复合材料的常温力学性能

2013-08-30 08:21:17 33

    用电子万能试验机对玻璃纤维含量不同的复合材料进行弹性模量、纵向和横向拉伸强度和压缩强度检测,研究发现玻璃纤维增强环氧树脂单向复合材料力学性能随着纤维含量增加而增强,当纤维含量较少时,复合材料的性能增加幅度不大,但当纤维含量达到50 时,复合材料获得较好的综合力学性能,其具体数值如下表所示。

玻纤类型 纵向拉伸 纵向压缩 横向拉伸 横向压缩 弹性模量
S玻璃纤维 1.6 1.1 23.5 110 49
E玻璃纤维 1.1 0.7 21.6 107 42

     这是因为当纤维数目较少时,其承担的应力也相对较少,并且由于纤维的加入,切断了原来连续的基体,在树脂中形成一定数目的缺陷,不利于弹性模量的增加。当纤维增加到一定程度并均匀地分布在树脂基体中,纤维较好地承担起受力作用。由于纤维和基体界面结合,纤维的变形受到基体的限制,而纤维也阻止基体的变形,从而使复合材料获得很好的强化。但当纤维含量过多时,部分纤维不能被树脂充分浸润,从而在材料中形成许多结合较弱的界面,当材料受力时,这些界面容易脱附拔出,应力传递失效,性能下降。

    由上表中可以看出,S玻璃纤维的综合力学性能均高于E玻璃纤维,尤其是纵向力学性能明显高于E玻璃纤维复合材料,是因为纤维增强复合材料纵向力学性能直接取决于增强纤维,故采用高强度S玻璃纤维增强的单向层合板的纵向拉伸、压缩强度高于E玻璃增强的单向层合板。而纤维增强复合材料的横向(垂直纤维方向)力学性能直接取决于树脂基体的性能,因此,复合材料在横向上的强度比纵向低很多,拉伸强度为MPa级。

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