Sammenlignet med stål har glasfiberforstærkede kompositmaterialer et lettere materiale og en densitet mindre end en tredjedel af stålets.Men med hensyn til styrke, når spændingen når 400 MPa, vil stålstængerne opleve flydespænding, mens trækstyrken af glasfiberkompositmaterialer kan nå 1000-2500 MPa.Sammenlignet med traditionelle metalmaterialer har glasfiberkompositmaterialer en heterogen struktur og tydelig anisotropi med mere komplekse fejlmekanismer.Eksperimentel og teoretisk forskning under forskellige typer belastninger kan give en omfattende forståelse af deres mekaniske egenskaber, især når de anvendes inden for områder som nationalt forsvarsudstyr og rumfart, hvilket kræver dybdegående forskning i deres karakteristika og mekaniske egenskaber for at opfylde deres behov i brugsmiljø.
Det følgende introducerer de mekaniske egenskaber og efterskadeanalyse af glasfiberkompositmaterialer, og giver vejledning til anvendelsen af dette materiale.
(1) Trækegenskaber og analyse:
Forskning har vist, at glasfiberforstærkede epoxyharpikskompositmaterialers mekaniske egenskaber viser, at trækstyrken i materialets parallelle retning er meget større end i fiberens vertikale retning.Derfor bør retningen af glasfiberen ved praktisk brug holdes så konsistent som muligt med trækretningen, idet dens fremragende trækegenskaber fuldt ud udnyttes.Sammenlignet med stål er trækstyrken betydeligt højere, men densiteten er meget lavere end ståls.Det kan ses, at de omfattende mekaniske egenskaber af glasfiberkompositmaterialer er relativt høje.
Forskning har vist, at forøgelse af mængden af glasfiber tilsat termoplastiske kompositmaterialer gradvist øger kompositmaterialets trækstyrke.Hovedårsagen er, at efterhånden som glasfiberindholdet stiger, udsættes flere glasfibre i kompositmaterialet for ydre kræfter.På samme tid, på grund af stigningen i antallet af glasfibre, bliver harpiksmatricen mellem glasfibrene tyndere, hvilket er mere befordrende for konstruktionen af glasfiberforstærkede rammer.Derfor forårsager stigningen i glasfiberindhold, at mere stress overføres fra harpiksen til glasfiberen i kompositmaterialer under ydre belastninger, hvilket effektivt forbedrer deres trækegenskaber.
Forskning i træktest af glasfiberumættede polyesterkompositmaterialer har vist, at fejltilstanden for glasfiberforstærkede kompositmaterialer er kombinationen af svigt af fibre og harpiksmatrix gennem scanningselektronmikroskopi af træksektionen.Brudfladen viser, at et stort antal glasfibre trækkes ud af harpiksmatricen på træksektionen, og overfladen af glasfibrene, der trækkes ud fra harpiksmatricen, er glat og ren, med meget få harpiksfragmenter, der klæber til overfladen af glasfibrene, Ydeevnen er skør brud.Ved at forbedre forbindelsesgrænsefladen mellem glasfibre og harpiks forbedres indlejringsevnen af de to.På træksektionen kan de fleste af matrixharpiksfragmenterne med mere binding af glasfibre ses.Yderligere forstørrelsesobservationer viser, at et stort antal matrixharpiks binder sig på overfladen af de ekstraherede glasfibre og fremviser et kamlignende arrangement.Brudfladen viser duktilt brud, som kan opnå bedre mekaniske egenskaber.
(2) Bøjningsydelse og analyse:
Trepunkts bøjningstræthedstest blev udført på ensrettede plader og harpiksstøbelegemer af glasfiberforstærkede epoxyharpikskompositmaterialer.Resultaterne viste, at bøjningsstivheden af de to fortsatte med at falde med stigningen i træthedstider.Imidlertid var bøjningsstivheden af glasfiberforstærkede ensrettede plader meget højere end for støbelegemer, og faldhastigheden af bøjningsstivhed var langsommere.Der var flere udmattelsestider, hvor revner opstod over tid, hvilket indikerer, at glasfiber har en forbedret effekt på matrixens bøjningsydelse.
Med introduktionen af glasfibre og den gradvise stigning i volumenfraktionen øges bøjningsstyrken af kompositmaterialer tilsvarende.Når fibervolumenfraktionen er 50%, er dens bøjningsstyrke den højeste, hvilket er 21,3% højere end den oprindelige styrke.Men når fibervolumenfraktionen er 80%, viser bøjningsstyrken af kompositmaterialer et signifikant fald, hvilket er lavere end styrken af prøven uden fiber.Det antages generelt, at materialets lave styrke kan skyldes interne mikrorevner og hulrum, der blokerer den effektive overførsel af belastning gennem matrixen til fibrene, og under eksterne kræfter udvider mikrorevnerne sig hurtigt til at danne fejl, hvilket i sidste ende forårsager skade. grænsefladebinding af dette glasfiberkompositmateriale er hovedsageligt afhængig af den viskøse strømning af glasfibermatrixen ved høje temperaturer for at omvikle fibrene, og for store glasfibre hindrer i høj grad den viskøse strømning af matrixen, hvilket forårsager en vis grad af skade på kontinuiteten mellem grænsefladerne.
(3) Penetrationsmodstandsydelse:
Brugen af højstyrke glasfiberforstærkede kompositmaterialer til forsiden og bagsiden af reaktionspanser har bedre gennemtrængningsmodstand sammenlignet med traditionelt legeret stål.Sammenlignet med legeret stål har glasfiberkompositmaterialer til forsiden og bagsiden af eksplosive reaktionsrustninger mindre resterende fragmenter efter detonation, uden nogen dræbende evne, og kan delvist eliminere den sekundære dræbende effekt af eksplosiv reaktionsrustning.
Indlægstid: 07-november 2023
