Učinkovitost in analiza kompozitnih materialov iz steklenih vlaken

V primerjavi z jeklom imajo kompozitni materiali, ojačani s steklenimi vlakni, lažji material in gostoto, ki je manjša od ene tretjine gostote jekla.Vendar pa glede na trdnost, ko napetost doseže 400 MPa, bodo jeklene palice doživele napetost tečenja, medtem ko lahko natezna trdnost kompozitnih materialov iz steklenih vlaken doseže 1000-2500 MPa.V primerjavi s tradicionalnimi kovinskimi materiali imajo kompozitni materiali iz steklenih vlaken heterogeno strukturo in očitno anizotropijo, z bolj zapletenimi mehanizmi odpovedi.Eksperimentalne in teoretične raziskave pod različnimi vrstami obremenitev lahko zagotovijo celovito razumevanje njihovih mehanskih lastnosti, zlasti kadar se uporabljajo na področjih, kot sta nacionalna obrambna oprema in letalstvo, kar zahteva poglobljene raziskave njihovih značilnosti in mehanskih lastnosti, da bi zadostili njihovim potrebam v uporabniško okolje.

V nadaljevanju so predstavljene mehanske lastnosti in analiza po poškodbah kompozitnih materialov iz steklenih vlaken ter podane smernice za uporabo tega materiala.

(1) Natezne lastnosti in analiza:

Raziskave so pokazale, da mehanske lastnosti kompozitnih materialov iz epoksi smole, ojačenih s steklenimi vlakni, kažejo, da je natezna trdnost v vzporedni smeri materiala veliko večja kot v navpični smeri vlaken.Zato mora biti v praktični uporabi smer steklenih vlaken čim bolj skladna z natezno smerjo, pri čemer se v celoti izkoristijo njegove odlične natezne lastnosti.V primerjavi z jeklom je natezna trdnost bistveno višja, vendar je gostota veliko manjša kot pri jeklu.Vidimo lahko, da so celovite mehanske lastnosti kompozitnih materialov iz steklenih vlaken relativno visoke.

Raziskave so pokazale, da povečanje količine steklenih vlaken, dodanih termoplastičnim kompozitnim materialom, postopoma povečuje natezno trdnost kompozitnega materiala.Glavni razlog je, da ko se vsebnost steklenih vlaken poveča, je več steklenih vlaken v kompozitnem materialu izpostavljenih zunanjim silam.Hkrati se zaradi povečanja števila steklenih vlaken smolna matrica med steklenimi vlakni tanjša, kar je bolj ugodno za konstrukcijo okvirjev, ojačanih s steklenimi vlakni.Zato povečanje vsebnosti steklenih vlaken povzroči večjo napetost, ki se prenaša s smole na steklena vlakna v kompozitnih materialih pod zunanjimi obremenitvami, kar učinkovito izboljša njihove natezne lastnosti.

Raziskave nateznih preskusov nenasičenih poliestrskih kompozitnih materialov s steklenimi vlakni so pokazale, da je način porušitve kompozitnih materialov, ojačanih s steklenimi vlakni, kombinacija porušitve vlaken in smolne matrice z vrstično elektronsko mikroskopijo nateznega odseka.Površina loma kaže, da se veliko steklenih vlaken izvleče iz smolne matrice na nateznem odseku, površina steklenih vlaken, izvlečenih iz smolne matrice, pa je gladka in čista, z zelo malo delci smole, ki se držijo površine steklenih vlaken, Zmogljivost je krhek lom.Z izboljšanjem povezovalnega vmesnika med steklenimi vlakni in smolo se izboljša sposobnost vdelave obeh.Na nateznem prerezu je vidna večina drobcev matrične smole z večjo vezjo steklenih vlaken.Nadaljnje opazovanje s povečavo kaže, da se veliko število matričnih smol veže na površini ekstrahiranih steklenih vlaken in predstavlja razporeditev v obliki glavnika.Površina loma kaže duktilni lom, s katerim lahko dosežemo boljše mehanske lastnosti.

(2) Zmogljivost in analiza upogibanja:

Preizkusi utrujenosti pri tritočkovnem upogibanju so bili izvedeni na enosmernih ploščah in smolnih ulitkih iz kompozitnih materialov iz epoksi smole, ojačenih s steklenimi vlakni.Rezultati so pokazali, da se upogibna togost obeh še naprej zmanjšuje s povečanjem časa utrujenosti.Vendar je bila upogibna togost enosmernih plošč, ojačanih s steklenimi vlakni, veliko višja kot pri ulitih telesih, stopnja upadanja upogibne togosti pa je bila počasnejša.Sčasoma se je pojavilo več časa utrujenosti razpok, kar kaže, da imajo steklena vlakna večji učinek na upogibno zmogljivost matrice.

Z uvedbo steklenih vlaken in postopnim povečevanjem prostorninskega deleža se ustrezno povečuje tudi upogibna trdnost kompozitnih materialov.Ko je volumski delež vlaken 50 %, je njegova upogibna trdnost največja, kar je za 21,3 % višje od prvotne trdnosti.Ko pa je volumski delež vlaken 80 %, se upogibna trdnost kompozitnih materialov bistveno zmanjša, kar je nižje od trdnosti vzorca brez vlaken.Na splošno velja, da je nizka trdnost materiala lahko posledica notranjih mikrorazpok in praznin, ki blokirajo učinkovit prenos obremenitve skozi matrico na vlakna, pod zunanjimi silami pa se mikrorazpoke hitro razširijo in tvorijo napake, kar na koncu povzroči poškodbe. povezava med vmesniki tega kompozitnega materiala iz steklenih vlaken se v glavnem opira na viskozni tok matrice iz steklenih vlaken pri visokih temperaturah, da ovije vlakna, pretirana steklena vlakna pa močno ovirajo viskozni tok matrike, kar povzroča določeno stopnjo poškodbe kontinuitete med vmesniki.

(3) Učinkovitost odpornosti proti prodoru:

Uporaba visoko trdnih kompozitnih materialov, ojačenih s steklenimi vlakni, za sprednjo in zadnjo stran reakcijskega oklepa ima boljšo odpornost proti preboju v primerjavi s tradicionalnim legiranim jeklom.V primerjavi z legiranim jeklom imajo kompozitni materiali iz steklenih vlaken za sprednjo in zadnjo stran eksplozivnega reakcijskega oklepa manjše ostanke drobcev po detonaciji, brez kakršne koli ubijalske sposobnosti, in lahko delno odpravijo sekundarni ubijalski učinek eksplozivnega reakcijskega oklepa.