复合材料设计与分析软件的介绍
1 引言
复合材料以其高强轻质、性能各向异性和结构可设计性等特点，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。但复合材料铺层结构设计较为复杂，性能分散性大，这些问题和缺陷使复合材料的进一步推广应用遇到了阻碍。为解决上述问题，多种复合材料设计、分析软件被开发、运用于复合材料的设计和制造中，大大的方便了复合材料的分析、设计过程，本文介绍Larrunate Tools、ESAComp、SYSPLY、FiberSIM四种软件的主要优越性及其在复合材料分析、设计过程中所发挥的作用。
2 Laminate Tools软件(简称LT)
Laminate Tools是由英国Anaglyph软件公司推出的独具特色的一教软件，它集复合材料结构设计、分析和制造于一身，Laminate Tools由显示、设计、分析、检查以及制造工艺5个功能模块组成，分别涵盖了三维模型可视化显示、材料铺层等信息建立与编辑、层合板性能生成、商业化有限元软件结果可视化检查以及制造工艺信息及下料图形的输出。
Laminate Tools主要功能：
2.1 显示模块
显示模块的界面如图1所示。
图1 显示模块界面
Laminate Tools可以读取包括：行业标准*.Layup文件，NASTRAN的*.nas、*.bdf及*.fem等输入文件，Ansys 的*.cdb文件，FiberSIM的*.fml数据文件，以及CAD的STL格式文件；以多种模式和多视角显示模型网格，有透视图、剪切视图、拾取视图、印刷视图等；Larrunate Tools的显示模块能够显示材料特征，覆盖和量化使用方法；显示单层覆盖、纤维取向、铺覆图案、平面样板图、边界、材料、物理和铺覆特征和源于每层的铺层；显示偏移定义；显示厚度分布；显示每个有限元层合特性细节。
2.2 设计模块
Laminate Tools的设计模块能够创建和修改材料、单层、偏置和铺层，处理结构中所有与复合材料相关的问题；并可使用子层，以隔开结构部件；铺覆选择，包括开口、同一单层中不同部分铺覆顺序、织物尺寸限制和种子曲线限制等，以跟随特定结构特征。
2.3 检查模块
该模块能提供快速和便捷的有限元分析结果后处理。读取ANSYS结果文件（*.rst）进行后处理；在不需要有限元重新求解的前提下对整个铺层结构进行小的修正和交互显示重分配层的应力和失效计算；通过逐层的单元厚度、输出应力和失效指数等的曲线，清楚标识出重要应力分量和问题点；输出原始全局层的任意结果曲线，让载荷路径显得清晰和正确的解释优化策略；检查模块能够使设计师立即领会任何工况（或多工况）对层合复合材料结构的影响，能够快速圈定危险点范围，识别问题，快速评估校正方法，并且采取正确行动，如图2所示。
图2 过载区域检查
2.4 分析模块
分析模块可以写入包括所有层合板信息的NASTRAN或者ANSYS格式的输入文件，也即转换铺层信息到有限元特性，为分析做准备。基于设计模块创建的铺层信息，或者从*.Layup文件直接读取，或者通过FiberSIM的文件（设计模块）导入，创建层合板特性数据进行有限元分析。
2.5 制造模块
该模块主要功能包括：导出到模具表面以用于CAD；处理多种已存在的平面样板图铺覆在模具上，支持有限宽度重叠窄条的创建并导出到CAD系统；导出表格格式的完整或者部分单层信息表，以及单层铺覆的图表和特征，可以输出到标准HTML格式（网页浏览格式），以达到最大兼容性，或者针对公司的特定定制导出到微软WORD（可选）格式。
Laminate Tools桥接了复合材料设计、分析和制造的整个流程，强大的可视化功能使其在审核设计和查明材料特性需要审杏的问题区域时极具使用价值，创建复杂层合板的功能使其在处理大量铺层信息时极其有用，创建并输出单层信息表的功能使其在逐层检查和铺层可视化上极具优势。
3 ESAComp软件
ESAComp是由芬兰赫儿辛基大学轻型结构材料实验室，开发的一款专业复合材料设计、分析软件，它具有基于微观力学分析的广泛的实体/夹层板分析、设计能力，而且包含了针对单层板、层压板、加筋板、梁和柱体，以及胶接和机械连接等等各种复合材料结构形式、连接形式的分析工具。
ESAComp主要功能：
3.1 分析功能
一般的微观力学关系在精确模拟复合材料行为时有很多缺陷，因此在实际的设计工作中，需要使用更可靠的单层的试验测试数据。ESAComp提供了基体的混合率公式来预测工程常数和各种膨胀系数。而且，用户还可以定义专门的微观力学分析模型，见图3。
图3 可以在不同的坐标系统下来研究层合板单层的应力或应变
3.2 设计功能
层合板结构的设计通常是对不同材质、层厚度和铺层方式的组合进行试选找到合适的结构构造。虽然材质组合和层合板铺层方式有无限多种可能，但是实际考虑通常局限在设计空间的范围之内。ESAComp程序分析同数据库以及许多结果数据估计的方法一起支持该种类型的交互式设计方法。
3.3 衔接功能
ESAComp程序提供了同主流有限元ABAQUS、ANSYS、I-DEAS、MSC.Nastran和NISA的双向交互界面（见图4）。ESAComp支持有限元程序中的层壳单元。对于一些有限元软件包，ESAComp同样支持其使用普通的壳单元。在这种情况下，ESAComp程序输出层合板刚度矩阵而不是材料数据和铺层方式。有时使用有限元软件的实体模型对层合板结构进行非常详细地分析。
3.4 扩展功能
此功能中用户可以使用CLIPS语言来定义附加的失效准则和微观力学模型；通过批处理模式在其它软件中运行；ESAComp具有友好的图形化用户界面，多重分析和图形化结果显示，多级别的专业数据库，而且有强大的层合板分析功能；专业的复合材料设计能力；成熟的有限元接口和完备的失效准则。
图4 针对ANSYS程序的ESAComp交互界面
4 SYSPLY软件
SYSPLY是由COMPOSIC公司开发的一款软件，它能够提高复合材料制品的结构分析能力，可使大部分的建模过程自动化，用户只需对各层面进行工作而不必考虑个别独立因素，SYSPLY能观察层压材料等应力图，以及检视层间分离现象。它是设计、分析和优化复合材料结构的专业软件。
SYSPLY主要功能：
4.1 CAD数据输入/输出和网格划分
SYSPLY内嵌的网格划分器能自动读入外部的CAD数据，并进行快速的几何清理和几何修复能自动生成2D 和3D网格，并以ASCⅡ格式输出，可以对节点和单元进行分组，称为sub-groups，边界条件和载荷条件可以定义在这些sub-groups上，以后的计算变成网格无关，可以在同一个有限元输入中反复使用。
4.2 复合材料的设计优化
SYSPLY的多物理场后处理能力为深入了解铺层的力学特性提供了方便。通过膜、弯曲和扭转模块可以研究特定的载荷条件。多重失效准则法能提供各个连续层的等效应力值，通过显示沿厚度方向的应力值（图5），设计人员可以快速找到危险区域，然后可以得到每一层的临界失效结果。
