某民用构件需要承受800MPa的拉伸力且同向使用模量不能小于15GPa假如该构件是由玻璃纤维和环氧树脂组成的复合材料己知玻璃纤维的比重为 25gcm3拉伸强度为3GPa模量为70GPa伸长度35;环氧树脂比重为12gcm3拉伸强度为80MPa模量为4GPa 伸长度5 纤维断裂伸长时环氧树脂的拉伸强度为 65MPa请设计该复合材料的材料组分。

首先需要计算出复合材料的模量和拉伸强度，然后根据要求选择合适的比例。

假设复合材料中玻璃纤维和环氧树脂的体积分数分别为 x 和 1-x，则复合材料的密度为：

ρ = x × 2.5 + (1-x) × 1.2 = 2.5x + 1.2 - 1.2x = 1.3x + 1.2

根据规定，复合材料的模量不能小于15GPa，因此有：

E = x × 70 + (1-x) × 4 = 66x + 4 ≥ 15

解得 x ≥ 0.17，即玻璃纤维的体积分数不能小于 0.17。

接下来计算复合材料的拉伸强度。由于复合材料中的玻璃纤维和环氧树脂断裂伸长时的伸长率不同，因此需要分别计算它们的应力。

玻璃纤维的应力为：

σ_f = 800 MPa / x

当玻璃纤维断裂时，它的伸长率为 3.5%，因此有：

ε_f = 0.035

根据胡克定律，玻璃纤维的应力与应变成正比，即：

σ_f / ε_f = E_f

其中 E_f 为玻璃纤维的弹性模量，为 70GPa。代入上式，可得：

σ_f = 70GPa × 0.035 / x

将上面两个式子联立，解得：

x = 0.44

即玻璃纤维的体积分数为 44%。

现在我们需要检查复合材料的拉伸强度是否满足要求。当玻璃纤维和环氧树脂同时承受拉伸时，它们的应力相等，即：

σ_f = σ_r

其中 σ_r 为环氧树脂的应力。当玻璃纤维断裂时，环氧树脂的应力为：

σ_r = 800 MPa / (1-x) = 800 MPa / 0.56 = 1428.6 MPa

当环氧树脂断裂时，它的伸长率为 5%，因此有：

ε_r = 0.05

根据胡克定律，环氧树脂的应力与应变成正比，即：

σ_r / ε_r = E_r

其中 E_r 为环氧树脂的弹性模量，为 4GPa。代入上式，可得：

σ_r = 4GPa × 0.05 = 200 MPa

由于环氧树脂的拉伸强度为 65MPa，因此复合材料的拉伸强度为：

σ_c = min(σ_f, σ_r) = 800 MPa / 0.44 = 1818.2 MPa

复合材料的拉伸强度满足要求。

综上所述，该复合材料的材料组分为玻璃纤维和环氧树脂，体积分数分别为 44% 和 56%