化界面结构和控制界面反应的有效途径。 3、陶瓷基复合材料的界面陶瓷基体复合材料指基体为陶瓷材料的复合材料。增强体包括金属和陶瓷材料。界面结合方式与金属基体复合材料基本相同，有化学结合、物理结合、机械结合和扩散结合，其中以化学结合为主，有时几种结合方式同时存在。陶瓷基体复合材料界面控制方法

同济大学建筑学结构选型题库

同济大学建筑学结构选型题库 1、试述建筑平立面尺寸对结构性能的影响。答：1. 建筑平面的对称性建筑平面形状最好是双轴对称的，这是最理想的，但有时也可能只能对一个轴对称，有时可能是根本找不到对称轴。不对称的建筑平面对结构来说有三个问题:一是会引起外荷载作用的不均匀，从而产生扭矩;二是会在凹角处产生应力集中;三是不对称的建筑平面很难使三心重合。因此，对于单轴对称或无轴对称的建筑平面，在结构布置时必须十分小心，应该对结构从各个方向反复进行计算，并考虑结构的空间作用。 2. 质量布置的对称性仅仅由于建筑平面布置的对称并不能保证结构不发生扭转。在建筑平面对称和结构刚度均匀分布的情况下，若建筑物质量分布有较大偏心，当遇到地震作用时，地震惯性力的合力将会对结构抗侧刚度中心产生扭矩，这时也会引起建筑物的扭转及破坏。 3. 结构抗侧刚度的对称性抗侧力构件的布置对结构受力有十分重要的影响。常常会遇到这样的情况，即在对称的建筑外形中进行了不对称的建筑平面布置，从而导致了结构刚度的不对称布置。在建筑物的一侧布置墙体，而在其他部位则为框架结构。由于墙体的抗侧刚度要比框架大得多，这样当建筑物受到均匀的侧向荷载作用时，楼盖平面显然将发生图中虚线所示的扭转变位。 4、需要抗震设防的建筑，结构抗震设计规范对建筑体型有较多的限制条件，其主要原则是:建筑的平、立面布置宜规则、对称，建筑的质量分布宜均匀，避免有过大的外挑和内收，结构抗侧刚度沿竖向应均匀变化，楼层不宜错层，构件的截面由下至上逐渐减小，不突变。当建筑物顶层或底部由于大空间的要求取消部分墙柱时，结构设计应采取有效构造措施，防止由于刚度突变击产生的不利影响。对于矩形平面，其长边与短边之比不宜过大。对非矩形平面，则还应限彻其翼肢的长度，在结构布置中应通过调整平面形状和尺寸，采取构造和措施，尽量使整个建筑物形成一个整体结构，以提高结构的抗震，不然的话，则应设置抗震缝，将建筑物划分为若干个独立的结构单元。 2、试述高层建筑结构分析相对于多层建筑的特殊性。答：从结构分析的基本原理来说，高层建筑结构的分析与多层建筑结构的分析是一样的。但是由于以下两个方面的原因，使得高层建筑结构的分析又具有其特殊性。一方面是由于墙柱内轴力的增加，和墙柱总高度的增加，构件轴向变形所引起的对结构内力与位移的影响已不可忽略;同时由于高层建筑结构中各构件截面高度往往较大，构件截面剪切变形对结构内力和位移的影响也已不可忽略。另一方面是由于建筑物高度的增加，侧向风荷载或地震作用所产生的结构内力与位移常常成为结构设计的控制因素。随着建筑物层数的增加，楼面结构所耗用的材料几乎不变，而柱或墙体为承受竖向荷载所消耗的材料与层数呈近乎线性的关系增长。值得注意的是，为承受侧向力所需要的材料的增长与层数成抛物线关系。在超高层范围内，层数的增加会引起土建造价的大幅度上升。当结构设计较为合理时，例如选用合理的结构型式，进行合理的结构布置，采用合理的建筑物高宽比，则为抵抗水平荷载所需增加的材料用量或土建造价尚可接受，而如果结构设计不合理，例如对于高宽比很大的建筑物，则为保证建筑物在侧向荷载作用下的强度和刚度，材料用量或土建造价的增长将使得该建筑物难以建成。高层建筑结构从整体上说可以看成是底端固定的悬臂柱，承受竖向荷载和侧向水平力的作用，建筑物的侧向位移，常会成为结构设计的控制因素。侧向位移过大，会导致建筑装修与隔墙的损坏，造