图5 应力值显示
SYSPLY求解器提供了广泛的处理能力，包括：线性力学（壳和实体）、非线性力学（仅壳）动力学分析。SYSPLY 的铺层编辑器通过一个等效力学特性的连续显示来生成一个图形化的铺层布置序列。铺层是通过单层板或子铺层来建立，没有层数目限制。单层板的详细信息可以马上检查，而层板在某一点的堆叠可以通过横截面来显示，如图6。
图6 SYSPLY铺层编辑器
4.3 用户友好和流程驱动的特点
SYSPLY简化了材料和几何的关联，通过包含自动铺层和卷绕选项来集成加工过程。在结构上层板的方向与铺层方向解耦，两者都可以在壳元上用图形显示。SYSPLY专门的有限元算法，广泛的单元种类使得用户可以在设计过程的每个阶段采用恰当的方法；多层2D和3D单元；包含各种耦合效应的横向剪应力计算；2D和3D单元网格组合。
SYSPLY使工程师可以在复合材料进行复杂加工前，方便地计算其铺层特性，诸如纤维缠绕，铺层等。它可以帮助企业加快设计流程，并通过减少材料浪费和样机测试数目来达到降低成本的目的。
5 FiberSIM软件
FiberSIM是由美国VISTACY公司设计开发的一款复合材料设计软件，它独有的复合材料仿真技术支持整个复合材料的工程过程。使用FiberSIM软件，工程师能快速可视化铺层形状和纤维方向，在设计阶段即发现制造问题并采取相应的纠正措施。从初步设计、详细设计直至制造车间，在FiberSIM的帮助下，设计师很容易创建准确的设计、工程图以及相关的数据，并实现整个过程中的转换。FiberSIM主界面如图7。
FiberSIM主要功能
图7 FiberSIM主界面
5.1 采用模型树形式
通过专有的层次树有组织、分层次地组织复合材料数据，可精确表达复合材料零件特征，用户可定义复合材料设计过程的每步的必要信息，并可观察所有层以及层合板的总体信息。这种清晰的有组织的复合材料数据的表达形式，可使用户方便定义及修改复合材料数据。
5.2 具有全局编辑功能
具有全局编辑功能，编辑ACEE数据。如用户需要改变200个区域的材料和方向，使用全局编辑功能可以同时对200个区域进行操作，而无需逐个去更改。
5.3 强大的材料库及完善的数据接口
软件材料库包括很多信息，如：材料宽度、厚度、变形警告角度、极限角度、结构形式（单向或编织）、弹性模量、泊松比、剪切模量等。可以方便对材料库进行增加和修改材料。它还包含多种数据接口，无需第三方软件进行数据转换，就可以向分析、制造等软硬件设各传输数据，保证了数据的准确性。
FiberSIM是一个可以实现复合材料数字化设计制造一体化的软件，它与CAD软件紧密集成，实现了设计和分析自动化，生成制造工程信息和驱动激光投影仪、自动切割机、纤维铺放设备的数据，覆盖复合材料整个工艺设计过程，为复合材料的设计和制造提供全面的解决方案。
6 结语
不同的复合材料设计、分析软件都具有其自身的优越性，因此正确的选择一款适合自己的设计、分析软件就显得尤为重要，以上四种复合材料设计、分析软件都拥有直观友好的用户界面，强大的分析功能，使工程师在进行复合材料的设计和分析时更为方便，值得企业大范围的推广和使用。
复合材料与工程专业人才培养方案（080408） 一、学制与学位 学制：四年 学位：工学学士。 二、培养目标 按照教育部“卓越工程师教育培养计划”的工作思路和标准要求，树立“面向工业界、面向世界、面向未来”的工程教育理念，紧密追踪复合材料的发展前沿理论，围绕高分子复合材料的设计及加工技术，通过学校与相关行业和企业的密切合作，以社会需求为导向，以材料科学为主线，以工程技术为纽带，培养学生掌握复合材料学科的基本原理和基本知识，使之具有扎实的基础理论、丰富的专业知识，掌握复合材料学科前沿发展信息，在此基础上着重培养学生在该领域的工程实践能力和创新能力，最终使学生具备从事高分子复合材料与工程领域的科学研究、技术开发、材料设计、产品设计、工艺和设备设计等方面工作的复合型高级材料工程技术人才。 三、培养要求 本专业的主要特点是材料与工程相结合，技术原理与实际应用紧密联系。专业侧重于高分子复合材料的设计与加工成型方向。本专业学生要求受到良好的科学思想、材料设计与制造的基本训练，能运用所学知识分析和解决实际问题，具备在高分子复合材料领域内的设计制造、科研开发、应用研究、性能测试等方面工作的能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1.具有良好的工程职业道德、执着向上的态度、爱国敬业的精神、社会责任感和人文科学素养； 2.具有从事复合材料工程所需要的数学和其它相关的自然科学知识及一定的经济管理知识； 3.具有良好的质量、环境、职业健康、安全和服务意识，具备从应用目标出发对复合材料进行质量、成本、工艺、环保、性能和效益综合评估及材料选用的初步能力； 4.系统掌握材料与工程技术专业领域内的基础理论和专业知识，重点掌握高分子材料方向的材料科学基础、材料复合原理、复合材料力学与结构设计、复合材料工艺与设备等方向的专业知识和实践技能，了解本学科专业在先进复合材料、生物医用复合材料、功能复合材料和智能复合材料等新兴科学交叉领域的发展； 5.初步具备运用所学基本理论进行分析和解决问题的能力，具有对复合材料进行设计、
复合材料铺层设计 复合材料制件最基本的单元是铺层。铺层是复合材料制件中的一层单向带或织物形成的复合材料单向层。由两层或多层同种或不同种材料铺层层合压制而成的复合材料板材称为层合板。复合材料层压结构件的基本单元正是这种按各种不同铺层设计要素组成的层合板。 本章主要介绍由高性能连续纤维与树脂基体材料构成的层合结构和夹层结构设计的基本原理和方法，也介绍复合材料结构在导弹结构中的应用。 一、层合板及其表示方法 (1) 铺层及其方向的表示？ 铺层是层合板的基本结构单元，其厚度很薄，通常约为～。铺层中增强纤维的方向或织物径向纤维方向为材料的主方向（1向：即纵向）；垂直于增强纤维方向或织物的纬向纤维方向为材料的另一个主方向（2向：即横向）。1—2坐标系为材料的主坐标系，又称正轴坐标系，x-y坐标系为设计参考坐标系，如图所示。 铺层是有方向性的。铺层的方向用纤维的铺向角（铺层角）θ表示。所谓铺向角（铺层角）就是铺层的纵向与层合板参考坐标X轴之间的夹角，由X轴到纤维纵向逆时针旋转为正。参考坐标系X-Y与材料主方向重合则为正轴坐标系。X-Y方向与材料主方向不重合则称偏轴坐标系，如图（b）所示。铺层的正轴应力与偏轴应力也在图中标明。
（2）层合板的表示方法？ 为了满足设计、制造和力学性能分析的需要，必须简明地表示出层合板中各铺层的方向和层合顺序，故对层合板规定了明确的表示方法，如表所示。 二、单层复合材料的力学性能
