石墨基復(fù)合材料

一、復(fù)合材料的應(yīng)用

復(fù)合材料有許多特性：

1、 制造工藝簡單

2、 比強度高，比剛度大

3、 具有靈活的可設(shè)計性

4、 耐腐蝕，對疲勞不敏感

5、 熱穩(wěn)定性能、高溫性能好

由于復(fù)合材料的上述優(yōu)點，在航空航天、汽車、船舶等領(lǐng)域，都有廣泛的應(yīng)用。復(fù)合材料的大量應(yīng)用對分析技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。

二、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)

復(fù)合材料是一種至少由兩種材料混合而成的宏觀材料，其中的一種材料被稱作基體，其它的材料稱作纖維。其中纖維可以包含很多不同的形式：離散的宏觀粒子，任意方向的短纖維，規(guī)則排列的纖維和織物。

三、典型的復(fù)合材料

1) 單向纖維層合板----沖擊分析

2) 編織復(fù)合材料---- 擠壓分析

3) 蜂窩夾心復(fù)合材料----不可見沖擊損傷分析

基體和纖維的存在形式以及材料屬性對于復(fù)合材料的力學行為有著很大的影響。改變纖維和基體的屬性目的就是在于生成一種復(fù)合材料具有如下性質(zhì)：

1）低成本：原型，大規(guī)模生產(chǎn)，零件合并，維修，技術(shù)成熟。

2）期望的重量：輕重量，比重分配合理。

3）改進的強度和剛度：高強度/高剛度比。

4）改進的表面屬性：良好的耐腐蝕性，表面拋光性好。

5）期望的熱屬性：較低的熱傳導(dǎo)性，熱膨脹系數(shù)較低。

6）獨特的電屬性：具有較高的絕緣強度，無磁性。

7）空間適應(yīng)性：大部件，特殊的幾何構(gòu)型。

四、復(fù)合材料的有限元模擬

根據(jù)不同的分析目的，可以采用不同的復(fù)合材料模擬技術(shù)：

1） 微觀模擬：將纖維和基體都分別模擬為可變形連續(xù)體。

2） 宏觀模擬：將復(fù)合材料模擬為一個正交各向異性體或是完全各向

異性體。

3） 混合模擬：將復(fù)合材料模擬為一系列離散、可見的纖維層合板。

4） 離散纖維模擬：采用離散單元或是其它模擬工具進行模擬。

5） 子模型模擬：對于研究加強纖維周圍點的應(yīng)力集中問題比較有效。