复合材料结构

复合材料结构设计的特点 (1) 复合材料既是一种材料又是一种结构 (2) 复合材料具有可设计性 (3) 复合材料结构设计包含材料设计复合材料区别于传统材料的根本特点之一可设计性好（设计人员可根据所需制品对力学及其它性能的要求，对结构设计的同时对材料本身进行设计）具体体现在两个方面1力学设计——给制品一定的强度和刚度、2功能设计——给制品除力学性能外的其他性能复合材料力学性能的特点 (1) 各向异性性能材料弹性主方向：模量较大的一个主方向称为纵向，用字母L表示，与其垂直的另一主方向称为横向，用字母T表示。通常的各向同性材料中，表达材料弹 )和ν(泊松比)或剪切弹性模量G。对于复合材料中的每个单层，纵向弹性模量E L、横向弹性模量E T、纵向泊松比νL (或横向泊松比νT)、面内剪切弹性模量G LT。耦合现象：拉剪耦合与剪拉耦合、弯扭耦合与扭弯耦合 (2) 非均质性耦合变形：层合结构复合材料在一种外力作用下，除了引起本身的基本变形外，还可能引起其他基本变形。 (3)层间强度低在结构设计时，应尽量减小层间应力，或采取某些构造措施，以避免层间分层破坏。研究复合材料的刚度和强度时，基本假设： (1) 假设层合板是连续的。由于连续性假设，使数学分析中的一些连续性概念、极限概念以及微积分等数学工具都能应用于力学分析中。 (2）假设单向层合板是均匀的，多向层合板是分段均匀的。 (3) 假设限于单向层合板是正交各向异性的：即认为单向层合板具有两个相互垂直的弹性对称面。 (4) 假设限于层合板是线弹性的：即认为层合板在外力作用下产生的变形与外力成正比关系，且当外力移去后，层合板能够完全恢复其原来形状。 (5) 假设层合板的变形是很小的。上述五个基本假设，只有多向层合板的分段均匀性假设和单向层合板的正交各向异性假设，与材料力学中的均匀性假设和各向同性假设有区别。平面应力状态与平面应变状态平面应力状态：单元体有一对平面上的应力等于0。（σz＝0，τzx＝0，τzy ＝0）平面应变状态（平面位移）：εz＝0（即ω＝0），τzx＝0(γ31＝0)，τzy ＝0(γ32＝0 )， σz一般不等于0。复合材料连接方式复合材料连接方式主要分为两大类：胶接连接与机械连接。胶接连接：受力不大的薄壁结构，尤其是复合材料结构；机械连接：连接构件较厚、受力大的结构。

建筑设计—同济文远楼详细解析

文远楼浅析1 关键词：文远楼平面立面功能结构节点节能文远楼简介：静静地横卧在同济大学东北部葱茏草木间的文远楼，可以说是同济最具历史意义与深远影响的建筑之一。虽然外表朴实无华，但这座建筑已经近花甲年岁，却又是中国现代建筑上的一座丰碑。文远楼总建筑面积 5050平方米，属于混凝土框架结构，这在50年代的中国可谓稀有。建筑属包豪斯风格，平面布局自由流畅、功能分布于流线安排合理、立面设计简洁有力，可以说是“现代主义建筑在中国的第一栋”，是“同济建筑规划设计的一座精神财富”。走进文远楼，无论是进厅、房间、楼梯还是细部设计，都显示了设计者对于现代建筑精神的深刻理解和把握，它不仅娴熟而恰当地运用了现代建筑的手法，更主要的是它真正从建筑理念到空间、功能的布局、处理，以至构件、细部的设计都贯穿了现代建筑思想。尽管我们以现代的眼光去看，它仍有很多地方值得我们去欣赏和学习！ “当初，文远楼在设计时很注重结构和材料的节省，巧妙运用了工程学和力学原理。”有位老师曾经告诉我们，“虽然用料节省了，但却丝毫没有影响到建筑的质量。反而，经过岁月的考验，事实证明它更具牢固性和耐久性。” 作为09级的一名建筑学学生，文远楼对我也有着不一般的意义。初入高等学府，文远楼便成为我学习专业课的基地，每天在这里听课、做模型、赶图，可以说对这座声名在外而又久经风雨的建筑有了亲身的体会。虽然已经离开文远楼，但这里仍旧是我在同济最为熟悉的建筑，对它有一种难以言喻的亲切感与归属感，因而毫不犹豫地选择了文远楼作为分析对象。建筑结构文远楼是典型的三层不对称的错层式、钢筋混凝土框架结构建筑。框架结构的承重部分是由钢筋混凝土或钢材制作的梁、板、柱形成的骨架结构承担，墙体只是起围护和分割作用。由于墙体无需承重，这种结构防震性能好，比砖混结构更坚固，保温隔热隔音，使用寿命长，且可以灵活布置房间，不受楼板跨度的限制，随意分割内部空间。因此文远楼平面和空间布局自由，空间相互穿插，内外彼此联系。文远楼大胆而成功地运用了现代建筑的观念和手法，它的形象很自然地令人想到“包豪斯”。“第二次世界大战前后，现代主义风格深入影响中国，五十年代初诞生了一批非常优秀的本土现代建筑，文远楼就是其中之一，它是我国最早的典型的包豪斯风格的建筑，是包豪斯飘到远东中国的第一粒种子。”

