復(fù)合材料力學(xué)性能

1、1第第9 9章章 復(fù)合材料的其他力學(xué)性能復(fù)合材料的其他力學(xué)性能9.1 9.1 復(fù)合材料的沖擊、疲勞、蠕變、環(huán)境影響、斷裂及損傷復(fù)合材料的沖擊、疲勞、蠕變、環(huán)境影響、斷裂及損傷 復(fù)合材料在實(shí)際應(yīng)用中，往往存在復(fù)合材料在實(shí)際應(yīng)用中，往往存在沖擊載荷、動(dòng)載荷沖擊載荷、動(dòng)載荷等作用，存在等作用，存在蠕變、環(huán)境影響、損傷、斷裂等問題。蠕變、環(huán)境影響、損傷、斷裂等問題。 影響復(fù)合材料的斷裂、沖擊和疲勞性能因素比金屬材料影響復(fù)合材料的斷裂、沖擊和疲勞性能因素比金屬材料的更多，而且對(duì)它們的研究還很不夠，本節(jié)將對(duì)其逐一討的更多，而且對(duì)它們的研究還很不夠，本節(jié)將對(duì)其逐一討論。論。29.1.1 復(fù)合材料的沖擊性能復(fù)

2、合材料的沖擊性能 復(fù)合材料在應(yīng)用中難免承受復(fù)合材料在應(yīng)用中難免承受沖擊載荷沖擊載荷。因。因此很有必要了解復(fù)合材料的此很有必要了解復(fù)合材料的沖擊性能和能量沖擊性能和能量吸收機(jī)理。吸收機(jī)理。 沖擊載荷沖擊載荷指以較高的速度施加到材料上的指以較高的速度施加到材料上的載荷，當(dāng)材料在承受沖擊載荷時(shí)，瞬間沖擊載荷，當(dāng)材料在承受沖擊載荷時(shí)，瞬間沖擊所引起的應(yīng)力和變形比靜載荷時(shí)要大的多，所引起的應(yīng)力和變形比靜載荷時(shí)要大的多，因此，在制造這類材料時(shí)，就必須考慮到材因此，在制造這類材料時(shí)，就必須考慮到材料的料的抵抗沖擊載荷能力抵抗沖擊載荷能力，即材料的，即材料的沖擊性能。沖擊性能。3吸收能量的機(jī)理有兩種：吸收能量

3、的機(jī)理有兩種： 形成新的表面；形成新的表面；材料變形材料變形. 2）能量吸收機(jī)理和破壞模式）能量吸收機(jī)理和破壞模式 在這里討論的各種能量吸收機(jī)理和破壞模式在這里討論的各種能量吸收機(jī)理和破壞模式不只是適用沖擊破壞，而是不只是適用沖擊破壞，而是具有普遍意義。具有普遍意義。 破壞模式：當(dāng)一個(gè)固體承受靜載荷或沖擊載荷破壞模式：當(dāng)一個(gè)固體承受靜載荷或沖擊載荷時(shí)，時(shí)，材料變形材料變形首先發(fā)生；如提供的能量足夠大，首先發(fā)生；如提供的能量足夠大，裂裂紋紋可能可能產(chǎn)生產(chǎn)生并擴(kuò)展；在裂紋擴(kuò)展過程中，裂紋前沿并擴(kuò)展；在裂紋擴(kuò)展過程中，裂紋前沿又總存在著材料變形。又總存在著材料變形。 4 可見，材料的總能量吸收能力（

4、或韌可見，材料的總能量吸收能力（或韌性）能夠靠性）能夠靠增加分離過程中的裂紋路徑增加分離過程中的裂紋路徑，或者或者增大材料的變形能力增大材料的變形能力得到提高。得到提高。5 復(fù)合材料的破壞可以認(rèn)為是從材料中固有復(fù)合材料的破壞可以認(rèn)為是從材料中固有的小缺陷發(fā)源的。例如，有缺陷的纖維，的小缺陷發(fā)源的。例如，有缺陷的纖維，基體與纖維界面處的缺陷和界面不良反應(yīng)基體與纖維界面處的缺陷和界面不良反應(yīng)物等。在形成的裂紋尖端及其附近，有可物等。在形成的裂紋尖端及其附近，有可能以發(fā)生纖維斷裂、基體變形和開裂、纖能以發(fā)生纖維斷裂、基體變形和開裂、纖維與基體分離（纖維脫粘）、纖維拔出等維與基體分離（纖維脫粘）、纖維

