Σε σύγκριση με τον χάλυβα, τα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες γυαλιού έχουν ελαφρύτερο υλικό και πυκνότητα μικρότερη από το ένα τρίτο αυτής του χάλυβα.Ωστόσο, όσον αφορά την αντοχή, όταν η τάση φτάσει τα 400 MPa, οι χαλύβδινες ράβδοι θα βιώσουν τάση διαρροής, ενώ η αντοχή εφελκυσμού των σύνθετων υλικών από ίνες γυαλιού μπορεί να φτάσει τα 1000-2500 MPa.Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά μεταλλικά υλικά, τα σύνθετα υλικά από ίνες γυαλιού έχουν ετερογενή δομή και εμφανή ανισοτροπία, με πιο πολύπλοκους μηχανισμούς αστοχίας.Η πειραματική και θεωρητική έρευνα κάτω από διαφορετικούς τύπους φορτίων μπορεί να προσφέρει μια ολοκληρωμένη κατανόηση των μηχανικών ιδιοτήτων τους, ειδικά όταν εφαρμόζεται σε τομείς όπως ο εθνικός αμυντικός εξοπλισμός και η αεροδιαστημική, που απαιτεί εις βάθος έρευνα σχετικά με τα χαρακτηριστικά και τις μηχανικές τους ιδιότητες για να καλύψει τις ανάγκες τους στην περιβάλλον χρήσης.
Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι μηχανικές ιδιότητες και η ανάλυση μετά τη ζημιά των σύνθετων υλικών από ίνες γυαλιού, παρέχοντας καθοδήγηση για την εφαρμογή αυτού του υλικού.
(1) Ιδιότητες εφελκυσμού και ανάλυση:
Η έρευνα έχει δείξει ότι οι μηχανικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένων με ίνες γυαλιού δείχνουν ότι η αντοχή εφελκυσμού στην παράλληλη κατεύθυνση του υλικού είναι πολύ μεγαλύτερη από εκείνη στην κατακόρυφη διεύθυνση της ίνας.Επομένως, σε πρακτική χρήση, η κατεύθυνση της ίνας γυαλιού θα πρέπει να διατηρείται όσο το δυνατόν συνεπής με την κατεύθυνση εφελκυσμού, αξιοποιώντας πλήρως τις εξαιρετικές ιδιότητες εφελκυσμού της.Σε σύγκριση με τον χάλυβα, η αντοχή σε εφελκυσμό είναι σημαντικά υψηλότερη, αλλά η πυκνότητα είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή του χάλυβα.Μπορεί να φανεί ότι, Οι ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών από ίνες γυαλιού είναι σχετικά υψηλές.
Η έρευνα έχει δείξει ότι η αύξηση της ποσότητας ινών γυαλιού που προστίθεται στα θερμοπλαστικά σύνθετα υλικά αυξάνει σταδιακά την αντοχή σε εφελκυσμό του σύνθετου υλικού.Ο κύριος λόγος είναι ότι καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε ίνες γυαλιού, περισσότερες ίνες γυαλιού στο σύνθετο υλικό υπόκεινται σε εξωτερικές δυνάμεις.Ταυτόχρονα, λόγω της αύξησης του αριθμού των ινών γυαλιού, η μήτρα ρητίνης μεταξύ των ινών γυαλιού γίνεται πιο λεπτή, γεγονός που ευνοεί περισσότερο την κατασκευή πλαισίων ενισχυμένων με ίνες γυαλιού.Ως εκ τούτου, η αύξηση της περιεκτικότητας σε ίνες γυαλιού προκαλεί μεγαλύτερη πίεση που μεταδίδεται από τη ρητίνη στην ίνα γυαλιού σε σύνθετα υλικά υπό εξωτερικά φορτία, βελτιώνοντας αποτελεσματικά τις ιδιότητες εφελκυσμού τους.
