什么是复合材料结构?

[拼音]：fuhe cailiao jiegou

[外文]：structure of composite material

由纤维和基体材料复合制成的结构。飞行器中采用的主要纤维品种有碳纤维、硼纤维、芳纶等新型纤维；主要的基体材料是环氧树脂，也有采用铝合金的。复合材料是人工制造的，与天然材料不同，更便于根据机械性能的需要灵活地设计各层纤维在基体中的铺设方式，而且易于制成复杂的形状。飞行器中复合材料结构的形式大致有以下几种：附加于金属结构上的增强铺层，缠绕管件组成的桁架或框架，复合材料夹层结构，加劲或不加劲的蒙皮或壁板，缠绕旋转壳体或压力容器。与金属结构的制造方法不同，复合材料结构是由纤维与基体复合后一次成型直接制成所需结构形状，因而制造工艺简单、原材料消耗少。复合材料具有很高的强度、很大的d性模量和较小的重量，在同等强度的条件下，它比铝合金约轻三分之一。它还具有耐振动冲击、抗疲劳、耐腐蚀、抗热皱损等优良特性。采用复合材料结构是提高飞行器性能的最有效途径之一。另一方面，复合材料属脆性材料，易产生应力集中，所以复合材料结构的连接应尽量采用胶接方式而避免采用机械连接。复合材料受温度影响较大，性能不易保持稳定。这些缺点使它的应用受到限制。复合材料结构的受力分析方法与金属结构有相似之处。但是，复合材料是各向异性的和不均匀的，材料特性非常复杂，因此复合材料结构的受力分析比金属结构困难得多。复合材料力学已形成为专门的分支学科。复合材料的材料性质不仅取决于纤维和基体的性质，而且与纤维含量、纤维排列方向、各层纤维的铺设方式等有很大关系，所以复合材料结构的设计，不仅包括对结构的设计，也包括对材料的设计。由于可变的设计参数比金属结构多得多，故复合材料结构设计更易于达到优化。