復(fù)合材料由增強(qiáng)物和基體組成，增強(qiáng)物起著承受載荷的主要作用，其幾何形式有長纖維、短纖維和顆粒狀物等多種；基體起著粘結(jié)、支持、保護(hù)增強(qiáng)物和傳遞應(yīng)力的作用，常采用橡膠、石墨、樹脂、金屬和陶瓷等。 
    近代復(fù)合材料最重要的有兩類：一類是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，主要是長纖維鋪層復(fù)合材料，如玻璃鋼；另一類是粒子增強(qiáng)復(fù)合材料，如建筑工程中廣泛應(yīng)用的混凝上。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是一種高功能材料，它在力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能等方面都明顯優(yōu)于單一材料。 
    發(fā)展纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是當(dāng)前國際上極為重視的科學(xué)技術(shù)問題。現(xiàn)今在軍用方面，飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、艦艇、坦克、常規(guī)武器裝備等，都已采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；在民用方面，運(yùn)輸工具、建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)器和儀表部件、化工管道和容器、電子和核能工程結(jié)構(gòu)，以至人體工程、醫(yī)療器械和體育用品等也逐漸開始使用這種復(fù)合材料。  
       20世紀(jì)初，為滿足軍用方面對(duì)材料力學(xué)性能的要求，人們開始研制新材料，并在20世紀(jì)40年代研制成功玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(即玻璃鋼)。它的出現(xiàn)豐富了復(fù)合材料的力學(xué)內(nèi)容。50年代又出現(xiàn)了強(qiáng)度更高的碳纖維、硼纖維復(fù)合材料，復(fù)合材料的力學(xué)研究工作由此得到很大發(fā)展，并逐步形成了一門新興的力學(xué)學(xué)科——復(fù)合材料力學(xué)。 
    為了克服碳纖維、硼纖維不耐高溫和抗剪切能力差等缺點(diǎn)，近二十年來，人們又研制出金屬基和陶瓷基的復(fù)合材料。華人在復(fù)合材料的研究中做出了很多貢獻(xiàn)，但中國在復(fù)合材料力學(xué)研究方面的起步和水平晚于歐美十到十五年。    
    復(fù)合材料的特性 
    復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比剛度較高。材料的強(qiáng)度除以密度稱為比強(qiáng)度；材料的剛度除以密度稱為比剛度。這兩個(gè)參數(shù)是衡量材料承載能力的重要指標(biāo)。比強(qiáng)度和比剛度較高說明材料重量輕，而強(qiáng)度和剛度大。這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是航空、航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)材料的重要要求?，F(xiàn)代飛機(jī)、導(dǎo)彈和衛(wèi)星等機(jī)體結(jié)構(gòu)正逐漸擴(kuò)大使用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的比例。 
    復(fù)合材料的力學(xué)性能可以設(shè)計(jì)，即可以通過選擇合適的原材料和合理的鋪層形式，使復(fù)合材料構(gòu)件或復(fù)合材料結(jié)構(gòu)滿足使用要求。例如，在某種鋪層形式下，材料在一方向受拉而伸長時(shí)，在垂直于受拉的方向上材料也伸長，這與常用材料的性能完全不同。又如利用復(fù)合材料的耦合效應(yīng)，在平板模上鋪層制作層板，加溫固化后，板就自動(dòng)成為所需要的曲板或殼體。 
    復(fù)合材料的抗疲勞性能良好。一般金屬的疲勞強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的40～50%，而某些復(fù)合材料可高達(dá)70～80%。復(fù)合材料的疲勞斷裂是從基體開始，逐漸擴(kuò)展到纖維和基體的界面上，沒有突發(fā)性的變化。因此，復(fù)合材料在破壞前有預(yù)兆，可以檢查和補(bǔ)救。纖維復(fù)合材料還具有較好的抗聲振疲勞性能。用復(fù)合材料制成的直升飛機(jī)旋翼，其疲勞壽命比用金屬的長數(shù)倍。 