单层的力学性能是复合材料的基本力学性能，即材料工程常数。由于单层很薄，一般仅考虑单层的面内力学性能，故假设为平面应力状态。单层在材料主轴坐标系中通常是正交各向异性材料，在其主方向上某一点处的正应变ε1、ε2只与该点处的正应力σ1、σ2有关，而与剪应力τ12无关；同时，该点处剪应变γ12也仅与剪应力τ12有关，而与正应力无关。 材料工程常数共9个：纵向和横向弹性模量Ε1和Ε2、主泊松比ν12、纵横剪切弹性模量G12，共四个弹性常数；还有纵向拉伸和压缩强度X1、X2，横向拉伸与压缩强度Y1、Y2，纵横剪切强度S共五个强度参数。这9个工程常数是通过单向层合板的单轴试验确定的。通常情况下，单层力学性能有明显的方向性，与增强纤维的方向密切相关，即Ε1>>Ε2，X>>Y；而且拉伸与压缩强度不相等，即X1≠X2，Y1≠Y2；纵横剪切性能与拉伸、压缩性能无关，即S 与X 、Y 无关。 由于单层复合材料是复合材料的基础，故往往用它的性能来说明复合材料的性能。但应当指出：单层的性能不能替代实际使用的层合复合材料的性能。一般说，实际使用的层合复合材料性能要低于单向复合材料的纵向性能。复合材料的性能与材料中含有的纤维数量有很大的关系，所以在规定性能数据时，一般还应给定材料所含的纤维量，通常用纤维所占的体积百分比V来表示。V称为纤维体积分数或纤维体积含量，其值通常控制在60%左右。 三、复合材料结构的制造与成形工艺 （1）制造与成形工艺的分类、特点与适用范围？ 树脂基复合材料结构成形工艺方法多种多样，各有所长。工艺方法的分类见图各种工艺方法的特点与适用范围见表。
压电式传感器的应用 一：概述 传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受与检出功能, 并使之按照一定规律转换与之对应有用输出信号的元器件或装置，是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，美国早在80年代就声称世界已进入传感器时代，日本则把传感器技术列为十大技术之创立。 压电式传感器是典型的有源传感器。当压电材料受力作用而变形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量测量。压电式传感器具有体积小，重量轻，工作频带宽等特点，因此在各种动态力，机械冲击与振动的测量，以及声学，医学，力学，宇航，军事等方面都得到了非常广泛的应用。本文就压电传感器的工作原理和应用做相关介绍。 二：基本原理 压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应。是一种自发电式和机电转换式传感器，它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。 三：应用原理 压电式传感器的应用原理就是利用压电材料的压电效应这个特性，即当有力作用在压电元件上时，传感器就有电荷输出。由于外力作用在压电材料上产生的电荷只有在无泄漏的情况下才能保存，故需要测量回路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的，因此压电式传感器不能用于静态测量。 压电元件作为压电式传感器的核心，在受外力作用时，其受力和变形方式大
目录 1 引言 (2) 2 造型设计 (4) 3 性能设计 (5) 3.1原材料选择 (5) 3.2管道各层性能设计 (7) 4 结构设计 (8) 4.1玻璃钢管受力分析 (8) 4.2管壁厚计算及校核 (8) 5 工艺设计 (10) 5.1纤维缠绕制管所用设备 (10) 5.2纤维缠绕制管工艺 (10) 6 玻璃钢管道安装连接 (12) 7 管道性能试验及检验 (13) 7.1玻璃钢管轴向拉伸试验 (13) 7.2玻璃钢轴向压缩试验 (13) 7.3玻璃钢平行板外载试验 (13) 7.4玻璃钢管短时水压失效压力试验 (13) 7.5玻璃钢管外观质量检验 (13) 8 小结 (15) 参考文献 (16)
1引言 管道是现代工业中流体（气体或液体）输送的重要材料，传统的管道有钢管、混凝土管和铸铁管，但由于其易锈蚀、质量大，已不能满足现代工业的需要，又由于玻璃钢的诸多优势，使得玻璃钢管道（简称GRP管）应运而生[1、2]。 玻璃钢管道玻璃钢管道简称FRP管道。具有耐久性好、摩擦阻力小，输运能力高，安装方便、耐化学腐蚀性强、使用寿命长等优点，可降低管道因维护、更换停产带来的损失，主要应用在石油、电力、化工、造纸、制革、冶金、城市给排水、废水处理及农业灌溉等。 与钢管相比，玻璃钢管道的优点有： (1)耐腐蚀性。FRP管道能够抵抗酸、碱、盐、海水、未经处理的污水、腐蚀性土壤或地下水及众多化学流体的腐蚀。 (2)耐热抗冻性好。FRP管的温度使用范围一般在-40℃~80℃之间，若先用特殊树脂其使用温度可达到更高。 (3)轻质高强，运输安装方便。FRP管道的比重为1.7~1.9，与同压力、同管径的其他材质管道比较，FRP管道单位长度、重量约等于钢管的30％，因此运输安装十分方便，FRP管道每根长度可达12m，安装快速简便。另外可免除安装钢管所需的焊接和防锈、防腐处理等工序。 (4)摩擦阻力小，输送能力高。FRP管道内表面非常光滑，糙率系数小，水利系数可长期保持在145～150范围内，经测试得到其水流摩阻损失系数为0.000915，能显著减少沿程的流体压力损失，提高输送能力20％以上。 (5)不生锈。由于玻璃钢管是由非金属材料树脂及玻璃纤维复合而成，所以，它们不论在使用过程还是在闲置过程中，均不会生锈，因而也就无需进行防锈、除锈处理。 (6)可设计性强。根据具体使用情况，可对缠绕玻璃钢管的具体性能及形状进行设计： ①可对缠绕时的缠绕角进行设计，以便管具有不同的纵/环向强度分配；②可对管壁厚进行设计，以便管可以承受不同的内外压；③可对材料进行设计，以达到不同的耐腐蚀目的、阻燃目的、介电目的等；④可对授头方式进行设计，适用不同的安装条件，以提高工程安装速度。 (7)可修复性强、维护方便。缠绕玻璃钢管罐不生锈、不结垢、耐腐蚀性能好，一般情况下无需维护；即使需要维护，由于其重量轻，可维修性强，所以，维修起来也是十分方便的。
复合材料结构设计参考资料复合材料与工程 考试形式 笔试闭卷 考试时间和地点 时间：2015年6月25日14:00--15:40 地点：材料学院A107 题型与分数分布 一．名词解释 二．填空题 三．简答题 四．计算题