5、拔出等模式破壞?，F(xiàn)分述如下。模式破壞?，F(xiàn)分述如下。6 纖維復(fù)合材料中裂紋尖模型纖維復(fù)合材料中裂紋尖模型 71） 纖維破壞纖維破壞 分別討論各種破壞機(jī)理。分別討論各種破壞機(jī)理。 纖維斷裂發(fā)生在其應(yīng)變達(dá)到纖維斷裂發(fā)生在其應(yīng)變達(dá)到斷裂應(yīng)變斷裂應(yīng)變時(shí)。時(shí)。 由于脆性纖維具有由于脆性纖維具有低的斷裂應(yīng)變低的斷裂應(yīng)變，只產(chǎn)生，只產(chǎn)生少量變形，少量變形，因而吸收能量低。因而吸收能量低。 雖然纖維是使復(fù)合材料具有高強(qiáng)度的主要原因，但纖雖然纖維是使復(fù)合材料具有高強(qiáng)度的主要原因，但纖維斷裂僅占總能量吸收的很小比例。但應(yīng)當(dāng)記住，纖維維斷裂僅占總能量吸收的很小比例。但應(yīng)當(dāng)記住，纖維的存在非常顯著地影響的存在非常顯著地

6、影響破壞模式破壞模式，從而也影響了總沖擊，從而也影響了總沖擊能。能。 碳纖維復(fù)合材料的沖擊性能低，玻璃鋼和凱芙拉的沖擊碳纖維復(fù)合材料的沖擊性能低，玻璃鋼和凱芙拉的沖擊性能好。性能好。8 2）基體變形和開裂）基體變形和開裂 基體破壞吸收的總能量包括基體破壞吸收的總能量包括基體變形能基體變形能和和開裂產(chǎn)開裂產(chǎn)生的新表面能。生的新表面能。 基體變形所吸收的能量基體變形所吸收的能量: :正比于單位體積的基體變正比于單位體積的基體變形到破壞所做的功。形到破壞所做的功。 基體開裂所吸收的能量：正比于裂紋產(chǎn)生的新表基體開裂所吸收的能量：正比于裂紋產(chǎn)生的新表面面積面面積93 3）纖維脫膠）纖維脫膠 在斷裂過程

7、中由于裂紋平行于纖維擴(kuò)展（脫膠裂在斷裂過程中由于裂紋平行于纖維擴(kuò)展（脫膠裂紋），則纖維與基體材料分離。在這個(gè)過程中，纖維紋），則纖維與基體材料分離。在這個(gè)過程中，纖維與基體間的化學(xué)鍵與次價(jià)鍵的黏附均被破壞，同時(shí)形與基體間的化學(xué)鍵與次價(jià)鍵的黏附均被破壞，同時(shí)形成新表面。當(dāng)纖維成新表面。當(dāng)纖維強(qiáng)而界面弱強(qiáng)而界面弱時(shí)，就發(fā)生這種開裂。時(shí)，就發(fā)生這種開裂。 降低界面強(qiáng)度可使大范圍脫膠或分層，從而增加沖降低界面強(qiáng)度可使大范圍脫膠或分層，從而增加沖擊能。擊能。 所以弱界面的所以弱界面的拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度比較比較低低，但，但沖擊強(qiáng)度沖擊強(qiáng)度比較比較高。高。104 4）纖維拔出）纖維拔出 當(dāng)當(dāng)脆性脆性的或的或不

