如果没有复合材料,世界将会是另一个模样!

商业 来源: 2020/3/24 16:26:33 阅读:55

  现在有很多新型的材料是我们没有听说过的,它们一般有个高大上的专业名词,比如复合材料,听到它的名字可能会有点陌生,但它却出现在我们生活的方方面面,还深刻地影响着我们的生产生活方式。

  复合材料,是两种或以上的性质、性能各异的材料,通过特殊的技术及工艺结合在一起的产物,各种材料原有性状不变,相互补长取短,使性能得到提升。复合材料一般拥有比单一材料更为强大的性能。

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  在自然界中,许多物质都可以看成是复合材料,竹子和木头是由纤维素和木质素组成的复合材料,动物的骨胳是由脆而硬的无机磷酸盐和软而韧的蛋白质骨胶复合而成,是一种既强又韧的复合材料。

  人们在生产和生活中,已经创造了大量的复合材料,小到家里的桌椅板凳,大到飞机火箭,随处可见复合材料的影子,大部分的高强度现代化材料都属于复合材料。

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  在航空航天领域,由于复合材料的热稳定性好,比强度、比刚度高,被用于制造飞机的机翼,前机身、卫星天线以及支撑结构,发动机壳体以及航天飞机的结构件等。

  在汽车工业领域,复合材料具有特殊的振动阻尼特性,可以减振和降低噪声、抗疲劳的性能好,损伤以后易于修理,便于整体的成形,可用于制造汽车的车身、受力构件、传动轴、发动机架以及其内部的构件。

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  在化工、纺织和机械制造领域,有着良好的耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合材料,可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床以及精密的仪器等。

  可以想象的是,如果没有复合材料,世界应该就不是现在的模样了。无论是人们的日常生活,还是交通车行,又或者是信息、通信、制造领域的技术发展,都与复合材料息息相关。

  复合材料拉伸变形测量

  复合材料的性能不同于其组分材料,它保持了原材料的某些特点,形成复合材料又可获得强度、刚度、韧性、硬度、寿命、抗腐蚀等经过改善的性能。通过控制和调节原材料的配比和工艺,可获得不同性能的复合材料,它是可以对性能进行设计的新颖材料。

  复合材料力学性能的研究,对于材料的设计和选用非常关键。某大学实验室设计了复合材料的拉伸实验,并采用新拓三维的XTDIC三维全场应变测量分析系统对实验过程进行图像采集及数据分析,旨在研究该种复合材料试样受力拉伸所产生的变形,从而分析其力学性能。

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  当拉伸试验机开始工作时,XTDIC系统同步进行图像采集,直至复合材料试件断裂,停止并完成采集,并对采集数据进行计算分析。

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  实验结果分析

  本实验共完成两个复合材料试样的采集与数据分析,将材料分别命名为试件1和试件2。

  (一)试件1位移场和应变场云图:

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  (二)试件2位移场和应变场云图:

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  复合材料拥有优良的性能,很高的实用性,如果没有复合材料,这个世界就会失去很多方便和舒适。另外,复合材料力学性能有它的复杂性和特殊性,需要将复合材料的力学性能用数据表达出来,才能更好地应用于各个领域的生产制造之中。

  本次实验采用非接触式的新拓三维XTDIC三维全场应变测量分析系统,对样件进行全场测量,在拉伸过程中分析其应变变形情况,可以了解复合材料在受力拉伸时,材料在弹性范围内及塑性范围内抵抗伸长变形的能力及断裂的特性。

  从实验数据分析结果可见,随着拉伸实验的进行,试件产生明显的变形和位移,关键部位的位移值和应变值不断增加,由于拉应力的作用,试件关键部位因产生断裂而破坏。通过采集记录和测量分析被测试试件的破坏模式,可获取反映材料力学性能的数据,与极限元模拟数据进行比对,从而更好地指导复合材料的研究、设计和优化。



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