《复合材料手册》参考书籍中文电子版（共五卷）第四卷金属基复合材料.pdf_大学文库

11.2目的本手册第四卷的首要日的是对与金属基复合材料性能的表征试验、数据处理和数据报告相关的工程数据开发方法进行标准化。为了支持这个目标，手册第四卷发布了复合材料体系的性能，它]已有满足特定要求的数据。另外，手册对与复合材料相关的其他技术主题，包括典型金属基复合材料的材料选择、材料规范、材料加工、设计、分析、质量控制和修理，提供了精选的指南。因此，手册分成三个主要章节出版，为以下方面提供原始数据资料：第1章指南：记录了与一系列不同的需要相适应的材料表征数据开发方法指南，以及数据在本手册发布所需满足的具体要求。多数采购和认证机构倾向于，甚至有些要求，在重要应用中使用的复合材料体系或者按第一章的指南来表征，或者从第三章发布的材料体系来选择。第2章数据的利用：这部分给出了金属基复合材料数据统计分析的指南。另外，还给出了对设计、建模、连接、结构可靠性和修理的方法和建议。第3章材料性能数据：提供了潜在的设计数据知识库。以文档形式给出的材料体系的性能汇总，提供了满足两类ML-HDBK-17的数据文档中任何-一类要求的数据，这两类是筛选和完全批准。 1.1.3范围 MIL-HDBK-17的第四卷可作为金属基复合材料技术信息的一般参考源，包括： 1.1.3.1第1章：指南本卷包括确定复合材料体系性能、它们的组分和一般结构元件的指南，包括试验计划、试验矩阵、取样、环境调节、试验方法选择、数据报告、数据处理、统计分析及其他相关问题。重点是对数据的统计处理和析。第」章包含一般获得材料表征数据的指南，以及金属基复合材料数据在MIL-HDBK-I7发布的具体要求。本手册强调了材料基准值（材料许用值）和设计许用值之间的区别。材料基准值是每一种复合材料体系的固有性能，它是本手册关注的焦点，而设计许用值虽然常常植根于材料基准值，但与应用有关，并考虑利和包括可能进-步影响结构强度和刚度的附加内容。而且，建立应用设计许用值时还可能有附加的认证或采购机构的要求，这些已超出了本手册的范围。 1.1.32第2章：数据的利用 (材料的使用、设计和分析指南) 第2章提供了用于复合材料结构设计、制造、分析以及支持能力，以及如何与第1章提供的指南相一致地利用第3章提供的材料数据的方法和经验教训。第2章讨论的内容包括材料和工艺、质量控制、设计和分析、连接、可靠性和支持能力。 1.1.3.3第3章：材料性能数据第3章包含了以统计学为基础的数据，它们满足具体的ML-HDBK-17母体取样和数据文件要求，并覆盖了常用的组分和材料体系。这些数据经过了数据申核工作组的审核并得到了全面协调组的批准(MIL-HDBK-17协调组和I作组，儿1.1.5节)。在获得数据并 2

经批准后，新的材料体系数据以及现有体系的补充数据也将包含在内。第3章的材料性能定义覆盖各种可能的使用条件，可能时特别关注材料环境的上限和下限，因此，具体的应用环境不会限制这些数据的使用。如果有的话，中间环境条件的数据将提供对材料响应和环境的关系的附加定义。虽然可从手册第3章提供的数据开始建立具体应用的结构设计值，但大多数应用都需收集补充数据，尤其是如果对从层压板或更复杂级别结构的数据有要求时（结构复杂级别的讨论见2.1.2.1节)。而且，必须对采购和认证机构证实制造的材料能与手册第3章数据所用材料的等同，它通常用有限的试验和数据比较来验证。有关这一评价的细节留待采购和认证机构判断。 1.1.4文档的使用和限制 1.1.4.1信息米源 ML-HDBK-17第四卷包含的信息来源于材料的生产商、加工商、制造商、政府赞助的研究报告、公开文献、与研究者的直接交流以及MIL-HDBK-17协调活动的参与者。本文档公布的所有信息都得到了来自工业界、美国陆军、美国海军、美国空军、美国国家航空航天局(NASA)、以及美国航空管理局(FAA)代表的协调和审核。手册尽力反映最新的复合材料使用信息，特别是复合材料在结构上的应用。为了使手册保持先进性，并保证完整性和准确性，需要对手册进行不断的审核和修订。 1.1.4.2数据的使用和应用指南这里所有的数据都基于特定环境下的小尺寸试件，大部分限制在单轴加载状态°。用户自行决定手册的数据是否适用于给定的应用，如果选用的话，可以按下列使用需求对数据进行转换，或者依比例进行处理： ●对多向层压板： ● 对不同特征尺寸和几何形状的结构： ● 多向应力状态： ● 当曝露于不同环境，和/或 ● 处于非静态加载。第2章对这些问题及其他问题进行了进一步讨论。手册数据的具体使用超出了 ML-HDBK-17的所规定的范围和职责，所以手册具体条款的适用性和阐述可能需要合适的采购或认证机构批准。 1.1.4.3强度性能和许用值术语这个手册的目的是提供产生材料性能的指南，性能中包括在一些极端环境下以统计基础的强度数据，这些极端环境包括了大多数中间的具体应用环境。其原理是，要避免由具体应用问题来制约一般的材料性能表征程序。如果还存在中间环境条件下的数据，则可用 ~如无说明，试验一律按照指明的具体试验方法实施。重点是用美国材料试验协会标准试验方法(ASTM)获得的先进复合材料的数据，但是如果认为美国材料试验协会的标准试验方法不恰当或者还没有，或者用非标准而又用普遍采用的试验方法得到的数据，那么菲标准试验方法得到的数据也可以接受并发布。数据文件中要指明所用的具体试验方法，关于试验方法接受准则的论述也见1.3.2.1