8、連續(xù)的纖維不連續(xù)的纖維嵌于嵌于韌性基體韌性基體中時(shí)，會(huì)發(fā)生中時(shí)，會(huì)發(fā)生纖維拔出。纖維拔出。 纖維斷裂在其本身的薄弱橫截面上，這個(gè)纖維斷裂在其本身的薄弱橫截面上，這個(gè)截面不一定與復(fù)合材料斷裂面重合。纖維斷截面不一定與復(fù)合材料斷裂面重合。纖維斷裂在基體中引起的應(yīng)力集中因基體屈服而得裂在基體中引起的應(yīng)力集中因基體屈服而得到緩和，因此阻止了基體裂紋。在這種情況到緩和，因此阻止了基體裂紋。在這種情況下，斷裂以纖維從基體中拔出的破壞方式進(jìn)下，斷裂以纖維從基體中拔出的破壞方式進(jìn)行。行。 11 纖維脫膠和纖維拔出兩種模式間的纖維脫膠和纖維拔出兩種模式間的差別差別：當(dāng)當(dāng)基體裂紋基體裂紋不能橫斷纖維而擴(kuò)展時(shí)，發(fā)生

9、纖不能橫斷纖維而擴(kuò)展時(shí)，發(fā)生纖維脫膠；纖維拔出是起始于維脫膠；纖維拔出是起始于纖維破壞的裂紋纖維破壞的裂紋沒有能力擴(kuò)展到韌性基體中去的結(jié)果。纖維沒有能力擴(kuò)展到韌性基體中去的結(jié)果。纖維拔出通常伴隨有基體的伸長(zhǎng)變形，而這種變拔出通常伴隨有基體的伸長(zhǎng)變形，而這種變形在纖維脫膠中是不存在的，形在纖維脫膠中是不存在的， 共同點(diǎn)共同點(diǎn)：破壞都發(fā)生在纖維基體界面，都：破壞都發(fā)生在纖維基體界面，都顯著地提高斷裂能。顯著地提高斷裂能。125）分層裂紋）分層裂紋 裂紋在擴(kuò)展中穿過層合板的一個(gè)鋪層，當(dāng)裂裂紋在擴(kuò)展中穿過層合板的一個(gè)鋪層，當(dāng)裂紋尖端達(dá)到相鄰鋪層的纖維時(shí)，可能受到抑制。紋尖端達(dá)到相鄰鋪層的纖維時(shí)，可能受

10、到抑制。因?yàn)猷徑鸭y尖的基體中的剪應(yīng)力很高，裂紋可因?yàn)猷徑鸭y尖的基體中的剪應(yīng)力很高，裂紋可能分支出來，開始在平行于鋪層的界面上擴(kuò)展。能分支出來，開始在平行于鋪層的界面上擴(kuò)展。這樣的裂紋叫做分層裂紋。存在這樣的裂紋，吸這樣的裂紋叫做分層裂紋。存在這樣的裂紋，吸收的斷裂能就高。收的斷裂能就高。13 上述斷裂模式，因復(fù)合材料或試驗(yàn)條件的上述斷裂模式，因復(fù)合材料或試驗(yàn)條件的不同，而在復(fù)合材料的斷裂時(shí)出現(xiàn)其中一種或不同，而在復(fù)合材料的斷裂時(shí)出現(xiàn)其中一種或幾種，它們所占比例及對(duì)斷裂的影響也各不相幾種，它們所占比例及對(duì)斷裂的影響也各不相同，有的模式的影響可能是很小的。通常總是同，有的模式的影響可能是很小的

11、。通常總是有幾種斷裂模式同時(shí)存在。有幾種斷裂模式同時(shí)存在。 143）影響復(fù)合材料沖擊性能的因素）影響復(fù)合材料沖擊性能的因素 討論了復(fù)合材料的能量吸收機(jī)理之后，就不難理解討論了復(fù)合材料的能量吸收機(jī)理之后，就不難理解材料性質(zhì)對(duì)沖擊性能的影響了，因?yàn)槔w維性質(zhì)不同、材料性質(zhì)對(duì)沖擊性能的影響了，因?yàn)槔w維性質(zhì)不同、基體韌性不同，界面強(qiáng)度不同會(huì)導(dǎo)致不同的破壞模式，基體韌性不同，界面強(qiáng)度不同會(huì)導(dǎo)致不同的破壞模式，從而大大地影響復(fù)合材料的沖擊性能。從而大大地影響復(fù)合材料的沖擊性能。 提高復(fù)合材料沖擊韌性的途徑有：基體增韌、合適提高復(fù)合材料沖擊韌性的途徑有：基體增韌、合適的界面強(qiáng)度、采用混雜纖維復(fù)合材料。的界面強(qiáng)