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

同济大学地下建筑结构期末复习重点

衬砌结构主要是起承重和围护作用。承重，即承受岩土体压力、结构自重以及其它荷载作用；围护，即防止岩土体风化、坍塌、防水、防潮等。土层地下建筑结构型式:（一）浅埋式结构：（二）附建式结构：（三）沉井结构（四）地下连续墙结构：（五）盾构结构（六）沉管结构：（七）桥梁基础结构（八）其它结构：还包括顶管结构和箱涵结构等地下建筑与地面建筑结构的区别:（1）计算理论、设计和施工方法（2）地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。（3）地下建筑结构埋置于地下，其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上，而且约束着结构的移动和变形。计算理论上最主要差别：在地下建筑结构设计中除了要计算因素多变的岩土体压力之外，还要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用。岩石地下建筑结构形式:主要包括直墙拱形、圆形、曲墙拱形等。（一）、拱形结构 1．贴壁式拱形结构（1）半衬砌结构（2）厚拱薄墙衬砌结构（3）直墙拱形衬砌（4）曲墙拱形衬砌结构 2．离壁式拱形衬砌结构（二）喷锚结构（三）穹顶结构（四）连拱隧道结构（五）复合衬砌结构最常用的是拱形结构，具有以下优点：（一）地下结构的荷载比地面结构大，且主要承受垂直荷载。因此，拱形结构就受力性能而言比平顶结构好（二）拱形结构的内轮廓比较平滑，只要适当调整拱曲率，一般都能满足地下建筑的使用要求，并且建筑布置比圆形结构方便，净空浪费也比圆形结构少。（三）拱主要是承压结构。适用于采用抗拉性能较差，抗压性能较好的砖、石、混凝土等材料构筑。材料造价低，耐久性良好，易维护。普氏压力拱理论：洞室开挖后如不及时支护，洞顶岩土将不断垮落而形成一个拱形，又称塌落拱。其最初不稳定，若洞侧壁稳定，则拱高随塌落不断增高，如侧壁不稳定，则拱高和拱跨同时增大。当洞的埋深较大时塌落拱不会无限发展，最终将在围岩中形成一个自然平衡拱。荷载种类:按存在状态分为静荷载、动荷载和活荷载;按其作用特点:永久（主要）荷载、可变（附加）荷载和偶然（特殊）荷载. 水土压力分算：砂性土和粉土.水土压力合算：粘性土围岩压力是指位于地下结构周围变形及破坏的岩层，作用在衬砌或支撑上的压力。围岩压力可分为围岩垂直压力、围岩水平压力及围岩底部压力。影响围岩压力的因素:主要与岩体的结构、岩石的强度、地下水的作用、洞室的尺寸与形状、支护的类型和刚度、施工方法、洞室的埋置深度和支护时间等相关。岩体稳定性的关键在于岩体结构面的类型和特征。确定围岩压力的方法:工程类比法,理论计算,现场实测围岩压力的计算方法:1、按松散体理论计算围岩压力1）垂直围岩压力①浅埋结构上的垂直围岩压力②深埋结构上的垂直围岩压力(普氏理论,抛物线状的天然拱) 2）水平围岩压力3）底部围岩压力2、按弹塑性体理论计算围岩压力芬诺公式3、按围岩分级和经验公式确定围岩压力初始地应力一般包括自重应力场和构造应力场.自重地应力可由有限元法求得，构造地应力可由位移反分析方法确定.时间效应：Ⅳ级以下围岩一般呈现塑性和流变特性喷层将受到来自围岩的挤压力。这种挤压力由围岩变形引起，常称作“形变压力” 释放荷载等效结点力的求法：一：根据结点力静力等效原则——单元应力法.二：洞周边界等效结点力法弹性抗力大小和作用范围的描述方法1）局部变形理论2）共同变形理论文克尔假定的局部变形理论:假定围岩在某点的弹性抗力和围岩在该点的变形成正比弹性地基梁，是指搁置在具有一定弹性地基上，各点与地基紧密相贴的梁。弹性地基梁与普通梁的区别：1弹性地基梁是无穷多次超静定结构。普通梁是静定的或有限次超静定的结构超静定次数是无限还是有限，这是它们的一个主要区别。2普通梁的支座通常看作刚性支座，弹性地基梁则必须同时考虑地基的变形。地基的变形是考虑还是略去，这是它们的另一个主要区别。