    復(fù)合材料的減振性能良好。纖維復(fù)合材料的纖維和基體界面的阻尼較大，因此具有較好的減振性能。用同形狀和同大小的兩種粱分別作振動(dòng)試驗(yàn)，碳纖維復(fù)合材料粱的振動(dòng)衰減時(shí)間比輕金屬粱要短得多。 
    復(fù)合材料通常都能耐高溫。在高溫下，用碳或硼纖維增強(qiáng)的金屬其強(qiáng)度和剛度都比原金屬的強(qiáng)度和剛度高很多。普通鋁合金在400℃時(shí)，彈性模量大幅度下降，強(qiáng)度也下降；而在同一溫度下，用碳纖維或硼纖維增強(qiáng)的鋁合金的強(qiáng)度和彈性模量基本不變。復(fù)合材料的熱導(dǎo)率一般都小，因而它的瞬時(shí)耐超高溫性能比較好。 
    復(fù)合材料的安全性好。在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基體中有成千上萬根獨(dú)立的纖維。當(dāng)用這種材料制成的構(gòu)件超載，并有少量纖維斷裂時(shí)，載荷會(huì)迅速重新分配并傳遞到未破壞的纖維上，因此整個(gè)構(gòu)件不至于在短時(shí)間內(nèi)喪失承載能力。 
    復(fù)合材料的成型工藝簡單。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料一般適合于整體成型，因而減少了零部件的數(shù)目，從而可減少設(shè)計(jì)計(jì)算工作量并有利于提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。另外，制作纖維增強(qiáng)復(fù)合材料部件的步驟是把纖維和基體粘結(jié)在一起，先用模具成型，而后加溫固化，在制作過程中基體由流體變?yōu)楣腆w，不易在材料中造成微小裂紋，而且固化后殘余應(yīng)力很小。 
    復(fù)合材料力學(xué)的研究內(nèi)容  
        首先，常規(guī)材料存在的力學(xué)問題，如結(jié)構(gòu)在外力作用下的強(qiáng)度、剛度，穩(wěn)定性和振動(dòng)等問題，在復(fù)合材料中依然存在，但由于復(fù)合材料有不均勻和各向異性的特點(diǎn)，以及由于材料幾何(各材料的形狀、分布、含量)和鋪層幾何(各單層的厚度、鋪層方向、鋪層順序)等方面可變因素的增多，上述力學(xué)問題在復(fù)合材料力學(xué)中都必須重新研究，以確定那些適用于常規(guī)材料的力學(xué)理論、方法、方程、公式等是否仍適用于復(fù)合材料，如果不適用，應(yīng)怎樣修正。 
    其次，復(fù)合材料中還有許多常規(guī)材料中不存在的力學(xué)問題，如層間應(yīng)力(層間正應(yīng)力和剪應(yīng)力耦合會(huì)引起復(fù)雜的斷裂和脫層現(xiàn)象)、邊界效應(yīng)以及纖維脫膠、纖維斷裂、基體開裂等問題。 
    最后，復(fù)合材料的材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是同時(shí)進(jìn)行的，因而在復(fù)合材料的材料設(shè)計(jì)(如材料選取和組合方式的確定)、加工工藝過程(如材料鋪層、加溫固化)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中都存在力學(xué)問題。 
    當(dāng)前，復(fù)合材料力學(xué)的研究工作主要集中在纖維增強(qiáng)復(fù)臺(tái)材料多向?qū)影鍤そY(jié)構(gòu)的改進(jìn)和應(yīng)用上。這種結(jié)構(gòu)是由許多不同方向的單向?qū)硬牧席B合粘結(jié)而成的，因此叫作多向?qū)硬牧辖Y(jié)構(gòu)。單向?qū)硬牧现醒乩w維的方向稱為縱向；而在單向?qū)硬牧献用鎯?nèi)垂直于纖維的方向稱為橫向。 
    縱向和橫向統(tǒng)稱為主軸方向。單向?qū)硬牧鲜钦桓飨虍愋圆牧希瑢?duì)它的力學(xué)研究以及對(duì)它的性能參量的了解乃是對(duì)多向?qū)硬牧弦约岸嘞驅(qū)影鍖託そY(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)研究的基礎(chǔ)。多向?qū)硬牧现懈鲉蜗驅(qū)硬牧系睦w維方向一般是不同的。如何排列這些單向?qū)硬牧弦鶕?jù)結(jié)構(gòu)設(shè)汁的力學(xué)要求進(jìn)行。