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简介
这是一个关于复合材料与工程就业PPT，主要介绍了科学技术发展史与材料发展史、先进材料、复合材料力学与工程、美国NSF的资助计划、复合材料应用、复合材料发展趋势等内容。先 进 材 料 简 介 1.新型结构材料向更高温度,更高比强度 和耐苛刻工作环境方向发展高温合金金属间化合物工程陶瓷 AL-LI合金钛合金工程塑料 2.信息功能材料向更高传输速度 和更高密度方向发展集成电路材料信息存储材料光导纤维和光通讯材料敏感材料和传感器 3. 能源功能材料向更高临界温度超导和 更高效能量转换方向发展高临界温度超导材料永磁材料太阳能转换材料有机导电高分子、分离膜与生体机能模拟材料 4. 生物功能和智能材料向更可靠和更相容方向 发展金属（钛、不锈钢、钴铬合金）陶瓷（Al3O2、铝酸钙、生物玻璃－Na2O-CaO-SiO2-P2O5) 碳素材料高分子材料各种复合材料 纤维增强复合材料是一种结构材料 常见有两种结构形式 ①简单层板（单向层板）：单向纤维或交织纤维在基体中平行排列，欢迎点击下载复合材料与工程就业PPT哦。
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先 进 材 料 简 介 1.新型结构材料向更高温度，更高比强度 和耐苛刻工作环境方向发展高温合金金属间化合物工程陶瓷 AL-LI合金钛合金工程塑料 2.信息功能材料向更高传输速度 和更高密度方向发展集成电路材料信息存储材料光导纤维和光通讯材料敏感材料和传感器 3. 能源功能材料向更高临界温度超导和 更高效能量转换方向发展高临界温度超导材料永磁材料太阳能转换材料有机导电高分子、分离膜与生体机能模拟材料 4. 生物功能和智能材料向更可靠和更相容方向 发展金属（钛、不锈钢、钴铬合金）陶瓷（Al3O2、铝酸钙、生物玻璃－Na2O-CaO-SiO2-P2O5) 碳素材料高分子材料各种复合材料 纤维增强复合材料是一种结构材料 常见有两种结构形式 ①简单层板（单向层板）：单向纤维或交织纤维在基体中平行排列。 复合材料(多相介质) 结 构复 合 材 料 力 学 与 工 程 材料分析和设计不同层次 Length Scale of Material System 参 考 书 Jones， R. M. ， Mechanics of Composite Materials. 1998 Gibson， R.F.， Principle of Mechanics of Composite Materials ．2001 沈观林，胡更开，复合材料力学. 2006 周履，范赋群，复合材料力学. 1991 蒋咏秋等，复合材料力学 . 1990 王震鸣，复合材料力学和复合材料结构力学. 1991 王震鸣等主编，复合材料力学及其结构的力学进展. 1991-1994 陈烈民，复合材料力学和复合材料结构力学. 2000 (二)材料的损伤断裂的宏、微观力学理论 与设计原理 (1) 微孔洞 (3) 局部化带 硼纤维界面及纤芯损伤演化加载 材料的细、微观损伤与局部化 (1) 典型材料细观损伤的力学理论， 包括孔洞、微裂纹等细观 损伤模式 (2) 材料微观物理损伤研究， 包括界面、疲劳、电磁热作用等 微观物理损伤机理 (3) 损伤局部化及局部化带的细微观结构 裂纹扩展与断裂过程区 (1) 宏微观结合的断裂过程区理论与数值模拟 (2) 裂纹顶端损伤区汇入过程环境断裂的微观机理与定 量理论 (3) 含氢致断裂、氢致韧脆转变。阳极溶解型应力腐蚀等环境 断裂过程 (4) 高强能量热量脉冲下的断裂扩展过程 3. 损伤断裂控制过程与材料设计原理 (1) 损伤区耗能及顶端形貌设计 (2) 微裂纹集聚态控制与断裂路径设计 (3) 局部化诱导与局部化定向传播控制设计 (4) 材料微结构力学性能的优化设计原理 (5) 材料的致动、传感与智能构元设计 (6) 材料力学设计的专家系统式软件时间尺度分子动力学步长 5～50 飞秒点阵振荡周期 100 飞秒位错发射间隔 1～10 皮秒位错跨越晶界 0.01～10 纳秒位错交互作用传递 1～100 纳秒细观裂尖钝化 0.1～100 微秒宏观裂尖钝化 0.001～1 秒空间尺度 4. 