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

复合材料结构装配过程中的制孔和连接

复合材料结构装配过程中的制孔和连接哈飞集团徐福泉高大伟复合材料结构装配综述先进复合材料的主要优势之一就是可以更大程度的发挥飞机结构设计人员的智慧，思路更加广阔，设计结构更加灵活。可以创造出尺寸大、结构复杂、整体成型的复合材料机体结构的同时，减少了零件的数量，减少了连接用紧固件数量，减少了装配工装和装配操作工序的工作量。但不管怎样，由于设计、工艺、检查和维修等制约因素的影响，连接装配过程必不可少。因此复合材料零件仍然需要参与装配，包括复合材料零件之间的装配，以及复合材料零件同其它类型零件之间的装配。与金属结构相比，复合材料连接紧固件数量少了，但质量要求更高了，从其它文献中的数据以及实际估算，装配总成本与零件总成本基本相当。国外在A380、B787、JSF等飞机的大型、开敞型结构件上，使用了数字化装配技术，利用通用自动化装配工作台和自动钻铆设备等手段，保证了飞机装配的高质量和高效率；就目前国内的制造水平来看，数字化制造技术在探索阶段，较少应用，虽然局部采用了数字化技术，如在协调方式上局部采用了数字量传递方法，大多仍采用手工装配，需要较多的劳动力。复合材料装配过程比较复杂，装配过程包括了不同的装配级别和多个步骤：如直升机尾部的装配，分三级进行：第一级是框、梁、肋及加强件等的定位装配；第二级是与蒙皮间的定位，间隙调整，加胶膜，钻孔、坚固件安装，胶接固化后的修整；第三级是协调互换部位的加工和协调孔的钻制，安装接头、平尾和上垂尾等部件，进行密封和电搭铁安装等等。以上只是简要描述了大结构装配过程中常常要用到的装配流程以及工艺过程。本文主要介绍基本的加工和装配操作，重点在复合材料零件制孔及常用的几种连接方式。复合材料结构装配的特点飞机复合材料零件装配与金属零件装配相比，具有以下的特点： 1)受复合材料零件原材料、制造工艺方法以及材料本身特性限制，复合材料零件厚度、平面度、角度等尺寸和形位公差较机加零件大，因此在装配设计时需要考虑一定的补偿方法。 2)紧固件与复合材料零件间的电化学腐蚀，尤其是碳纤维复合材料与铝或镀镉的紧固件相接触时，玻璃纤维或芳纶不导电，不会产生电化学腐蚀。 3)复合材料属脆性材料，断裂延伸率1%～3%，对装配间隙敏感，间隙在0.2mm-0.8mm应使用液体垫片，大于0.8就应使用固体垫片，否则易造成树脂碎裂、局部分层等损伤。 4)大多复合材料零件由很多层材料铺叠而成，单层面内强度远大于层间强度，制孔时易出现出口处孔边缘纤维劈裂。 5)复合材料与金属零件同时制孔时，如从材料钻向金属，易造成金属屑损伤复合材料孔壁的情况。 6)复合材料层间强度低，易冲击性分层，不宜采用带有冲击力拉装配方法，如锤铆。 7)复合材料零件不易采用过盈配合（间隙配合的强度只占基体完整强度的20%-50%），易造成孔壁四周损伤，或采用小过盈量（1%～2%）配合，且必须使用金属衬套。复合材料连接失效的形式复合材料结构在连接装配后，可能存在6种损坏模式。 A：零件剪切破坏，可能由于边距不够或在载荷方向的纤维比例过大。 B：零件断裂破坏，可能宽度不够或在垂直于载荷方向的纤维比例过大。 C：零件角破坏，可能边距不够或45度方向纤维少。 D：零件孔边破坏，孔周分层及基本压碎，这是6种损坏形式中可能危害最小的一种。 E：紧固件拉脱，可能由于锪窝太深（一般窝深不能超过总厚的2/3，剩余部分不能小于0.5mm）或钉头太小；装配间隙没有处理好。。 F：紧固件失效，钉夹紧长度选择不当；夹紧力不够；装配间隙没有处理好。