一、绪论 1.复合材料：由两种或两种以上具有不同的化学或物理性质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的新材料，且各组分材料之间具有明显的界面。 一相为连续相，称为基体；起连接增强体、传递载荷、分散载荷的作用。 一相为分散相，称为增强体（增强相）或功能体。是以独立的形态分布在整个连续相中的，两相之间存在着相界面。（分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料） 主要起承受载荷的作用，赋予复合材料以一定的物理、化学功能。 2.复合材料分类： A按基体材料分：树脂基的复合材料、金属基复合材料、无机非金属复合材料 B按分散相形态分：连续纤维增强、纤维织物增强、片状材料增强、短纤维增强、颗粒增强C按增强体材料种类分类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维。 D按用途分类：结构复合材料：利用复合材料的各种良好力学性能用于制造结构的材料。 功能复合材料：指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料 3.复合材料的结构层次： 三次结构：纤维缠绕压力容器，即平常所说的制品结构（a） 二次结构：从容器壁上切取的壳元即是由若干具有不同纤 维方向的单层材料按一定顺序叠合而成的层合 板（b） 一次结构：层合板的一个个铺层，是层合板的基本单元（c） 二、单层板的宏观力学分析 1.单层板的正轴刚度 正向:也就是说应力方向与坐标方向一致方向为正向，相反为负向。 正面：截面外法线方向与坐标轴方向一致的面，否则为负面。 σ1和σ2——表示正应力分量:拉伸为正，压缩为负，也就是使整 个单层板产生拉伸时的应力为正应力，而使单层板产生压缩时的应 力为负应力。 τ12——表示剪应力分量:其中正面正向为正；负面负向也为正。 A．力学实验 a.纵向单轴试验： 纵向泊松比v1是单层板由于纵向单轴应力σ1而引起的横向线应变ε2(1)与纵向线应变ε1(1)的比值。（ε2(1)表示的是这个应变是由纵向应力σ1引起的） b.横向单轴试验
《复合材料课程设计》说明书—纤维增强复合材料桥梁设计方法的综述 学院： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 日期：2014年6月20日
摘要：中国复合材料五十年的发展，在各领域都取得了很大的进步。本文介绍了桥梁设计和建造的未来趋势，以及目前全球纤维增强复合材料应用于桥梁的主要实例及设计方法。 关键词：纤维增强复合材料桥梁设计方法 1. 桥梁设计和建造的未来趋势 1.1 在桥梁建造技术和建造外观两方面有前所未有的发展。 当前世界上的桥梁设计在外观设计方面与许多年前相比有着更大的发展。适合于它周边设施的桥型设计具有相当的重要性及更高的理念，例如孟买地区Thane Creek溪上的弓形琴弦大梁桥提供给乘车者一种视觉上的享受。首先，桥梁的业主让艺术家来决定桥型设计，接着建筑设计师来演绎，最后由工程师完成。“震撼”意念使桥梁构思在概念上既新颖又简单，例如让人们非常荣耀的英国Gateshead千禧年桥。 1.2 安保风险 抵御爆炸和地震的多风险保护正变得日益重要，在诸如地震活力、风险评估技术、预测地震响应方式等领域取得了重要进展。地震不是一种力而是一种变形，新的理念是提供变形足够的容量并允许桥梁移动，而不是试图去抵抗力。设想的方案如采用玻璃纤维/碳纤维包覆柱子、能量吸收装置、耗散能量的结构保险单元。 1.3 增加跨距 技术上，非常大跨距的桥梁可以用当今的材料来建造，跨距正变得更大，例如Jammu & Kashmir(查漠一克什米尔)境内的Chenab(奇纳布)河上一座桥是世界上最大拱距(480m)的桥梁之一。全寿命服务期的考虑为提升跨距提供了设计和建造依据。社会日益愿意为大跨距桥的方便和美观而买单。 斜拉桥正逐渐取代传统上与跨距相关的悬索桥，例如在日本建造了世界上最长的斜拉桥(Tatara跨海大桥-890m跨距)。发展缆绳斜拉技术，关键因素就是提高跨距，这是通过降低股束尺寸，增加诸如缆绳的螺旋等特征来实现的。 减震对长跨距的重要性:解决方案有诸如调幅物质减震器，用在斜拉的法国诺曼底庞特桥上的横交缆绳或“肩带”。绞线设备比预制平行线束体系更有竞争力。1000m跨距的记录被香港昂船洲大桥所打破，中国苏通大桥是1200m的跨距。 1.4 更高的桥 现今可开发出制造直径大至4m，高度大于100m柱子的技术及设备。 大直径立柱的建造:随着钻孔直径的增大，钻孔的稳定性也得到了提高。大直径立柱也更有利于在河床上定位立柱帽，更大更高的立柱可提供更大的净空高度。 1.5 变得更强 为了实现一种建筑的新理念，就需要引人一种新材料。钢可以使大跨距的析架箱梁成为可能;高强度线缆使得悬索桥成为可能;混凝土伴同预应力混凝土一起应用使得大跨距的混凝土桥成为可能。超高性能材料的引人可以大大改变建筑的力学特性，诸如VSL公司的水泥质材料Ductal性能上更近乎于钢。 1.6 预制部件 预浇铸地基、桥基、立柱和上部结构单元可以使桥的建造时间不再以年计，
复合材料成型工艺大全及说明 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业 生产。 视所选用的树脂基体材料的不同，各方法适用于热固性和热塑性复合材料的生产，有些工艺两者都适用。复合材料制品成型工艺特点：与其它材料加工工艺相比，复合材料成型工艺具有如下特点： （1）材料制造与制品成型同时完成一般情况下，复合材料的生产过程，也就是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计，因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。（2）制品成型比较简便一般热固性复合材料的树脂基体，成型前是流动液体，增强材料是柔软纤维或织物，因此用这些材料生产复合材料制品，所需工序及设备要比其它材料简单的多，对于某些制品仅 需一套模具便能生产。 ◇ 层压及卷管成型工艺1、层压成型工艺层压 成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，
放入两个抛光的金属模具之间，加温加压成型复合材料制品的生产工艺。它是复合材料成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法。该工艺主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在，印刷电路板材已广泛应用于各类收音机、电视机、电话机和移动电话机、电脑产品、各类控制电路等所有需要平面集成电路的产品中。层压工艺主要用于生产各种规格的复合材料板材，具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点，但一次性投资较大，适用于批量生产，并且只能生产板材，且规格受到设备的限制。层压工艺过程大致包括：预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序。2、卷管成型工艺卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品 成型方法，其原理是借助卷管机上的热辊，将胶布软化，使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下，辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的摩擦力，将胶布连续卷到芯管上，直到要求的厚度，然后经冷辊冷却定型，从卷管机上取下，送入固化炉中固化。管材固化后，脱去芯模，即得复合材料卷管。卷管成型按其上布方法的不同而可分为手工上布法和连续机械法两种。其基本过程是：首先清理各辊筒，然后将热辊加热到设定温度，调整好胶布张力。在压辊不施加压力的情况下，将引头布先在涂有脱模剂的管芯模上缠上约1圈，然后放下压辊，将引头布贴在热辊上，同时将胶布拉上，盖