12、度、采用混雜纖維復(fù)合材料。15 9.1.2 復(fù)合材料的疲勞性能復(fù)合材料的疲勞性能復(fù)合材料在應(yīng)用過程復(fù)合材料在應(yīng)用過程中，由于承受中，由于承受變動(dòng)載變動(dòng)載荷荷或反復(fù)承受應(yīng)力，或反復(fù)承受應(yīng)力，即使即使應(yīng)力低于屈服強(qiáng)應(yīng)力低于屈服強(qiáng)度度，也會(huì)導(dǎo)致，也會(huì)導(dǎo)致裂紋萌裂紋萌生和擴(kuò)展生和擴(kuò)展，以至構(gòu)件，以至構(gòu)件材料材料斷裂斷裂而失效，或而失效，或使其力學(xué)性質(zhì)變壞。使其力學(xué)性質(zhì)變壞。16單向連續(xù)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材單向連續(xù)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料在纖維方向有卓越的抗疲勞料在纖維方向有卓越的抗疲勞性。這是由于在單向復(fù)合材料性。這是由于在單向復(fù)合材料里，疲勞載荷主要是由和載荷里，疲勞載荷主要是由和載荷方向一致的纖維所承擔(dān)的緣

13、故。方向一致的纖維所承擔(dān)的緣故。1 1）復(fù)合材料的疲勞性能特點(diǎn)）復(fù)合材料的疲勞性能特點(diǎn)17 在實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)合材料往往以多向?qū)影逍问绞褂?，在?shí)際應(yīng)用中，復(fù)合材料往往以多向?qū)影逍问绞褂?，以適應(yīng)結(jié)構(gòu)里的多向應(yīng)力需要。以適應(yīng)結(jié)構(gòu)里的多向應(yīng)力需要。 由于層板里的各層的強(qiáng)度不同，在疲勞過程的早由于層板里的各層的強(qiáng)度不同，在疲勞過程的早期就開始出現(xiàn)橫向裂紋損傷。隨著循環(huán)數(shù)的增加，裂期就開始出現(xiàn)橫向裂紋損傷。隨著循環(huán)數(shù)的增加，裂紋的長(zhǎng)度和數(shù)量也相應(yīng)增加，還會(huì)出現(xiàn)分層、界面脫紋的長(zhǎng)度和數(shù)量也相應(yīng)增加，還會(huì)出現(xiàn)分層、界面脫膠、纖維斷裂或屈曲等損傷形式。這樣損傷的出現(xiàn)，膠、纖維斷裂或屈曲等損傷形式。這樣損傷的出現(xiàn)

14、，占疲勞壽命的較大部分，并不影響材料或結(jié)構(gòu)的安全占疲勞壽命的較大部分，并不影響材料或結(jié)構(gòu)的安全使用。使用。 金屬材料則不同，一旦出現(xiàn)裂紋，很快就斷裂了；金屬材料則不同，一旦出現(xiàn)裂紋，很快就斷裂了；復(fù)合材料疲勞過程早期就出現(xiàn)損傷，但擴(kuò)展慢，直到復(fù)合材料疲勞過程早期就出現(xiàn)損傷，但擴(kuò)展慢，直到疲勞壽命的疲勞壽命的9090才迅速斷裂，最終破壞可事先判明，才迅速斷裂，最終破壞可事先判明，所以復(fù)合材料的破損安全性極好。所以復(fù)合材料的破損安全性極好。18 金屬材料存在疲勞極限，金屬材料存在疲勞極限，即經(jīng)受即經(jīng)受10107 7循環(huán)仍不破壞循環(huán)仍不破壞就可承受無限次循環(huán)也不就可承受無限次循環(huán)也不會(huì)破壞，把會(huì)破壞