Έρευνα σε δοκιμές εφελκυσμού σύνθετων σύνθετων υλικών ακόρεστου πολυεστέρα με ίνες γυαλιού έχει δείξει ότι ο τρόπος αστοχίας των σύνθετων υλικών ενισχυμένων με ίνες γυαλιού είναι η αστοχία συνδυασμού ινών και μήτρας ρητίνης μέσω ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης του εφελκυσμένου τμήματος.Η επιφάνεια θραύσης δείχνει ότι ένας μεγάλος αριθμός ινών γυαλιού τραβιέται έξω από τη μήτρα ρητίνης στο τμήμα εφελκυσμού και η επιφάνεια των ινών γυαλιού που βγαίνουν από τη μήτρα ρητίνης είναι λεία και καθαρή, με πολύ λίγα θραύσματα ρητίνης να προσκολλώνται στην επιφάνεια των ινών γυαλιού, Η απόδοση είναι εύθραυστη θραύση.Με τη βελτίωση της διεπαφής σύνδεσης μεταξύ ινών γυαλιού και ρητίνης, ενισχύεται η ικανότητα ενσωμάτωσης των δύο.Στο τμήμα εφελκυσμού, διακρίνονται τα περισσότερα θραύσματα ρητίνης μήτρας με περισσότερη σύνδεση ινών γυαλιού.Περαιτέρω παρατήρηση μεγέθυνσης δείχνει ότι ένας μεγάλος αριθμός ρητίνης μήτρας συνδέεται στην επιφάνεια των εξαγόμενων ινών γυαλιού και παρουσιάζει μια διάταξη που μοιάζει με χτένα.Η επιφάνεια θραύσης παρουσιάζει όλκιμο κάταγμα, το οποίο μπορεί να επιτύχει καλύτερες μηχανικές ιδιότητες.
(2) Απόδοση και ανάλυση κάμψης:
Πραγματοποιήθηκαν δοκιμές κόπωσης τριών σημείων σε πλάκες μονής κατεύθυνσης και σώματα χύτευσης ρητίνης από σύνθετα υλικά εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένα με ίνες γυαλιού.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ακαμψία κάμψης των δύο συνέχισε να μειώνεται με την αύξηση των χρόνων κόπωσης.Ωστόσο, η ακαμψία κάμψης των πλακών μονής κατεύθυνσης ενισχυμένων με ίνες γυαλιού ήταν πολύ υψηλότερη από αυτή των σωμάτων χύτευσης και ο ρυθμός μείωσης της ακαμψίας κάμψης ήταν πιο αργός.Υπήρχαν περισσότεροι χρόνοι κόπωσης που εμφανίστηκαν ρωγμές με την πάροδο του χρόνου, υποδεικνύοντας ότι οι ίνες γυαλιού έχουν ενισχυμένη επίδραση στην απόδοση κάμψης της μήτρας.
Με την εισαγωγή των ινών γυαλιού και τη σταδιακή αύξηση του κλάσματος όγκου, αυξάνεται ανάλογα και η αντοχή σε κάμψη των σύνθετων υλικών.Όταν το κλάσμα όγκου της ίνας είναι 50%, η αντοχή της σε κάμψη είναι η υψηλότερη, η οποία είναι 21,3% υψηλότερη από την αρχική αντοχή.Ωστόσο, όταν το κλάσμα όγκου της ίνας είναι 80%, η αντοχή σε κάμψη των σύνθετων υλικών παρουσιάζει σημαντική μείωση, η οποία είναι χαμηλότερη από την αντοχή του δείγματος χωρίς ίνα.Γενικά πιστεύεται ότι, η χαμηλή αντοχή του υλικού μπορεί να οφείλεται σε εσωτερικές μικρορωγμές και κενά που εμποδίζουν την αποτελεσματική μεταφορά φορτίου μέσω της μήτρας στις ίνες, και κάτω από εξωτερικές δυνάμεις, οι μικρορωγμές διαστέλλονται γρήγορα για να σχηματίσουν σφάλματα, προκαλώντας τελικά ζημιά. Η σύνδεση διεπαφής αυτού του σύνθετου υλικού από ίνες γυαλιού βασίζεται κυρίως στη ιξώδη ροή της μήτρας ινών γυαλιού σε υψηλές θερμοκρασίες για την περιτύλιξη των ινών και οι υπερβολικές ίνες γυαλιού εμποδίζουν σε μεγάλο βαθμό την ιξώδη ροή της μήτρας, προκαλώντας έναν ορισμένο βαθμό βλάβης στη συνέχεια μεταξύ τις διεπαφές.
(3) Απόδοση αντίστασης διείσδυσης:
Η χρήση σύνθετων υλικών υψηλής αντοχής ενισχυμένων με ίνες γυαλιού για το πρόσωπο και το πίσω μέρος της θωράκισης αντίδρασης έχει καλύτερη αντοχή στη διείσδυση σε σύγκριση με τον παραδοσιακό κράμα χάλυβα.Σε σύγκριση με το κράμα χάλυβα, τα σύνθετα υλικά από ίνες γυαλιού για το πρόσωπο και το πίσω μέρος της θωράκισης εκρηκτικής αντίδρασης έχουν μικρότερα υπολειμματικά θραύσματα μετά την έκρηξη, χωρίς καμία ικανότητα θανάτωσης και μπορούν εν μέρει να εξαλείψουν το δευτερεύον φονικό αποτέλεσμα της εκρηκτικής θωράκισης αντίδρασης.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-07-2023