复合材料工艺与设备 增强纤维（CF,GF）的生产工艺与设备（表面处理工艺与设备） 玻璃纤维在生产过程中辅助材料的作用：浸润剂的种类，作用 种类：增强型浸润剂和纺织型浸润剂； 作用：1、润滑-保护作用；2、粘结-集束作用； 3、防止玻璃纤维表面静电荷的积累；4、为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性；5、使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能 C纤维生产工艺中，惰性气体和张力的作用 惰性气体作用：①保护新生产的纤维不受氧化②作为传热介质③排除裂解产物（非C元素）。张力的作用：①使分子取向②使分子结构规整③产生轴向拉伸应力 增强纤维在表面处理工艺中的影响因素 玻璃纤维表面处理的影响因素：①处理剂的种类；②偶联剂的用量1~%；③处理方法（前处理法、后处理法、迁移法）；④烘焙温度与时间（偶联剂与GF的硅层结构的最佳结合程度）； ⑤偶联剂溶液的配制（PH值的调节，一般用5%的氨水）。 手糊成型工艺与设备 手糊工艺的特点：优点：1、守护成型不受产品尺寸和形状的限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；2、设备简单、投资少、设备折旧费低；3、工艺简单；4、易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料；5、制品树脂含量高，耐腐蚀性好；缺点：1、生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条件差；2、产品质量不易控制，性能稳定性不高；3、产品力学性能较低。 原材料选择原则：1、产品设计的性能要求；2、手糊成型工艺要求；3、价格便宜，材料容易取得。聚合物基体的选择原则：1、能在室温下凝胶、固化。并在固化过程中无低分子物得产生。2、能配制成粘度适当的胶液，适宜手糊成型的胶液粘度为。3、无毒或低毒；4、价格便宜。增强纤维的选择原则：以玻璃纤维为例，工艺特点：1、很好的疏松性；2、铺覆的变形性；3、纤维的均匀性。 先进手糊法的种类：喷射成型、热压釜、树脂传递模塑与反应注射模塑。 RTM（树脂传递模塑）基本工艺过程：将液态热固性树脂及固化剂，由计量设备分别从储桶
【复合材料与工程专业】2014版本科培养方案Undergraduate Education Plan for Specialty in Composite Materials Engineering (2014) 专业名称复合材料与工程主干学科材料学 Major Composite Materials Major Disciplines Materials 计划学制四年授予学位工学学士 Duration 4 Years Degree Granted Bachelor of Engineering 所属大类材料类大类培养年限1年 Disciplinary Materials Duration 1 years 最低毕业学分规定 Graduation Credit Criteria *本专业学生的课内、课外实践教学学分共计29.5学分。 一、培养目标与毕业要求 Ⅰ Educational Objectives &Requirement （一）培养目标 本专业期待毕业生几年之后能达成下列目标: （1）具有良好的修养与道德水准； （2）具有扎实的复合材料方面理论知识基础、知识面宽，能够从事复合材料技术与产品研发、工艺与设备设计、产品设计和生产技术管理等工作； （3）能够在一个技术开发团队中作为骨干或者领导有效地发挥作用； （4）在复合材料制备、加工成型、结构设计、复合材料应用等领域具有就业竞争力，并有能力进入研究生阶段学习； （5）能够通过终身学习拓展自己的知识和能力； （6）有意愿创新实践，并有能力服务社会。 Graduates of this major are supposed to achieve the following aims: （1）Having good manner and excellent moralities （2）Having solid grounded in basic theory, wide-ranged in specialized knowledge of composite materials and engineering. The graduates can conduct research on technology and product of composite materials, the design of technique and equipment as well as the design of product and management of production technique. （3）An ability to function as the leading role in a technique developing team. （4）Having strong competitiveness for employment in the field of composite materials preparation, processing, materials analysis , composite materials structure design and composite materials application; an ability to be admitted to the postgraduate study. （5）An ability to develop ones’ own knowledge and abilities through lifelong learning.