15、，把S-NS-N曲線上曲線上N N 10107 7時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力S S最大最大叫做疲勞極限。叫做疲勞極限。 但是復(fù)合材料至今沒但是復(fù)合材料至今沒有確認(rèn)具有這一性質(zhì)，所有確認(rèn)具有這一性質(zhì)，所以循環(huán)數(shù)以循環(huán)數(shù)N N 10107 7所對(duì)應(yīng)所對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力的最大應(yīng)力S S最大最大作為條件作為條件疲勞極限。疲勞極限。19 溫度生高會(huì)削弱基體材料性能，從而使復(fù)合材料的疲勞溫度生高會(huì)削弱基體材料性能，從而使復(fù)合材料的疲勞壽命下降。壽命下降。202 2）影響復(fù)合材料疲勞特性的因素）影響復(fù)合材料疲勞特性的因素 復(fù)合材料的疲勞特性要受到各種材料和試驗(yàn)參數(shù)的復(fù)合材料的疲勞特性要受到各種材料和試

16、驗(yàn)參數(shù)的影響，如基體材料類型、增強(qiáng)材料類型，纖維方向和鋪影響，如基體材料類型、增強(qiáng)材料類型，纖維方向和鋪層等等。這里不再討論。層等等。這里不再討論。219.1.3 復(fù)合材料在長(zhǎng)期靜載荷作用下的力學(xué)性能復(fù)合材料在長(zhǎng)期靜載荷作用下的力學(xué)性能 長(zhǎng)期靜載荷作用下的力學(xué)性能包括：長(zhǎng)期靜載荷作用下的力學(xué)性能包括：強(qiáng)度問題強(qiáng)度問題持久強(qiáng)度；持久強(qiáng)度； 變形問題變形問題蠕變。蠕變。1 1）復(fù)合材料的持久強(qiáng)度）復(fù)合材料的持久強(qiáng)度 持久強(qiáng)度材料長(zhǎng)時(shí)期在靜載荷作用下，保持一定時(shí)間持久強(qiáng)度材料長(zhǎng)時(shí)期在靜載荷作用下，保持一定時(shí)間不破壞，所能承受的最大靜載荷。不破壞，所能承受的最大靜載荷。 耐持久性材料長(zhǎng)時(shí)期在一定的靜載

17、荷作用下，保持不耐持久性材料長(zhǎng)時(shí)期在一定的靜載荷作用下，保持不破壞所能經(jīng)受的最大時(shí)間。破壞所能經(jīng)受的最大時(shí)間。22復(fù)合材料復(fù)合材料的持久強(qiáng)度要比短期載荷作用下的強(qiáng)度低得多。的持久強(qiáng)度要比短期載荷作用下的強(qiáng)度低得多。復(fù)合材料的持久強(qiáng)度主要取決于基體材料，所以影響復(fù)合材料持久復(fù)合材料的持久強(qiáng)度主要取決于基體材料，所以影響復(fù)合材料持久強(qiáng)度的因素，主要是指對(duì)基體材料的影響因素。強(qiáng)度的因素，主要是指對(duì)基體材料的影響因素。表表9-2 幾種玻璃鋼在靜彎曲載荷作用下的持久強(qiáng)度參數(shù)幾種玻璃鋼在靜彎曲載荷作用下的持久強(qiáng)度參數(shù)玻璃剛品種玻璃剛品種靜彎曲強(qiáng)度靜彎曲強(qiáng)度/MPa持久強(qiáng)度持久強(qiáng)度/原強(qiáng)度原強(qiáng)度短時(shí)試驗(yàn)短時(shí)

18、試驗(yàn)經(jīng)經(jīng)1000h載荷作載荷作用用聚酯玻璃鋼聚酯玻璃鋼35043023028065%環(huán)氧玻璃鋼環(huán)氧玻璃鋼45052028033062%64%酚醛玻璃鋼酚醛玻璃鋼54058033057%62%有機(jī)硅玻璃鋼有機(jī)硅玻璃鋼22011050%232 2）復(fù)合材料的蠕變特性）復(fù)合材料的蠕變特性 在長(zhǎng)時(shí)靜載荷作用下，載荷不變而變形繼續(xù)增加的現(xiàn)象，稱在長(zhǎng)時(shí)靜載荷作用下，載荷不變而變形繼續(xù)增加的現(xiàn)象，稱為為蠕變?nèi)渥儭?復(fù)合材料的蠕變特性主要取決于基體的松弛特性，故復(fù)合復(fù)合材料的蠕變特性主要取決于基體的松弛特性，故復(fù)合材料的蠕變有以下特點(diǎn)：材料的蠕變有以下特點(diǎn)： 碳纖維復(fù)合材料的蠕變比玻璃鋼??；碳纖維復(fù)合材料的蠕

