纖維增強樹脂的機理,依靠其復(fù)合效應(yīng),利用纖維本身的高強度特點來承受應(yīng)力,利用基體樹脂的塑性變形及其與纖維界面的良好粘結(jié)性以傳遞應(yīng)力。另一方面,基體樹脂具有抑制裂紋擴展的效應(yīng)。柔性基體依靠切變作用使裂紋不沿垂直應(yīng)力的方向發(fā)展而發(fā)生偏斜,導(dǎo)致斷裂功有很大一部分用于反抗基體對纖維的粘著力,因此抗裂紋傳播的能力大為提高。短纖維和連續(xù)纖維都可起到增強作用,但其增強方式是不同的。短纖維主要通過端部樹脂基體的變形,將應(yīng)力傳遞到其他纖維上去,連續(xù)纖維則主要是通過平行纖維之間的樹脂基體的變形,實現(xiàn)應(yīng)力的互相傳遞。
對于用RTM工藝注塑成型的連續(xù)長纖維氈增強的復(fù)合材料,由于纖維氈密度具有離散性,注射過程中樹脂對模具中的纖維氈的沖擊而造成纖維分布不均勻,以及成型過程中形成的氣泡等諸多因素都將影響復(fù)合材料的強度。本研究通過利用Krenchel強度效率因子來對連續(xù)纖維氈增強的復(fù)合材料板材的進行強度分析,并通過試驗對結(jié)果進行驗證。
1試驗部分
1.1試驗材料及方法
樹脂:乙烯基不飽和聚醋樹脂。
增強材料:①連續(xù)長玻璃纖維氈((450g/m2),南京玻璃纖維研究設(shè)計院出品;② 0.4mm玻璃纖維方格布,上海耀華玻璃廠出品;00 SH-0.5表面氈(50g/m2 );①滑石粉,分析純成型工藝:RTM成型,注塑壓力0.2-.4MPao1.2強度測試。
材料的拉伸強度、拉伸彈性模量及斷裂伸長率按GB1447- 82進行測試,測試儀器為Instron萬能材料試驗機。
2纖維含量及分布對拉伸強度的影響
從表可以看出,復(fù)合材料制品中纖維含量及分布不同時,該材料的強度也并不同。玻纖含量提高,材料的強度也將上升,斷裂伸長率增大,這表明提高玻纖含量,也有助于提高制品的韌性。
玻纖分布對制品的機械強度影響很大,玻纖分布的方向性也決定了制品強度的方向性。玻纖分布是可設(shè)計的,因而復(fù)合材料強度的方向性也是可以設(shè)計的,對于連續(xù)玻璃纖維氈,纖維是平面各向同性分布,因而用連續(xù)氈增強的復(fù)合材料制品,其強度也表現(xiàn)出平面各向同性,但是對于用方格布增強的復(fù)合材料制品,由于纖維是平面正交分布,因而制品的強度也表現(xiàn)出平面正交各向異性。
本實驗中,增強材料選用連續(xù)氈和方格布,因而其成型制品的強度與用玻纖單向分布增強的復(fù)合材料強度不同。
對于連續(xù)長纖維單向增強層合板,若纖維/基體粘結(jié)很好時,則由復(fù)合規(guī)則可得其拉伸強度和拉伸彈性模量。
對于連續(xù)氈和方格布,由于其分布方式不同,已不能直接利用式來計算其強度和模量。為此,Krenchel提出了各種纖維排列效率因子的概念。強度效率因子表現(xiàn)了纖維排列的取向程度。
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