山大复合材料结构与性能复习题参考答案.doc

1、简述构成复合材料的元素及其作用复合材料由两种以上组分以及他们之间的界面组成。即构成复合材料的元素包括基体相、增强相、界面相。基体相作用：具有支撑和保护增强相的作用。在复合材料受外加载荷时，基体相一剪切变形的方式起向增强相分配和传递载荷的作用，提高塑性变形能力。增强和作用：能够强化基体和的材料称为增强体，增强体在复合材料中是分散相, 在复合材料承受外加载荷时增强相主要起到承载载荷的作用。界面相作用：界面相是使基体相和增强相彼此相连的过渡层。界面相具有一定厚度，在化学成分和力学性质上与基体相和增强相有明显区别。在复合材料受外加载荷时能够起到传递载荷的作用。 2、简述复合材料的基本特点 (1)复合材料的性能具有可设计性材料性能的可设计性是指通过改变材料的组分、结构、工艺方法和工艺参数来调节材料的性能。显然，复合材料中包含了诸多影响最终性能、可调节的因素，赋予了复合材料的性能可设计性以极大的自由度。 ⑵ 材料与构件制造的一致性制造复合材料与制造构件往往是同步的，即复合材料与复合材料构架同时成型，在采用某种方法把增强体掺入基体成型复合材料的同时?，通常也就形成了复合材料的构件。 (3)叠加效应叠加效应指的是依靠增强体与基体性能的登加，使复合材料获得一?种新的、独特而又优于个单元组分的性能，以实现预期的性能指标。 (4)复合材料的不足复合材料的增强体和基体可供选择地范围有限；制备工艺复杂，性能存在波动、离散性；复合材料制品成本较高。

3、说明增强体在结构复合材料中的作用能够强化基体的材料称为增强体。增强体在复合材料中是分散相。复合材料中的增强体，按几何形状可分为颗粒状、纤维状、薄片状和由纤维编制的三维立体结构。喑属性可分为有机增强体和无机增强体。复合材料中最主要的增强体是纤维状的。对于结构复合材料，纤维的主要作用是承载，纤维承受载荷的比例远大于基体；对于多功能复合材料，纤维的主要作用是吸波、隐身、防热、耐磨、耐腐蚀和抗震等其中一种或多种，同时为材料提供基本的结构性能；对于结构陶瓷复合材料，纤维的主要作用是增加韧性。 4、说明纤维增强复合材料为何有最小纤维含量和最大纤维含量在复合材料中，纤维体积含量是一个很重要的参数。纤维强度高，基体韧性好，若加入少量纤维，不仅起不到强化作用反而弱化，因为纤维在基体内相当于裂纹。所以存在最小纤维含量，即临界纤维含量。若纤维含量小于临界纤维量，则在受外载荷作用时，纤维首先断裂，同时基体会承受载荷，产生较大变形，是否断裂取决于基体强度。纤维量增加，强度下降。当纤维量大于临界纤维量时，纤维主要承受载荷。纤维量增加强度增加。总之，含量过低，不能充分发挥复合材料中增强材料的作用；含量过高，由于纤维和基体间不能形成一定厚度的界面过渡层, 无法承担基体对纤维的力传递，也不利于复合材料抗拉强度的提高。 5、如何设才计复合材料材料设计是指根据对?材料性能的要求而进行的材料获得方法与工程途径的规划。复合材料设计是通过改变原材料体系、比例、配置和复合工艺类型及参数，来改变复合材料的性能，特别是是器有各向异性，从而适应在不同位置、不同方位和不同环境条件下的使用要求。复合材料的可设计性赋予了结构设计者更大的自由度，从而有可能设计出能够充分发掘与应用材料潜力的优化结构。复合材料制品的设计与研制步骤可以归纳如下： 1）通过论证明确对于材料的使用性能要求，确定设计目标 2）选择材料体系（增强体、基体） 3）确定组分比例、几何形态及增强体的配置 4）确定制备工艺方法及工艺参数