井巷工程 课程设计 题目某地下矿山主、副井的设计学院名称 指导教师 班级 学号 学生姓名 2015年1月
目录 第一章综述 (1) 1.1课程设计目的 (1) 1.2课程设计任务 (1) 第二章课程设计技术条件 (1) 2.1地质条件 (1) 2.2生产能力及服务年限 (1) 2.3井筒装备 (2) 2.4运输设备及装备 (2) 第三章巷道断面形状选择 (2) 第四章选择罐道形式及材料 (3) 4.1 主井 (3) 4.2 副井 (3) 第五章巷道断面尺寸计算 (4) 5.1 确定主井断面尺寸 (4) 5.2 确定副井断面尺寸 (5) 第六章风速验算 (7) 第七章选择支护方式及支护参数 (7) 第八章计算各部分尺寸 (8) 第九章计算材料消耗 (9) 第十章结束语 (10) 第十一章井筒断面图及附图 (11) 参考文献 (12)
前言 矿产工业是国民经济中的基础工业，它为许多重要工业部门提供原料和能源。我国能源结构以矿产为主的格局在今后较长的一段时间内不可能改变，国民经济的发展将对矿产工业的增长提出更高的要求。而矿产工业生产的发展，又取决于矿产工业基本建设及开拓延伸工作能否及时的、持续不断的提供矿石的场地。所以为了更好的将所学到的知识运用到实践当中，学习井巷课程设计是《井巷工程》课程的重要环节之一。 为了使我们对《井巷工程》这门课程中所学的基本知识、基本理论及基本方法有个全面系统的掌握，并进行井巷设计和施工设计。通过本设计，我们将对《井巷工程》课程有个深入的全面的了解，并学会利用各种工具书及参考文献资料，我们以克服困难的精神来解决设计中相关的问题。其任务是设计巷道断面施工图和巷道施工技术措施。通过设计来巩固自身所学的专业理论知识，使我们掌握巷道断面施工图和巷道施工措施的设计内容和编制方法，使我们得到一次分析和解决工程技术问题能力的基本训练，并且进一步提高自身的运算和绘图能力，培养独立阅读资料、掌握技术信息和编写技术文件的能力。 由于编者水平有限，不足之处在所难免。希望读者能给与批评或指正，在此先道一声谢谢！ 编者 2015年1月14
建筑装饰材料课程设计报告题目：水性环氧树脂地坪涂料的制作 专业：建筑材料及检测 班级：建材10-1 学号：1040283140 姓名：张恒 指导教师：卢经扬 设计时间：2012.9.3—2012.9.7
绪论 设计制品的使用要求原料选择 配比 制品制作工艺流程技术参数 性能特点 质量控制 涂料施工 结论 主要参考文献
建筑材料是指组成建筑物或建筑物各部分实体的材料。随着历史的发展、社会的进步，特别是科学技术的不断创新，建筑材料的内涵也不断在丰富。从人类文明发展早期的木材、石材等天然材料到近代以水泥、混凝土、钢材为代表的主体建筑材料进而发展到现代由金属材料、高分子材料、无机硅酸盐材料互相结合而产生的众多复合材料，形成了建筑材料丰富多彩的大家族。纵观建筑历史长河，建筑材料的日新月异无疑对建筑科学的发展起到了巨大的推动作用。 现代工业对地坪提出了越来越严格的要求，如食品、医药等工业要求地坪不起灰，无有害挥发物，干净无尘；机械工业要求耐强烈的机械冲击，耐磨损，能长期经受叉车等车辆的辗轧，即使局部损坏也容易维修；机床、仪器仪表等工业车间地面常受到各种油类侵蚀渗漏，难以彻底清除，要求地坪耐油性好；化学工业则要求地坪能耐各种化学介质的腐蚀。此外，现代文明的车间和家庭地坪应该平坦、亮丽、色彩丰富，给人们创造一个良好的工作和生活环境；这样，随着涂料技术的飞速发展，地坪涂料的存在就有了其必要性和必然性。传统的溶剂型地坪涂料和无溶剂型地坪涂料基本性能优良。但是，其中存在着许多挥发性溶剂，对人体和环境存在不同程度的危害；另外，由于传统的溶剂型涂料漆膜非常致密，透气性极差，当应用在地下潮气较重的基面时，容易出现漆膜鼓泡、剥离脱落等现象，这样的例子屡见不鲜。而水性环氧树脂涂料同溶剂型环氧树脂涂料相比，漆膜具有微孔结构，它能允许水汽渗透而液体不能渗透，能释放水泥内部的气体压力，从根本上解决漆膜鼓泡的毛病。这样，地坪涂料向水性化发展成为必然趋势。环氧地坪涂料对混凝土等多种底材的附着力优良、固化收缩率低；具有良好的耐水性、耐油性、耐酸碱性、耐盐雾腐蚀等化学特性；同时具有优良的耐磨性、耐冲压性、耐洗刷性等物理特征；在使用时不易产生裂纹且易冲洗、易维修保养。环氧地坪涂料在工业地坪行业占有重要地位，是现代工业较理想的长效地坪涂料品种。国外采用环氧树脂作聚合物混凝土、砂浆及水性地坪涂料已相当普遍。如美国为埃及阿斯旺大坝建造时用环氧砂浆处理软地基、灌浆修复空洞层、浇注粘接发电机坑等；日本和英国的海底隧道也用环氧混凝土、砂浆、涂料等作防渗补强材料。美国的DOW公司、Shell公司、瑞的Ciba和Sika公司以及日本的东洋化工等都在开发应用乳化型环氧树脂和固化剂等水性化系列品种。国内在葛洲坝
目录 绪论题目的目的及意义 (02) 第一章感官台灯产品设计准备 (03) 第一节设计计划 (03) 第二节设计调研 (04) 第三节设计定位 (10) 第二章感官台灯产品设计创意发散 (11) 第一节设计草图方案 (11) 第二节草图方案评价 (16) 第三章感官台灯产品设计方案优化 (18) 第一节结构功能及材料优化 (18) 第二节人机及产品价值分析 (22) 第三节色彩分析 (27) 第四章定案及推广 (29) 第一节展板设计及市场推广 (29) 第二节包装及标志设计 (30) 结束语 (31)
