文档介绍：纤维增强型复合材料及其应用实验指导书李俊琳编著金陵科技学院材料工程学院监制二零一三年9月2前言1、本课程是与材料科学与工程专业《纤维增强型复合材料及其应用》课相配套的一个重要实践教学环节。通过本课程的学****学生可以获得高性能纤维复合材料检测技术和表面处理方面的基础知识,能够运用各种检测手段对高性能纤维复合材料的性能、结构和表面处理进行检测;运用计算机分析软件,分析纤维增强型复合材料的受力情况。2、为了使学生更好地理解和深刻地把握这些知识,并在此基础上,开设了玻璃纤维丝束的拉伸性能试验、天然棉、木纤维素形态与溶胀、纤维的苯乙烯乳液聚合改性实验和多层碳纤维复合材料板力学性能模拟计算实验。3目录实验一玻璃纤维丝束的拉伸性能试验………………………………………4实验二天然棉、木纤维素形态与溶胀………………………………………6实验三纤维的苯乙烯乳液聚合改性实验……………………………………8实验四多层碳纤维复合材料板力学性能模拟计算……………………….104实验一:玻璃纤维丝束的拉伸性能试验实验学时:4实验类型:(验证)实验要求:(必修)一、实验目的通过本实验的学****使学生了解纤维拉伸断裂强度的概念,掌握拉力试验机的使用方法,检测玻璃纤维的拉伸断裂强度。二、实验内容学****拉力试验机的操作方法,检测玻璃纤维的拉伸断裂强度。三、实验原理、方法和手段玻璃纤维增强塑料的拉伸性能取决于其组分的性能,其中更大程度上取决于玻璃纤维的性能。为了便于玻璃纤维增强塑料性能估算的实际应用,在相关国家测试标准的基础上,本实验主要对玻璃纤维丝束的拉伸性能做对比性试验研究。玻璃纤维丝束的拉伸性能测试有两种方法:单丝拉伸,丝束拉伸。前者得到的结果离散性很大。这与单丝中的缺陷有关:试样越长、单丝直径越大,则存在缺陷的几率越大,测出的数据越小,已有大量的试验研究表明,玻璃纤维的单丝拉伸强度基本符合正态分布。玻璃纤维丝束的拉伸测试得到的数据离散性很小,更直观的反应了玻璃纤维作为增强相在FRP材料中所作的贡献,其结果对实际工程更有利用价值。本实验利用拉力试验机,检测玻璃纤维丝束的拉伸强度,使学生对纤维的拉伸强度有一定的直观了解,同时学会拉力试验机的操作。实验方法:本实验选取对象是单丝直径为16μm的玻璃纤维丝束,采用2种实验方法,分别对4种不同粗细的丝束进行拉伸试验。试样准备过程中要注意:丝束应平顺整齐,尽量减少弯曲度和捻度。2中夹持方式如下:方法1:平板气动夹具,直接测试丝束,有效长度为300mm;方法2:圆弧气动夹具,直接测试丝束,有效长度为300mm。通过试验,希望可以得到三方面结论:1、丝束拉伸破坏机理;2、哪种夹持方式测试得到的结果可以应用到相应的复合材料性能估算上去;3、丝束的粗细为多少时试验结果最准确。5四、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件,本实验以指导教师操作集中授课形式组织教学,指导教师集中讲授实验原理、进行实验过程操作。五、实验条件拉力试验机六、。。。七、实验报告学生实验报告的内容主要包括实验预****实验记录和实验报告三部分。认真填写实验内容、实验目的、实验仪器、设备及材料、测定原理、实验步骤。6实验二:天然棉、木纤维素形态与溶胀实验学时:4实验类型:(验证)实验要求:(必修)一、实验目的1、了解纤维素的形态与结构内在联系与差异。2、掌握光学显微镜的使用方法。3、掌握纤维素溶胀率的测定方法。二、实验内容掌握显微镜的使用方法和纤维素溶胀率的测定方法。三、实验原理、方法和手段纤维素分子链上大量羟基的存在,十分有利于形成分子内和分子间的氢键,使得纤维素分子链易于集聚在一起,趋于平行排列而形成晶性的原纤结构。纤维素分子内氢键和分子间氢键对纤维素链形态和反应性有着深远的影响,不仅增强了纤维素分子链的线性完整性和刚性,而且使其分子链紧密排列而成高测序的结晶区,其中也存在着分子链疏松堆砌的无定形区。这便是纤维素织态结构研究中最流行的两相共存学说。两相结构的存在严重影响着纤维素的物理化学性质和反应性能,纤维素因此很难溶于普通溶剂,决定了多数的化学反应都是在多相介质中进行。大多数反应试剂只能穿透到纤维素的无定形区,而不能进入紧密的结晶区,对同一化学试剂表现出不同的可及度。只有当纤维素粒子表面部分充分取代,其次外层才为反应介质所及。因此,纤维素的多相反应必须经历由表及里的逐层反应过程。很明显,纤维素这种局部区域的不可及性,妨碍了多相反应的均匀进行。为了克服内部反应的非均匀倾向和提高纤维素的反应能力,在进行多相反应之前,纤维素材料通常都经历溶胀处理。纤维素的预处理方法以碱金属氢氧化物处理法最为常用。碱金属氢氧化物与纤维素相互作用时,主要表现在纤维素纤维溶胀,纤维素的结晶度降低