其更完整地定义性能与环境（对性能）影响之间的关系。然而，在某些情况下，对复合材料体系的环境极限可能依赖于使用青况；而在另外一些情况下，有可能得不到环境极限时的数据。若具有进行单层水平上的安全裕度计算的应力和强度分析能力时，已有的统计基础上的强度数据可用作建立结构设计许用值的起始点，这时，ML-HDBK-17的强度基准值也可称为材料设计许用值。取决于具体应用，有些结构设计许用值可能必须从MIL-HDBK-17 未提供的层压板、元件或更高级别结构试验的补充试验数据按实际经验确定。 1.1.4.4文献的使用虽然每章的结尾都提供了很多的文献，但要注意，引用文献中的信息，与本手册中有关数据建立的一般指南、或收入数据的具体要求未必在每个方面都一致。这些文献只是作为有益的参考，但未必一定是在具体领域内完整或权威的其他相关信息来源。 1.1.4.5商标和产品名称的使用使用商标及专利产品名，并不构成美国政府或MIL-HDBK-17协调组对它们的认可。 1.1.4.6毒性、健康危害和安全在ML-HDBK-17中讨论的某些工艺和试验方法，可能涉及有害的材料、操作或设备。这些方法可能没有讨论因其使用而带来的安全问题（如果有的话)。对于这些方法的使用者，有责任在使用以前建立适当的安全与健康细则，并确定这些条款限制的适用性。处理和使用复合材料时，对于所涉及有关健康与安全问题的讨论，使用者可参考美国陆军先进复合材料健康及安全暂行指南(Advanced Composite Materials US Army Interim Health and Safety Guidance),这个文件是由美国陆军环境.卫生署，Aberdeen试验场医学部制订的。材料制造厂商以及各复合材料用户团体，也可以就与复合材料有关的健康及安全问题提供指南。 1.1.4.7消耗臭氧的化学物质在1991年美国的空气洁净法令中，己对限制使用消耗臭氧化学物质的问题做了详细说明。 1.1.5批准步骤手册的内容是经MIL-HDBK-17金属基复合材料协调组编制和批准的，小组每八个月举行一次会议，对手册的内容进行更改和补充。小组成员包括协调组共同主席、协调员、秘书、工作组主席、以及工作组积极的参加者，包括来自各个不同的联邦采购和认证机构，以及产业部门、学术和研究所的代表。ML-HDBK-17金属基复合材料协调组的会议公布在 MIL-HDBK-17主页上(htp:/www.nil17.org)。虽然这些丁工作组的职能相似，它们分为三类：执行的，即一个负有监管职能的工作组，由各工作组的主席、手册的主席团、协调员和秘书处组成：常任的，包括数据审查、指南、材料与汇艺、统计以及试验I作组：以及专业的，它是根据需要建立的。协调组和工作组的组成和组织以及文件更改的批准过程同样在ML-HDBK-17的主页上概述。对此手册进行增添、刑节或修改的建议，应当在会议通知投寄前一段时间，同时提交给适当的.工作组和秘书处，并且应当包括对提议修改的具体说明，以及支持数据或分析方 4

法的适当文件。对文件中提议发表的图形、图纸或照片，应当给秘书处提供可供复制的副本。在得到相应的工作组批准之后，提议的更改将发表在下一个备忘录的特殊章节，即所谓的“黄页”中，而所有的参加者都允许对其进行评论。如果到公布的征求意见期结束，对任何条款没有收到实质性的评论意见，则认为其己被协调组批准，并认为自此日起生效。 (在本手册的下一版本颁布前，所收集的改变将被美国国防部的各个部门进行审查。可能由美国国防部的这个审查，导致版本修订的建议)。有关把材料性能数据收入到L-HDBK-17中的请求，应当随同2.5.5节所规定的文件，一起提交给协调员或秘书处。已经建立了数据源信息包，来帮助那些考虑为ML-HDBK-17 提供数据的人们，这可以从协调员或秘书处那里得到。秘书处对所提交的每份数据进行审查和分析，并在可能的卜次协调组会议上提出一份汇总，供数据审查工作组进行评审。收入新材料的选择，是由ML-HDBK-17协调组掌握控制的。出于实际的考虑，排除了包括所有的先进复合材料的做法，但将会进行合理的努力，以适时地增加一些有用的复合材料体系。 1.1.6符号、缩写、以及单位体系本章定义了在MIL-HDBK-I7中使用的符号和缩写，并描述了采用的单位制。尽可能保持其普通用法。这部分信息主要来源于文献1.l.6(a(c)。 1.1.6.1符号和缩写这部分定义了除统计符号外本文件中所使用的符号和缩写。统计符号的定义见111节。用于单层/层压板所有性能的坐标系和力学性能符号的归纳可见图1.1.6.1。单层 z压板 13,厚度方向 :,7度方向、2.横向横向 ,纵向 x,纵向符号 H 式中「Gx法向应力，剪应力注V:=较大的治松比=一 F 许用应小 H。EY拉伸和剪应变 E,G:弹性模量，剪切模量 v粕松比 V,=较小的泊松比= e 1:纵向 2:横向 fc:压缩 3:厚度方向单层北拉伸 12,13.32:剪切.泊松比 5:剪切 ■x纵向 :横向 y:屈层压板 :厚度方向 u 极限，不用下刚度 ,石，少剪切，泊松比例子F=单层极限横向拉伸许用成力 E =厚度方向层压板压缩弹性模鼠图1.1.6.1力学性能的符号 5

《复合材料手册》参考书籍中文电子版（共五卷）第四卷 金属基复合材料

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