微观断裂力学 数学：封闭系统方程 . 本构方程与破坏准则的统一 物理：整体与局部连续介质描述的失效 ( 纳米材 料、微机械) 材料: 微结构敏感参数 (强度、韧性、断裂韧性) 学科：局部强耦合问题 ( 力、电、热、磁、化学) 多相：表面与界面效应 (表面物理损伤、界面结 构、位错吸附) (四) 复 合 材 料 工 程 力 学（1）复合材料力学——细观（Mini），亚观（Meso）和 宏观 （Macro）力学，包括损伤力学，断裂力学，本 构理论（2）复合材料学和制造工艺——材料科学和工艺，细观 （Mini），亚观（Meso）力学， 纳观 (Nano) 力学和工 艺力学 （3）复合方法与设计方法——材料科学，细观（Mini）， 亚观（Meso）力学， 纳观(Nano)力学 （4）成型方法——成型和工艺力学 （5）复合材料结构理论——复合材料结构，损伤力学，断 裂力学 （6）质量控制——工艺力学 （7）试验方法及评价——实验力学 （8）应用 Vision of the Future of Solid Mechanics Zdenek P. Bozant Journal of Applied Mechanics 2006 March， 73:181-182 Advances in solid mechanics are made possible by new superior instrumentation， novel and ingenious experimental methods， better mathematical models， even more powerful computational tools， and new and growing interactions with an ever expanding range of disciplines. 美国NSF的资助计划特点：当前将力学与材料列为一个学科交叉项目领域进行资助，其四个研究方向： （１）具有卓越力学行为的新材料设计与实现；（２）多轴和动态加载下非弹性变形与破坏的宏微观本 构模型的物理实验；（３）高温材料、复合材料破坏、计算机技术的表面与 界面失效的细微观力学；（４）包括光电材料和装置在内材料制造工艺过程的热 力建模与计算机模拟。 国民经济生产总值 (GNP) 工业/农业/交通/建筑/商业 一. 复合材料的工业应用 二. 复合材料在建筑业中的应用 三. 复合材料在交通运输业中的应用 四. 复合材料在农业生产中的应用 五. 复合材料在航空和航天工业应用 六. 复合材料在生物工程中的应用一、复合材料的工业应用 机械工业 汽车制造业 化学工业 采矿工业 能源电力工业 1、工业基础件的复合材料化 齿轮 轴承 刹车闸瓦 各种发动机零部件…… 1〉复合材料齿轮 耐磨、自润滑、成本低、减振降噪 箭杆织布机传动齿轮 玻纤/改性酚醛复合材料70dB---65dB 短纤维增强塑料复合材料齿轮 ----仪器仪表，办公机械 2〉复合材料轴承 刚度、强度、耐磨性、耐冲击性、抗疲劳性及自润滑功能 铁皮包复木材 钢背衬复合白金衬里 粉末烧结 缩醛含油 钢衬缩醛树脂 镶嵌型固体润滑 干膜固体润滑 SF型三层复合 SF型滑动轴承 复杂外形的短纤维增强塑料滚动轴承 MEMS 反恐防暴机器人 2、汽车制造业 内外装饰 20~25% 车身---受力物体---悬挂系统---传动轴---发动机 1〉玻纤增强塑料复合材料 汽车车身 手糊成形 玻璃钢 1952年 1970年 --- SMC 90年代 --- RTM 高速反应注射成型德国 Daimler-Chrysler公司 法国 雷诺公司 短纤增强热塑性塑料汽车车身 近年复合材料车身新发展 Resin film infusion. 