绪论 题目的目的及意义 目的随着社会科技的不断进步，人类生活水平的日益提高，任何一件产品都不能只被赋予一种或两种功能或者意义。以感官台灯为例，从旧时期的简易照明灯具，到目前极具艺术气息的感官台灯，人们已经意识到，人与自然必须达到和谐的统一在能够在未来得到自然的庇护。因此在设计上，设计师用一系列有机体作为互动研究的材料。每个有机体都通过与生命感官的互动进行变形。这些感官和它们的机能基于多种理论研究。由生理能力与有机体结合的感官可以输入更多感知力。内置于每个有机体中的神经系统都拥有一个特殊的器官，它们服务于感官，并表现出各种不同的有机体机能。随着新表皮材料的发展和变形技术的革新，设计师用植物树脂，自然地形成复合材料，让最终形态具有有机的尺寸和韵律。所以感官设计并不是传统的功能再造或发明而是突破传统束缚在艺术和结构上的再创新与伟大实践，这样创造出来的产品才具有生命力。 意义就产品而言，感官台灯设计的意义要远大于台灯本身，我们的产品不仅是一件功能商品更是一件艺术品以及自然的“产物”这好比新能源汽车它的意义要超出设计本身，因为它可能会改变未来的能源格局。而对于设计来说，这样的过程无疑会增加我们对自然各种机制的认识，来帮助我们做更多的有利于自然的设计。
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。
概述 在当前已经开发的复合材料制品中，玻璃纤维增强树脂基复合材料（俗称玻璃钢）的贮罐占有相当的比重。玻璃钢贮罐有较好的耐腐蚀性和承载能力，与金属贮罐相比，制造工艺比较简单且容易修补，所以，在石油，化工等部门已有逐步替代金属贮罐的趋势。近几年来，我国生产的玻璃钢贮罐已由中小吨位向大吨位发展，最大的玻璃钢贮罐容积已达到3 m 1500。 目前玻璃钢贮罐的设计方法有两种，一种是以强度为标准，在已经的安全系数下，使贮罐的应力小于材料的许用应力；另一种是以变形为标准，使贮罐的应变不超过规定值。在实际产品设计中，由于材料强度极限的数据积累较充分，而且能方便的使用最大应力失效准则及相应的设计标准，所以第一种方法较通用，而应变设计方法在变形需严格控制时才使用。 玻璃贮罐按使用功能与放置场地的不同，可以有多种结构形式。按使用压力不同，有压力贮罐和常压贮罐之分；按形状不同有圆柱形、球形、箱形等结构形式；按置于地面或运输车上有静置贮罐和运输贮罐之分。 由于玻璃钢贮罐具有耐腐蚀性、质量轻、强度高、易制造、运输安装费用低等特点，已广泛应用与化工、石油，造纸、医药、食品、冶金、粮食、饲料等领域。 （1）玻璃钢贮罐化学应用：贮存酸、碱、盐及各类化学用品。 （2）玻璃钢地下油罐：用于汽车加油站代替钢油罐。 （3）玻璃钢运输贮罐：分为汽车运输和火车运输贮罐两种。 & 本文着重讨论了卧式玻璃钢贮罐的造型设计、性能设计、结构设计、工艺设计、安装、及检 验等各方面。 {
2.性能设计 原材料的选择原则 （）比强度，比刚度高的原则 （）材料与结构的使用环境相适应的原则 】 （）满足结构特殊性能的原则 （）满足工艺要求的原则 （）成本低效益高的原则 树脂基体的选择 树脂的选择按如下要求选取： （）要求基体材料能在结构使用温度范围内正常工作； （）要求基体材料具有一定的力学性能； （）要求基体材料的断裂伸长率大于或者接近纤维的断裂伸长率； ( （）要求基体材料具有满足使用要求的物理、化学性能； （）要求基体材料具有一定的公益性。 玻璃钢制品所用的树脂原料有：聚酯、环氧、酚醛、呋喃树脂及改性树脂等。目前可供选择的的树脂主要有两类：一类为热固性树脂，其中包括环氧树脂、聚酰亚胺是指、酚醛树脂和聚酯树脂。连一类为热塑性树脂，如聚醚醚酮、尼龙、聚苯乙烯、聚醚酰亚胺等。 目前树脂基复合材料中用得较多的基体是热固性树脂，它们有较高的力学性能，但工作温度低。对于需耐高温的复合材料，主要是用聚酰亚胺作为基体材料，目前较新的树脂基体有双马来酰胺、聚醚醚酮等，能满足一般高温的要求，且韧性好，有较大的复合材料强度许用值。 贮罐储存质量分数的硫酸，根据耐酸性，力学性能和经济效益综合考虑，可选用酚醛树脂。 增强材料的选择 目前已有多种纤维可作为复合材料的增强材料，如加各种玻璃纤维、凯夫拉纤维、氧化铝纤维、硼纤维、碳纤维等，有些纤维已经有多种不同性能的品种。 选择纤维类别，是根据结构的功能选取能满足一定的力学、物理和化学性能的纤维。
复合材料力学课程设计 一、 层合板失效载荷计算 1、 问题描述： 已知：九层层合板，正交铺设，铺设比为0.2m =。受载荷x N N =，其余载荷均为零。每个单层厚度为0.2t mm =。玻璃/环氧单层板性能：41 5.4010E Mpa =?， 42 1.8010E Mpa =?，120.25ν=，3128.8010G Mpa =?，31.0510t c X X Mpa ==?， 2.810t Y Mpa =?，14.010c Y Mpa =?， 4.210S Mpa =?。 求解：1、计算各铺层应力？ 2、最先一层失效的载荷？ 2、 使用mat lab 编程求解： 将输入文件“input.txt ”经由程序“strain.m ”运行，得到输出文件“output.txt ”。求解程序见附录一。 3、计算结果：（其中R 是强度比） 求单层刚度 Q1: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q2: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q3: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000
0.00000 0.00000 8800.00000 Q4: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q5: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q6: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q7: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q8: 55148.93617 4595.74468 0.00000 4595.74468 18382.97872 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 Q9: 18382.97872 4595.74468 0.00000 4595.74468 55148.93617 0.00000 0.00000 0.00000 8800.00000 求中面应变 Ez: 0.0306235*R -0.00290497*R