19、變比玻璃鋼?。?沿纖維方向拉伸作用下的蠕變現(xiàn)象最不明顯；沿纖維方向拉伸作用下的蠕變現(xiàn)象最不明顯； 沿與纖維成任意沿與纖維成任意 角方向拉伸時(shí)，蠕變現(xiàn)象逐漸明顯，沿角方向拉伸時(shí)，蠕變現(xiàn)象逐漸明顯，沿4545方向拉伸時(shí)最為明顯；方向拉伸時(shí)最為明顯； 持久彎曲載荷作用下的蠕變，比持久拉伸載荷作用下的蠕變明顯；持久彎曲載荷作用下的蠕變，比持久拉伸載荷作用下的蠕變明顯； 溫度升高，復(fù)合材料的蠕變現(xiàn)象顯著。溫度升高，復(fù)合材料的蠕變現(xiàn)象顯著。 由于復(fù)合材料在長(zhǎng)時(shí)靜載荷作用下的持久強(qiáng)度低于短時(shí)靜強(qiáng)由于復(fù)合材料在長(zhǎng)時(shí)靜載荷作用下的持久強(qiáng)度低于短時(shí)靜強(qiáng)度以及存在明顯的蠕變現(xiàn)象，設(shè)計(jì)復(fù)合材料構(gòu)件時(shí)必須考慮。度以及存

20、在明顯的蠕變現(xiàn)象，設(shè)計(jì)復(fù)合材料構(gòu)件時(shí)必須考慮。249.1.49.1.4環(huán)境條件對(duì)復(fù)合材料性能的影響環(huán)境條件對(duì)復(fù)合材料性能的影響 復(fù)合材料都是在一定的環(huán)境條件下使用的，因此了解復(fù)合材料都是在一定的環(huán)境條件下使用的，因此了解在各種環(huán)境條件下材料性能的變化是重要的。這些環(huán)境在各種環(huán)境條件下材料性能的變化是重要的。這些環(huán)境條件如暴露于水，水蒸氣或腐蝕性介質(zhì)中，低溫和高溫條件如暴露于水，水蒸氣或腐蝕性介質(zhì)中，低溫和高溫及進(jìn)行長(zhǎng)期物理和化學(xué)穩(wěn)定性試驗(yàn)的各種條件等。一般及進(jìn)行長(zhǎng)期物理和化學(xué)穩(wěn)定性試驗(yàn)的各種條件等。一般來講，在這些不利的環(huán)境條件下，復(fù)合材料的性能要降來講，在這些不利的環(huán)境條件下，復(fù)合材料的性能

21、要降低。這是由于環(huán)境因素影響了纖維、基體材料和界面的低。這是由于環(huán)境因素影響了纖維、基體材料和界面的性能。性能。251 1）纖維強(qiáng)度）纖維強(qiáng)度 材料內(nèi)部不可避免的存在著缺陷或裂紋。在應(yīng)力和化材料內(nèi)部不可避免的存在著缺陷或裂紋。在應(yīng)力和化學(xué)介質(zhì)腐蝕作用下，這種裂紋就要增長(zhǎng)，當(dāng)達(dá)到最大臨學(xué)介質(zhì)腐蝕作用下，這種裂紋就要增長(zhǎng)，當(dāng)達(dá)到最大臨界裂紋的應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，材料就要破壞，從而纖維強(qiáng)度下界裂紋的應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，材料就要破壞，從而纖維強(qiáng)度下降，這就是應(yīng)力腐蝕作用。降，這就是應(yīng)力腐蝕作用。 對(duì)于玻璃纖維，水會(huì)沿表面微裂紋滲入其內(nèi)部，對(duì)于玻璃纖維，水會(huì)沿表面微裂紋滲入其內(nèi)部，產(chǎn)生化學(xué)作用和物理作用，化學(xué)作用使產(chǎn)生

