纤维复合材料微观截面分析图像显微镜

纤维复合材料微观截面分析图像显微镜

    纤维复合材料设计中需要考虑的问题    为了在纤维增强复合材料的一个方向上获得最大强度，纤维在该方向上应很好地排成直线。纤维的这种排列方式导致了性能的最大程度的各向异性。在某些应用场合不希望有这种各向异性。直线排列的复合材料各层交叉层压或者把纤维混乱无规律的排列，可以保证得到各向同性。对于那些要用{艮大纤维体积分数的材料，后一种方法是不实际的，因为降低了有效堆积系数。在复合材料承受拉伸载荷的应用场合，加载方向上的拉伸强度是重要的设计指标。在受压缩载荷的条件下，翘曲破坏成了一个重要的参数。对于一个有确定构型的结构单元来说，翘曲应力和复合材料组分的弹性模量成比例。在这种情况下，复合材料的弹性模量是重要的设计指标。    当用复合材料进行设计时应当牢记的一个重要因素是复合材料之获得高强度，只是由于纤维的弹性应变大。在某些结构上，这种应变能引起令人不满意的挠曲。    尽管纤维复合材料的强度很高，但它们的断裂韧性却很低。这是因为高强度所要求的条件和高断裂韧性所要求的条件是矛盾的。前者的条件是临界长度与直径的比值要小，纤维与基体之间的界面键合强度要高。后者要求的条件是临界长度与直径的比值要大和平行于纤维方向的界面结合强度要弱。一般说来，对于一种给定的用途来说，强度和韧性要互相折衷。    当应用纤维复合材料时，连接方法是在设计中应当考虑的另一个重要因素。若要不破坏复合材料的结构，也不削弱它们的机械强度，就不能应用标准的熔焊工艺方法。铆接或螺钉连接，除非载荷在螺钉孔或铆钉孔附近的分布是均匀的，否则这种联接方法是不实用的。螺钉和铆钉处常有应力集中，能引起局部起层和裂纹。钎焊和低温焊预计不会严重地改变纤维结构，所以它们可以应用。但是，对于通常加到复合材料上的载荷来说，钎焊和低温焊的强度一般是不足的。在许多场合唯一满意的解决办法就是把复合材料结构制成一个整体零件。