第1个回答 2024-08-17
什么是复合材料的可设计性
复合材料的可设计性试制，材料的性能（比如说强度、刚度、不同方向的力学性能）、形状、以及物理化学性能都可以通过复合材料的基体和增强材料的选择以及工艺的选择来实现各种不同的需求。例如有时材料在某一个方向受作用力大，此时你就可在此方向上多铺设增强材料，体现复合材料的可设计性。
什么是复合材料如何设计和制备复合材料
复合材料在弹性模量、线胀系数和材料强度等方面具有明显的各向异性性质。复合材料的各向异性虽然使分析工作复杂化了，但也给复合材料的设计提供了一个契机。
人们可以根据不同方向上对刚度和强度等材料性能的特殊要求来设计复合材料及结构，制砂机生产厂家以满足工程实际中的特殊需要。
复合材料的不均匀性也是其显著的特点。复合材料的几何非线性及物理非线性也是要特殊考虑的。复合材料的可设计性是它超过传统材料的最显著的优点之一。复合材料具有不同层次上的宏观、细观和微观结构，如复合材料层合板中的纤维及纤维与基体的界面可视为微观结构，而层合板作为宏观结构，因此可采用细观力学理论和/或数值分析手段对其进行设计。
1520反击破设计的复合材料可以在给定方向上具有所需要的刚度、强度及其他性能，而各向同性的传统材料则不具有这样的设计性。从复合材料的宏观、细观和微观结构角度来看，可将复合材料分为图3.1所示的几种类型。复合材料设计涉及多个变量的优化及多层次设计的选择。
复合材料设计问题要求确定增强体的几何特征（连续纤维、颗粒等）、基体材料、增强材料和增强体的微观结构以及增强体的体积分数。要想通过对上述设计变量进行系统的优化是一件比较复杂的事情。数值优化技术对材料设计问题提供了一种可行的替代方法。
例如，对复合材料的层合板进行设计，为冲击式破碎机使其强度达到要求，可利用有限元法并结合适当的强度准则及本构模型对其进行材料及结构参数的优化；对复合材料壳体进行设计，为使其稳定性达到要求，可利用有限元法并结合相应的失稳模式及准则对其进行系统优化。
复合材料为何具有可设计性
碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，(是唯一一种在2000℃以上的高温惰性环境中强度不下降的材料, 碳纤维的比重不到钢的1/4，其抗拉强度一般都在3500MPa以上，是钢的3-4倍)耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。
复合材料具有什么优势
众所周知，复合材料具有优良的力学性能，且密度大大低于合金和钢。尽管复合材料的拉伸强度及杨氏模量的绝对量大大低于合金和钢材（碳纤维增强复合材料与钢材相近），但从比强度来看，复合材料性能却明显优于合金和钢材，比模量也接近或优于这两类材料。
在造船轻量化的发展趋势下，复合材料具有明显的优势。
优异的耐腐蚀性能。可耐酸、耐碱、耐海水浸蚀、抗水生物附生，是船艇建造的理想材料。优良的声、磁、电性能。复合材料的透波、透声性好，无磁性，介电性能优良，使之适宜用作舰艇的功能结构材料。
可为强调隐身性能的应用提供解决方法，如声纳导流罩。（复材的介电性能还与基体树脂有关，传统上，多采用环氧树脂，但其介电性能偏大，在此类应用中的结果并不令人十分满意。）其具有无磁性特点,是猎扫雷艇的上佳结构材料；良好透波性也可作为船艇的雷达罩材料；此外，其导热系数低、隔热性好、适合制造救生艇、冷藏船和潜艇液氧罐的支承结构材料。
优良的设计、施工性能。复合材料具有可设计性，可根据船艇不同部位的结构要求进行材料、铺层和结构的优化设计。 对于船艇制造来说，材料和结构的一体性可大大减少车、钳、刨等机械加工过程和装配过程，使船壳和构件的整体性好，无接缝或少接缝，且无渗漏，从而提高船艇的整体性能。
复合材料还具有易成型、易修补的特点，适宜制造结构复杂的船型，可缩短建造周期。复合材料船艇的维护费用也低于钢船和木船。每年，全球钢制船艇因腐蚀而引起的维护费用是非常可观的。