22、化學(xué)作用和物理作用，化學(xué)作用使SiOSiO2 2主鏈斷裂，主鏈斷裂，物理作用減低分子間力，從而使玻璃纖維強(qiáng)度大大下降。物理作用減低分子間力，從而使玻璃纖維強(qiáng)度大大下降。 需要指出，表面處理劑能對(duì)纖維表面產(chǎn)生物理保需要指出，表面處理劑能對(duì)纖維表面產(chǎn)生物理保護(hù)作用，阻礙化學(xué)介質(zhì)對(duì)纖維的進(jìn)攻。護(hù)作用，阻礙化學(xué)介質(zhì)對(duì)纖維的進(jìn)攻。262 2）基體效應(yīng)）基體效應(yīng)（1 1）在高溫條件下老化。）在高溫條件下老化。 一般來講，有機(jī)高分子材料在高溫下是不穩(wěn)定的，且經(jīng)一般來講，有機(jī)高分子材料在高溫下是不穩(wěn)定的，且經(jīng)歷一個(gè)由熱裂解引起的化學(xué)衰變過程。如果裂解反應(yīng)持續(xù)足歷一個(gè)由熱裂解引起的化學(xué)衰變過程。如果裂解反應(yīng)持續(xù)

23、足夠長(zhǎng)時(shí)間，或是反應(yīng)的非?？?，材料就會(huì)發(fā)生本質(zhì)的破壞，夠長(zhǎng)時(shí)間，或是反應(yīng)的非常快，材料就會(huì)發(fā)生本質(zhì)的破壞，以至基體材料分解成氣體揮發(fā)。這種激烈的裂解反應(yīng)嚴(yán)重影以至基體材料分解成氣體揮發(fā)。這種激烈的裂解反應(yīng)嚴(yán)重影響復(fù)合材料的完整性，且限制復(fù)合材料的使用溫度。溫度與響復(fù)合材料的完整性，且限制復(fù)合材料的使用溫度。溫度與時(shí)間是影響裂解過程的兩個(gè)參數(shù)。基體的分解會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材時(shí)間是影響裂解過程的兩個(gè)參數(shù)。基體的分解會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料剛度和強(qiáng)度大大下降。可見，復(fù)合材料的最高使用溫度通料剛度和強(qiáng)度大大下降?？梢姡瑥?fù)合材料的最高使用溫度通常是由基體的熱穩(wěn)定性所支配的。常是由基體的熱穩(wěn)定性所支配的。27（2 2）粘彈

24、特性。）粘彈特性。 復(fù)合材料中許多性能，如單向復(fù)合材料的橫向拉伸性能、復(fù)合材料中許多性能，如單向復(fù)合材料的橫向拉伸性能、層間剪切性能、短纖維復(fù)合材料的性能，主要受基體性能支層間剪切性能、短纖維復(fù)合材料的性能，主要受基體性能支配，即使基體性能的很小變化，也會(huì)在復(fù)合材料性能中反映配，即使基體性能的很小變化，也會(huì)在復(fù)合材料性能中反映出來。聚合物基體材料有明顯的粘彈特性，在遠(yuǎn)沒有裂解危出來。聚合物基體材料有明顯的粘彈特性，在遠(yuǎn)沒有裂解危險(xiǎn)的溫度下，基體材料的性能如模量會(huì)下降較大，從而影響險(xiǎn)的溫度下，基體材料的性能如模量會(huì)下降較大，從而影響由基體起支配作用的性能，使復(fù)合材料的應(yīng)用受到限制。越由基體起支配作用的性能，使復(fù)合材料的應(yīng)用受到限制。越接近玻璃化溫度，應(yīng)力松弛、蠕變?cè)矫黠@，模量下降越大。接近玻璃化溫度，應(yīng)力松弛、蠕變?cè)矫黠@，模量下降越大。從這一點(diǎn)上看，復(fù)合材料的耐熱性也是由基體材料的耐熱性從這一點(diǎn)上看，復(fù)合材料的耐熱性也是由基