同济大学综合楼构造分析

综合楼的建筑构造分析位置与概况综合楼位于校园的东北部，东临主干道四平路，北临国康路，南侧与行政楼之间有一块大型的景观绿化广场，整个占地面积为15615平方米。广场下部有一面积为7859平方米的停车场。该建筑地下一层，地上塔楼27层(包括21个标准层，层高4m；6个设备层，层高2m)，建筑高度98m，总建筑面积46000平方米。背景与功能综合楼是为了纪念同济百年校庆的一个作品，主要的功能是集办公与教学一体，并体现了同济在建筑方面的卓越成就。英国结构工程师学会授予综合楼的设计教育与医疗建筑类大奖，成为自1968年奖项设立以来中国大陆地区第一个获奖项目。作为百年校庆的标志性建筑，综合楼高度近100米。由于是21世纪的代表性作品，所以设计为21层。大楼从外型看是一个方正的建筑，边长近50米的正方形以16.2m*16.2m为一个单元，将教学、科研、接待、办公、会议等多种功能集中在7个L形单元，每个单元高度为3层，在楼内顺时针旋转叠置上升，中央形成一个通高的中庭。中庭的大跨度空间中分布了多个造型各异的单体，单体包括了会议厅、多媒体室等进行教研会议的场所。透过围绕楼体旋转上升的玻璃幕墙能够清晰地看到楼内颜色丰富的单体，产生了楼中楼的效果。大楼的整体方正造型和楼内单体的造型产生了强烈的对比效果。正是楼中中庭并不规则的中空空间使整个大楼产生了一种强烈的空间感。通高的中庭结构与构造综合楼的建筑空间组织复杂但是却不显错乱。其间功能单元可进行多种使用方式的转换。建筑形体盘旋而上，虚实相间。复杂的建筑空间给结构体系的选择和结构设计带来了挑战。设计采用由方钢管混凝土框架和外围粘滞阻尼支撑组成的耗能支撑框架结构体系。从结构抗震的角度出发，大型复合中庭导致每层楼板的开动较大，在水平地震作用下，楼板薄膜效应削弱。“L”形体块的螺旋上升设置，致使各体块单元的质心亦呈螺旋上升排列。在地震作用下结构将产生较大的扭转效应。设备层的设置使结构的侧向刚度不规则。设计采用的钢结构体系，形成巨型框架结构，实现建筑空间大跨度，并有效减轻结构自重，增强外围框架的空间协同抗扭性能。外围框架对应建筑螺旋布置的56个阻尼支撑，在水平地震作用下，粘滞阻尼器做功耗散输入的振动能量，减小结构的扭转影响。经同济大学土木工程防灾国家重点实验室进行的模型几何相似比为1/15的模拟地震振动台研究，试验结果为结构抗震设计提供了可靠依据，确立了结构设计方案的可行性。因此模型也作为象征综合楼的雕塑立于楼前的广场，富有意义。楼盖体系采用压型钢板组合楼板，板底不再配置受拉钢筋，仅在板

复合材料结构干涉连接

摘要复合材料可根据原组分材料优点互补特点，因此可设计出综合性能较出色的材料。为满足结构完整性要求，复合材料连接要求能承受一定的静荷载和疲劳荷载。复合材料连接部位较大的应力集中使它成为复合材料结构的重要强度薄弱环节。干涉连接是复合材料接头中非常重要的连接形式。纤维复合材料是人们按照需要创造出来的一类人工结构材料，其主要优点是沿纤维方向具有很高的比强度和比模量，为减轻结构重量提供了很大的潜力。本文重点研究了复合材料干涉连接技术。研究材料为连续碳纤维增强树脂基复合材料：碳/环氧树脂T300/QY8911，以下简称复合材料。首先，本文对复合材料力学性能进行了全面细致的介绍，概括了该领域的国内外研究现状，并在此基础上引出本文的研究宗旨，从数值模拟方面对其做进一步辅助分析。其次，利用ANSYS10．0软件对平板复合材料接头在单孔铆钉连接拉伸状态下的力学性能进行了有限元分析，在分析过程中采用静态接触算法模拟铆钉与复合材料板的干涉配合过程。通过对ANSYS数值模拟发现复合材料相同角度铺层的力学性能由一定的相似性。对间隙配合下和干涉配合下结构连接处的力学性能进行比较发现：复合材料层合板合适的干涉配合连接下，应力集中得到缓解，结构连接处的强度得到提高。再次，利用ANSYS10．0软件对平板复合材料接头在单孔铆钉连接下采用不同干涉量、模量比和摩擦系数时的力学性能进行了有限元分析比较。结合研究结果和理论推导表明：当采用合适的干涉量、模量比和摩擦系数时，结构连接处强度得到很好的优化。最后，本文对研究内容作了总结，针对论文中暂未解决的问题对后续工作作了展望。关键词：复合材料；干涉连接；应力集中 ABSTRACT Composite materials can be complementary advantages based on the I / 1