美国Texas州的汽车复合材料设计公司 热塑性粉末和碳纤维拉挤成型材---- 焊结成车身框架---- 加热焊结及冷却15秒大型客车 复合材料车身 RTM成型 客车车身侧板 2）复合材料板弹簧 . 70年代初 美国GM公司 拉挤成型 缠绕成型Lite ftexTM 钢板弹簧与复合材料板弹簧性能对比 3）复合材料发动机 . 机体 缸头 缸盖 1985年 全复合材料发动机. 3、模具制造业复合材料模具--- 有效的快速制模技术 4、化学工业聚合物基复合材料------耐腐蚀性能化工设备：贮槽、容器、反应罐、风机、泵、蒸发器、烟筒及管道标准规范 5 、造船工业 .质轻、高强、耐腐蚀、抗生物附着、无磁性、介电性能好、隔热、整体成型工艺性好、维修方便--------聚合物基复合材料 40年代中期，美国造出世界上第一艘玻璃钢舰艇 复合材料游艇、扫雷艇、帆船、渔船、救生艇及高速客船. 中国 1958年 上海 美国深海运载技术 6 、能源电力工业轻质 高强 绝缘性能好 电子功能材料 印刷电路板 纸基覆铜板 玻璃布基覆铜板 通讯设备 电磁屏蔽设备 输电设备 能源设备 复合材料飞轮 二、复合材料在建筑业中的应用 国民经济支柱产业 . 减轻自重、提高建筑物的使用功能、革新建筑设计、加速施工进度、降低工程造价. 1.复合材料“洋”房 屋面瓦-------碎石、纤维/树脂 复合材料岩棉隔热材料木结构承重墙 ------多层复合材料： 石膏面板/木架/发泡塑料 /隔热层/单层砖. 装饰砖----- 颗粒/基料复合 材料 节约能源的优化设计 5. 复合材料建筑结构上海东方明珠电视塔球形雷达天线罩全玻璃钢球形娱乐场 . 三、复合材料在交通运输业中的应用 交通运输业-----复合材料总量的40% 排第一位公路路面、机场跑道和桥面 钢纤维混凝土，相对于普通混凝土路面，可减少厚度40~50%；伸缩间距可增大到40~50m，提高了10倍；使用寿命提高一个数量级。 3 复合材料桥梁拉挤成型复合材料型材 恒载可减少80% 下部结构的修建 基础处理的工作量 桥梁地震设防措施 . 手糊成型 人行桥. 拉挤成型箱梁/蜂窝夹层结构设计 70t的重型卡车 100t的坦克. 4 自行车、三轮车、摩托车等个人用 小型交通工具 质轻、高强、 方便搬运。 5 铁路运输系统中的复合材料 铁路---国民经济的动脉。运输总量的60%。 传统铁路系统---优质钢材和木材堆积现代铁路系统---大量地采用复合材料 铁路客车车箱---玻璃钢和聚氨脂泡沫夹层结构客车的车门和车窗---SMC模压水箱、整体厕所、洗脸间---复合材料。. 车内装饰：座椅架、卧铺框板、天花板、车顶通风系统，以及餐车洗菜 池----复合材料化。 四、复合材料在农业生产中的应用 农业建筑结构、农业及渔业设施、器具，农业和渔业产品的贮存、包装和运输，以及农业作物的改进种植技术 复合材料用量占飞机结构重量的比例 战斗机 20％~50％中大型运输机 10％~20％特种飞机 40%~80% 大型客机 25%~55% F-35 F-22 3. 无人战斗机（UCAV） 4. A-380 复合材料的应用 复 合 材 料 发 展 趋 势 Composites get smaller 纳米复合材料进入工业应用 纳米增强复合材料—13.64vol.%SiO2 (12nm)/Epoxy 使高校既成为若干优势学科的基础研究中心，又成为若干技术集群，针对重大社会需求或发展方向，形成多学科组合的技术优势。 复合材料事业 大有前途！ Nothing is impossible， However Persisting is the most important – 韩 愈 – 业精于勤 荒于嬉行成于思 毁于随 宽 容 是 金海 纳 百 川 有 容 乃 大壁 立 千 訒无 欲 则 刚 - 钱 令 希 - 学问学问，又学又问。勤学多问，好长知识。问中有学，基础扎实。学中有问，才能创新。 – 韩 愈 – 业精于勤 荒于嬉行成于思 毁于随
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