Võrreldes terasega on klaaskiuga tugevdatud komposiitmaterjalidel kergem materjal ja nende tihedus on väiksem kui üks kolmandik terasest.Kuid tugevuse osas, kui pinge jõuab 400 MPa, kogevad terasvardad voolavuspinget, samas kui klaaskiudkomposiitmaterjalide tõmbetugevus võib ulatuda 1000-2500 MPa-ni.Võrreldes traditsiooniliste metallmaterjalidega on klaaskiudkomposiitmaterjalidel heterogeenne struktuur ja ilmne anisotroopsus ning keerulisemad rikkemehhanismid.Eksperimentaalsed ja teoreetilised uuringud erinevat tüüpi koormustel võivad anda igakülgse ülevaate nende mehaanilistest omadustest, eriti kui seda kasutatakse sellistes valdkondades nagu riigikaitsevarustus ja kosmosetööstus, mis nõuab nende omaduste ja mehaaniliste omaduste põhjalikku uurimist, et vastata nende vajadustele. kasutuskeskkond.
Järgnevalt tutvustatakse klaaskiudkomposiitmaterjalide mehaanilisi omadusi ja kahjustusjärgset analüüsi, andes juhiseid selle materjali kasutamiseks.
(1) Tõmbeomadused ja analüüs:
Uuringud on näidanud, et klaaskiuga tugevdatud epoksüvaigust komposiitmaterjalide mehaanilised omadused näitavad, et materjali paralleelses suunas on tõmbetugevus palju suurem kui kiu vertikaalsuunas.Seetõttu tuleks praktilises kasutuses klaaskiu suund hoida võimalikult kooskõlas tõmbesuunaga, kasutades täielikult ära selle suurepäraseid tõmbeomadusi.Võrreldes terasega on tõmbetugevus oluliselt suurem, kuid tihedus palju väiksem kui terasel.On näha, et klaaskiudkomposiitmaterjalide terviklikud mehaanilised omadused on suhteliselt kõrged.
Uuringud on näidanud, et termoplastsetele komposiitmaterjalidele lisatava klaaskiu koguse suurendamine suurendab järk-järgult komposiitmaterjali tõmbetugevust.Peamine põhjus seisneb selles, et klaaskiu sisalduse suurenedes mõjuvad komposiitmaterjalis olevad klaaskiud välisjõududele.Samal ajal muutub klaaskiudude arvu suurenemise tõttu klaaskiudude vaheline vaigumaatriks õhemaks, mis soodustab klaaskiuga tugevdatud raamide ehitamist.Seetõttu põhjustab klaaskiu sisalduse suurenemine väliskoormuse mõjul komposiitmaterjalide vaigult klaaskiule rohkem pinget, parandades tõhusalt nende tõmbeomadusi.
Klaaskiust küllastumata polüesterkomposiitmaterjalide tõmbekatsete uuringud on näidanud, et klaaskiuga tugevdatud komposiitmaterjalide rike on kiudude ja vaigumaatriksi kombinatsiooni purunemine tõmbeosa skaneeriva elektronmikroskoopia abil.Murdepind näitab, et tõmbeosa vaigumaatriksist tõmmatakse välja suur hulk klaaskiude ning vaigumaatriksist välja tõmmatud klaaskiudude pind on sile ja puhas ning pinnale kleepub väga vähe vaigukilde. klaaskiududest, jõudlus on rabe murd.Klaaskiudude ja vaigu vahelise ühendusliidese parandamisega paraneb nende kahe manustamisvõime.Tõmbelõikel on näha enamus maatriksvaigu fragmente, milles klaaskiud on rohkem seotud.Täiendav suurendusega vaatlus näitab, et suur hulk maatriksvaiku seob ekstraheeritud klaaskiudude pinnal ja on kammitaoline.Murdepinnal on plastiline murd, mis võib saavutada paremad mehaanilised omadused.
(2) Painde jõudlus ja analüüs:
Kolmepunktilise painutamise väsimuskatsed viidi läbi ühesuunaliste klaaskiuga tugevdatud epoksüvaikkomposiitmaterjalide plaatide ja vaiguvalukehadega.Tulemused näitasid, et nende kahe paindejäikus vähenes jätkuvalt väsimusaegade pikenedes.Klaaskiuga tugevdatud ühesuunaliste plaatide paindejäikus oli aga palju suurem kui valukehade oma ning paindejäikuse vähenemise kiirus oli aeglasem.Aja jooksul tekkisid pragude väsimusajad rohkem, mis näitab, et klaaskiul on parem mõju maatriksi paindevõimele.
Klaaskiudude kasutuselevõtuga ja mahuosa järkjärgulise suurenemisega suureneb vastavalt ka komposiitmaterjalide paindetugevus.Kui kiu mahuosa on 50%, on selle paindetugevus suurim, mis on 21,3% suurem kui algne tugevus.Kui aga kiu mahuosa on 80%, näitab komposiitmaterjalide paindetugevus olulist langust, mis on väiksem kui proovi tugevus ilma kiududeta.Üldiselt arvatakse, et materjali madal tugevus võib olla tingitud sisemistest mikropragudest ja tühimikest, mis takistavad koormuse tõhusat ülekandmist maatriksi kaudu kiududele, ning välisjõudude mõjul laienevad mikropraod kiiresti, moodustades vigu, põhjustades lõpuks kahjustusi. Selle klaaskiudkomposiitmaterjali liidese sidumine tugineb peamiselt klaaskiudmaatriksi viskoossele voolule kõrgetel temperatuuridel kiudude mähkimiseks ja liigne klaaskiud takistavad suuresti maatriksi viskoosset voolu, põhjustades teatud määral kahju järjepidevusele liidesed.
(3) Läbitungimiskindlus:
Kõrgtugevate klaaskiuga tugevdatud komposiitmaterjalide kasutamisel reaktsioonisoomuse esiküljel ja tagaküljel on traditsioonilise legeerterasest parem läbitungimiskindlus.Võrreldes legeerterasega on plahvatusohtliku reaktsioonisoomuse esi- ja tagaosa klaaskiust komposiitmaterjalidel pärast detoneerimist väiksemad jääkkillud, ilma igasuguse tapmisvõimeta ja need võivad osaliselt kõrvaldada plahvatusohtliku reaktsioonisoomuse sekundaarse tapmisefekti.
Postitusaeg: 07.11.2023