复合材料结构用紧固件及机械连接技术

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/bb6446685.html, 复合材料结构用紧固件及机械连接技术作者：万永来源：《科学与财富》2018年第21期摘要：复合材料结构用紧固件在应用中又极其复杂的环境，如何与机械连接技术相结合，互为提升，是当下重要课题。关键词：复合材料；强度；机械连接 1.前言我国科技不断进步，不断追赶欧美发达国家，离不开我国多年来对高精尖科技及材料的不懈研究。 2.复合材料的发展及市场由于复合材料具有比强度高，比刚度高，疲劳寿命长，耐腐蚀等优点，被广泛应用于各类先进飞机。复合材料的机械连接问题比金属材料的复杂和严重。这主要是由于一方面各向异性复合材料具有高脆性并因此受到复合力的事实。另一方面，复合材料重新分布载荷的能力非常小。因此，大量的近似设计不能像金属一样使用。在飞机组装中，通常有机械连接，固井和焊接连接。机械连接主要包括螺栓连接和铆接连接，主要用于要求较高负载或要求较高疲劳寿命的部件。机械连接具有连接可靠，工艺简单，反复拆卸的优点。它是飞机装配的主要连接方式，占飞机结构总连接的70%以上。据统计，飞机机械连接通常有数十万至数百万个紧固孔。大量的紧固孔是飞机结构中应力的薄弱部分。因此，在复杂的交变载荷下，机械连接部件易于疲劳和损坏。这是服役飞机中最常见的损坏形式之一。一般来说，飞机的故障总数，对身体的伤害数量一般占到12%？30%。但是，由于机载产品系统可以在故障后用新产品替换，因此飞机机体的使用寿命决定了飞行器的总飞行寿命。在机体遭到破坏时，疲劳失效占80%以上，其中多达75%？80%的机体因疲劳失效而引起的机械连接结构。因此，机械连接的寿命在一定程度上决定了飞机的飞行寿命。因此，有必要增加使用复合材料的比例。例如，美国的F-22猛禽战斗机使用了35%的复合材料。美国B787梦幻客机使用的复合材料比例也达到了50%。有些国家甚至规定，在90 年代以后设计飞机时，当复合材料使用比例低于20%时，设计基本可以推翻。复合材料机械接头在疲劳载荷作用下，主要有以下破坏方法：拉伸破坏，剪切破坏，拉伸破坏，挤压破坏，脱落破坏及其组合。 3.复合材料结构用紧固件种类

复合材料力学沈观林编着清华大学出版社

《复合材料力学》沈观林编著清华大学出版社第一章复合材料概论 1.1复合材料及其种类 1、复合材料是由两种或多种不同性质的材料用物理和化学方法在宏观尺度上组成的具有新性能的材料。 2、复合材料从应用的性质分为功能复合材料和结构复合材料两大类。功能复合材料主要具有特殊的功能。 3、结构复合材料由基体材料和增强材料两种组分组成。其中增强材料在复合材料中起主要作用，提供刚度和强度，基本控制其性能。基体材料起配合作用，支持和固定纤维材料，传递纤维间的载荷，保护纤维。根据复合材料中增强材料的几何形状，复合材料可分为三大类：颗粒复合材料、纤维增强复合材料（fiber-reinforced composite）、层禾口复合材料。（1）颗粒：非金属颗粒在非金属基体中的复合材料如混凝土；金属颗粒在非金属基体如固体火箭推进剂；非金属在金属集体中如金属陶 '瓷O （2）层合（至少两层材料复合而成）：双金属片；涂覆金属；夹层玻璃。（3）纤维增强：按纤维种类分为玻璃纤维（玻璃钢）、硼纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维和芳纶纤维等。按基体材料分为各种树脂基体、金属基体、陶瓷基体、和碳基体。按纤维形状、尺寸可分为连续纤维、短纤维、纤维布增强复合材料。还有两种或更多纤维增强一种基体的复合材料。如玻璃纤维和碳纤维增强树脂称为混杂纤维复合材料。 5、常用纤维（性能表见P7表1-1）玻璃纤维（高强度、高延伸率、低弹性模量、耐高温）硼纤维（早期用于飞行器，价高）碳纤维（主要以聚丙烯腈PAN纤维或沥青为原料，经加热氧化，碳化、石墨化处理而成；可分为高强度、高模量、极高模量，后两种成为石墨纤维（经石墨化2500~3000°C）；密度比玻璃纤维小、弹性模

