Performanța și analiza materialelor compozite din fibră de sticlă

În comparație cu oțelul, materialele compozite armate cu fibră de sticlă au un material mai ușor și o densitate mai mică de o treime decât cea a oțelului.Cu toate acestea, în ceea ce privește rezistența, atunci când tensiunea ajunge la 400MPa, barele de oțel vor experimenta stresul de curgere, în timp ce rezistența la rupere a materialelor compozite din fibră de sticlă poate ajunge la 1000-2500MPa.În comparație cu materialele metalice tradiționale, materialele compozite din fibră de sticlă au o structură eterogenă și o anizotropie evidentă, cu mecanisme de defectare mai complexe.Cercetarea experimentală și teoretică sub diferite tipuri de sarcini poate oferi o înțelegere cuprinzătoare a proprietăților mecanice ale acestora, în special atunci când sunt aplicate în domenii precum echipamentele naționale de apărare și aerospațiale, care necesită cercetări aprofundate asupra caracteristicilor și proprietăților lor mecanice pentru a satisface nevoile lor în mediu de utilizare.

În cele ce urmează, sunt prezentate proprietățile mecanice și analiza post deteriorare a materialelor compozite din fibră de sticlă, oferind îndrumări pentru aplicarea acestui material.

(1) Proprietăți la tracțiune și analiză:

Cercetările au arătat că proprietățile mecanice ale materialelor compozite cu rășini epoxidice armate cu fibră de sticlă arată că rezistența la tracțiune în direcția paralelă a materialului este mult mai mare decât cea în direcția verticală a fibrei.Prin urmare, în utilizarea practică, direcția fibrei de sticlă trebuie menținută cât mai consistentă cu direcția de tracțiune, utilizând pe deplin proprietățile sale excelente de tracțiune.În comparație cu oțelul, rezistența la tracțiune este semnificativ mai mare, dar densitatea este mult mai mică decât cea a oțelului.Se poate observa că, Proprietățile mecanice cuprinzătoare ale materialelor compozite din fibră de sticlă sunt relativ ridicate.

Cercetările au arătat că creșterea cantității de fibră de sticlă adăugată la materialele compozite termoplastice crește treptat rezistența la tracțiune a materialului compozit.Motivul principal este că, pe măsură ce conținutul de fibre de sticlă crește, mai multe fibre de sticlă din materialul compozit sunt supuse forțelor externe.În același timp, datorită creșterii numărului de fibre de sticlă, matricea de rășină dintre fibrele de sticlă devine mai subțire, ceea ce este mai propice pentru construcția ramelor armate cu fibră de sticlă.Prin urmare, creșterea conținutului de fibre de sticlă determină transmiterea unui stres mai mare de la rășină la fibra de sticlă în materialele compozite sub sarcini externe, îmbunătățind efectiv proprietățile lor de tracțiune.

Cercetările privind testele de tracțiune ale materialelor compozite din poliester nesaturat din fibră de sticlă au arătat că modul de defectare a materialelor compozite armate cu fibră de sticlă este defectarea combinației dintre fibre și matrice de rășină prin microscopia electronică cu scanare a secțiunii de tracțiune.Suprafața de fractură arată că un număr mare de fibre de sticlă sunt scoase din matricea de rășină pe secțiunea de tracțiune, iar suprafața fibrelor de sticlă scoase din matricea de rășină este netedă și curată, cu foarte puține fragmente de rășină aderând la suprafață. a fibrelor de sticlă, Performanța este rupere fragilă.Prin îmbunătățirea interfeței de conectare dintre fibrele de sticlă și rășină, capacitatea de încorporare a celor două este îmbunătățită.Pe secțiunea de tracțiune, pot fi văzute majoritatea fragmentelor de rășină matrice cu mai multe legături de fibre de sticlă.O observație suplimentară de mărire arată că un număr mare de rășini matrice se leagă pe suprafața fibrelor de sticlă extrase și prezintă un aranjament asemănător unui pieptene.Suprafața de fractură prezintă o fractură ductilă, care poate obține proprietăți mecanice mai bune.

(2) Performanța la îndoire și analiză:

Testele de oboseală la îndoire în trei puncte au fost efectuate pe plăci unidirecționale și corpuri de turnare cu rășină din materiale compozite cu rășini epoxidice armate cu fibră de sticlă.Rezultatele au arătat că rigiditatea la încovoiere a celor două a continuat să scadă odată cu creșterea timpilor de oboseală.Cu toate acestea, rigiditatea la încovoiere a plăcilor unidirecționale armate cu fibră de sticlă a fost mult mai mare decât cea a corpurilor de turnare, iar rata de scădere a rigidității la încovoiere a fost mai lentă.Au existat mai mulți timpi de oboseală ai fisurilor care au apărut în timp, ceea ce indică faptul că fibra de sticlă are un efect sporit asupra performanței de îndoire a matricei.

Odată cu introducerea fibrelor de sticlă și creșterea treptată a fracției de volum, rezistența la încovoiere a materialelor compozite crește în mod corespunzător.Când fracția de volum a fibrei este de 50%, rezistența sa la încovoiere este cea mai mare, care este cu 21,3% mai mare decât rezistența inițială.Cu toate acestea, atunci când fracția de volum a fibrei este de 80%, rezistența la încovoiere a materialelor compozite prezintă o scădere semnificativă, care este mai mică decât rezistența probei fără fibre.În general, se crede că, rezistența scăzută a materialului se poate datora microfisurilor și golurilor interne care blochează transferul efectiv al sarcinii prin matrice către fibre și, sub forțele externe, microfisurile se extind rapid pentru a forma defecte, provocând în cele din urmă daune. Legarea interfeței acestui material compozit din fibră de sticlă se bazează în principal pe fluxul vâscos al matricei din fibră de sticlă la temperaturi ridicate pentru a înveli fibrele, iar fibrele de sticlă excesive împiedică foarte mult fluxul vâscos al matricei, provocând un anumit grad de deteriorare a continuității între interfețele.

(3) Performanța rezistenței la penetrare:

Utilizarea materialelor compozite armate cu fibră de sticlă de înaltă rezistență pentru fața și spatele armurii de reacție are o rezistență mai bună la penetrare în comparație cu oțelul aliat tradițional.În comparație cu oțelul aliat, materialele compozite din fibră de sticlă pentru fața și spatele armurii de reacție explozivă au fragmente reziduale mai mici după detonare, fără nicio capacitate de ucidere și pot elimina parțial efectul de distrugere secundar al armurii de reacție explozivă.