复合材料铺层设计 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
复合材料铺层设计 复合材料制件最基本的单元是铺层。铺层是复合材料制件中的一层单向带或织物形成的复合材料单向层。由两层或多层同种或不同种材料铺层层合压制而成的复合材料板材称为层合板。复合材料层压结构件的基本单元正是这种按各种不同铺层设计要素组成的层合板。 本章主要介绍由高性能连续纤维与树脂基体材料构成的层合结构和夹层结构设计的基本原理和方法，也介绍复合材料结构在导弹结构中的应用。 一、层合板及其表示方法 (1) 铺层及其方向的表示？ 铺层是有方向性的。铺层的方向用纤维的铺向角（铺层角）θ表示。所谓铺向角（铺层角） （2）层合板的表示方法？ 二、单层复合材料的力学性能 单层的力学性能是复合材料的基本力学性能，即材料工程常数。由于单层很薄，一般仅考虑单层的面内力学性能，故假设为平面应力状态。单层在材料主轴坐标系中通常是正交各向异性材料，在其主方向上某一点处的正应变ε1、ε2只与该点处的正应力σ1、σ2有关，而与剪应力τ12无关；同时，该点处剪应变γ12也仅与剪应力τ12有关，而与正应力无关。 材料工程常数共9个：纵向和横向弹性模量Ε1和Ε2、主泊松比ν12、纵横剪切弹性模量 G12，共四个弹性常数；还有纵向拉伸和压缩强度X1、X2，横向拉伸与压缩强度Y1、Y2，纵横剪切强度S共五个强度参数。这9个工程常数是通过单向层合板的单轴试验确定的。通常情况下，单层力学性能有明显的方向性，与增强纤维的方向密切相关，即Ε1>>Ε2，X>>Y；而且拉伸与压缩强度
一、绪论 1.1 挤压加工方法 挤压是有色金属、钢铁材料生产与零件成型加工的主要方法之一，也是各种复合材料、粉末材料等先进材料制备与加工的重要方法。从大尺寸金属铸锭的热挤压开坯、大型管棒型材的热挤压加工至小型精密零件的冷挤压成型，从粉末、颗粒料为原料的复合材料直接固化成型到金属间化合物、超导材料等难加工材料，现代挤压技术得以广泛的应用。 挤压加工的方法主要有正挤压，反挤压，侧向挤压，玻璃润滑挤压，静液挤压，连续挤压。挤压加工特点是处于强烈的三向压应力状态，这有利于提高金属的塑性变形能力，提高制品的质量，改善制品内部微观组织和性能。除此以外，挤压加工还具有应用范围广，生产灵活性大，工艺流程简单和设备投资少的特点。应用挤压加工工艺最多的材料是低熔点的有色合金，如铝及铝合金。 1.2 铝加工行业的分布 中国的铝加工企业主要集中于沿海(广东、福建、浙江、上海、江苏、山东、河北、天津、北京、辽宁)地区，即珠江三角洲(广州一深圳为中心的经济圈)、长江三角洲(上海为中心的经济圈)、环渤海湾地区(京津经济圈)所占比例较大，许多铝加工企业都云集于此三大经济圈。在珠三角地区，主要集中在佛山地区，其中大沥更是全国，甚至世界地区铝加工业的佼佼者。 1.3铝及铝合金的特点与应用 铝及铝合金具有一系列特性，在金属材料的应用中仅次于钢材而居第二位。目前全世界铝材的消费量在1800万吨以上，其中用于交通运输（包括铁道车辆、汽车、摩托车、自行车、汽艇、快艇、飞机等）的铝材约占27%，用于建筑装修的铝材约23%，用于包装工业的铝材约占20%。随着中国经济建设的高速发展，人民生活水平的不断提高，中国的建筑行业发展迅速，包括铝型材在内的建筑装饰材料不断增加。铝型材的应用已经扩展到了国民经济的各个领域和人民生活的各个层面。 根据铝合金的成分和生产工艺特点,通常分为变形铝合金与铸造铝合金两大类。变形铝合金也叫熟铝合金，根据据其成分和性能特点又分为防锈铝，硬铝，超硬铝，锻铝和特殊铝等五种。 铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。铝合金型材具有强度高、重量轻、稳定性强、耐腐蚀性强、可
《复合材料结构设计基础》课程介绍 一、课程简介 《复合材料结构设计基础》是复合材料与工程专业的承前启后的专业方向课，它包含材料力学基础、弹性力学基础、材料设计、结构设计等，因而是具有立体性质的一个科学领域。其主要任务是使学生掌握复合材料结构设计的基础理论、基本知识和基本技能。通过本科程学习，要求学生掌握复合材料经典层合板理论、刚度和强度的计算方法、复合材料结构元件的分析和典型产品结构设计的基本步骤和方法等内容，为后续专业课的学习以及从事复合材料领域的生产和科研奠定坚实的理论基础；学习科学思维方法和研究问题的方法，达到开阔思路、激发探索和创新精神、增强理论分析能力与实践能力的目的。 课程的主要教学内容包括： 第一章绪论 学习了解什么是复合材料特别是什么是纤维增强树脂基复合材料；了解复合材料的发展历史及现状；了解复合材料的结构设计的特点。 第二章单层的刚度与强度 掌握平面应力状态下单轴的正轴应力-应变关系等。掌握单层的偏轴应力-应变关系；掌握单层弹性模量、柔量及工程弹性常数的计算。掌握单层的弹性指标和单层的失效准则。 第三章层合板的刚度与强度 掌握层合板的表示法、掌握对称层合板面内内力与面内应力的关系。掌握几种典型对称层合板的面内刚度系数的计算。了解对称层合板弯曲矩与曲率的关系、掌握对称层合板弯曲工程弹性常数及弯曲刚度系数的计算。了解一般层合板的面内力与面内应变的关系、了解一般层合板工程弹性常数、刚度系数的计算。掌握如何依据单层的强度来预测层合板的最先一层失效强度。 第四章复合材料结构分析 了解在复材构件进行结构分析时所采用的弹性力学的基本方法。了解复材层合梁、薄壁梁等构件的分析方法及设计计算的基本公式。 第五章复合材料连接 了解复材连接方式、掌握胶接连接接头的内力与应力分析计算方法、了解胶