同济大学〈房屋建筑学〉模拟试题

注：本考卷作图题带有开放性质无唯一标准答案，本答案仅供参考同济大学〈房屋建筑学〉试题一、填充题（共25分，每空格1分） 1. 建筑标高是指建筑的完成（光）面标高。 2. 粉刷用的水泥砂浆的常见级配有1：2 和1：3 ，混合砂浆的级配有1：1：4 和1：1：6 ，这种配合比是材料的重量比。 3. 普通粉刷的工序中找平层又叫括糙层或打底层，其作用是使基底初步找平并使之与其它粉刷层次结合牢固。 4. 对混凝土楼板底面进行抹灰类饰面装修时应采用混合砂浆，且总厚度不大于15 mm。 5. 公共楼梯一个梯段上的踏步步数最少不得少于 3 步，最多不得多于18 步。 6. 用于无障碍设计的坡道坡度不大于1：12 ，在其起始及终结处，扶手应自前缘伸出300 mm。 7. 安装外墙上的塑钢窗时应该用柔性材料填塞窗框与墙间的缝隙，并且在其内外两面做防水密封胶密封处理。 8. 按照防水规范的规定，建筑屋面防水等级是按照建筑物的重要性以及使用要求来划分的。其中防水年限为15年的是重要的工业与民用建筑以及高层建筑，应该做二道防水设防。 9. 建筑外墙上的“热桥”是指热量易于传导散失的部位，如砖混结构外墙上的构造柱、圈梁等部位。 10. 适合用于铺设在建筑屋面防水层之上的保温材料必须具有自防水的性能。二、问答题（共30分，每题6分） 1. 某建筑的底层室内地面标高为±0.00，室内外的高差为600，室外地面的绝对标高为4.18m，冰冻线位置在3.63m处。仅以此条件考虑建筑基础的底标高至少应为多少？请写出计算过程。答：基础埋深应在冰冻线以下200mm以上，故基础埋深的绝对标高为3.63—0.2＝3.61（m）底层室内地面绝对标高为4.18+0.6＝4.78（m）建筑基础底面的底标高至少应为－（4.78-3.61）＝－1.17（m） 2. 除了设置伸缩缝之外，尚有哪些构造措施是针对建筑外墙或屋面有可能受到热胀冷缩的温度应力的影响而采用的？请举出两个例子并对其主要构造做法加以简单说明。答：例一是屋面设置的分仓缝：在屋面某些变形敏感的部位如屋面板支座、屋面板缝间、屋面檐口等处，将用刚性材料所作的构造层次作人为的分割，使屋面纵横不超过6000mmx6000mm的间距设置分仓缝。分仓缝预留缝宽约20－40mm，用柔性材料填充，用建筑密封膏嵌缝。例二是外墙面上的引条线：为了避免外墙面上的大面积的粉刷在昼夜温差的作用下周而复始的热胀冷缩，导致墙面粉刷开裂，在施工时就用木质引条线将粉面层分格，待完成粉面层后取出引条线，留下变形需要的空隙。也可在引条线内用密封膏嵌缝。 3. 用作建筑幕墙以及楼梯栏板的玻璃应该是什么玻璃？请举出两种属于该种类型的玻璃品种来。答：用作建筑幕墙以及楼梯栏板的玻璃应该是安全玻璃。钢化玻璃、夹丝玻璃、夹膜玻璃都属于安全玻璃。 4.混合结构建筑的水平防潮层一般做在什么部位？较好的一种水平防潮层的构造做法是什么？答：混合结构建筑的水平防潮层一般做在地面素混凝土结构层的厚度范围内，工程上一般设在－0.06m处。比较好的水平防潮层是细石混凝土防潮层，具体做法是采用60厚的细石混凝土，内配3?6或3?8的钢筋。 5. 抗震设防地区混合结构建筑的构造柱应采用哪些构造措施与周围的砌体墙拉结？答：抗震设防地区混合结构建筑的构造柱应采用以下构造措施与周围的砌体墙拉结： 1、设置构造柱部位的墙体砌成马牙槎的形式。 2、在构造柱与墙之间沿墙高每500mm设2 ?6的钢筋连结，每边伸入墙体不少于1000mm。 3、构造柱不单独设置基础，其下端应锚固于砌体墙的钢筋混凝土基础或基础梁内。三、作图题（共45分） 1. 绘出下列窗的开启线（直接画在下图中）（8分） A—平开窗（外开）；B—上悬窗；C—推拉窗；D—中悬窗 2. 下图为某建筑屋面上变形缝的盖缝节点（左右应该对称，右半空出作为答题用），但其中屋面的防水做法有 B A C D