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玻璃钢维修,短切纤维毡玻璃钢的弹性常数和强度估算
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恒德环保科技

时间 : 2022-04-02 13:47 浏览量 : 109

玻璃钢维修,短切纤维毡玻璃钢的弹性常数和强度估算

用短切纤维毡制造的玻璃钢,也是使用得较多的一种玻璃钢,其力学性能一般是通过实测求得的。这里介绍一个估算的方法。从短切纤维毡的制成来看,短切纤维在毡平面内是随机分布的。假定这些纤维在各个方向上是相同的,令一个方向上的纤维组成一个薄片。其厚度为-1-d0,由 层薄片组成厚度为t的玻璃钢如图5-13所示。各层的主向力学性能可以按照单向玻璃钢的性能估算方法估计,在单向玻璃钢中是用连续纤维估计的,但是短切纤维毡却是不连续的,假定纤维的阵列是六角形阵列如图5-14所示。在截面上有6/7的纤维是连续的,再假定这些纤维是图5-14短切纤维毡单元片的纤维阵列一根对一根接着的,这样不连续点对线弹性模量的影响不大,仍用单向玻璃钢的弹性模量估算式:

Ez可以用(3・2-4)式或(3・2-5)式估算,GL-可以用(3·4-1)式或(3・4-2)式估算。单元片的强度估算则修正为单元片的强度估算则修正为利用前面所述的计算方法就可以估算短切纤维毡制玻璃钢的性能,先计算组合板的刚度矩阵元m,

然后求出柔度矩阵〔n〕=〔m)-1,即可求得柔度矩阵元n,即可求出各弹性常数,由于文字表达式过长,不拟写出。作为近似估算时,假定单元片只能承受第一主向的荷载,Gur=0,这样(5·7-3)式的值为m:1=-Ei, 相应的柔度矩阵元m1=--EL,短切纤维毡制玻璃钢的弹性常数为30由于(5·7-4)是近似表达式,有些误差的,例如当F。=0,即应为树脂的弹性常数而式中仅为1/3E,显然是不符合的,为了满足这样的条件将(5·7-4)式稍作修改为S”E=1

这里仍然是有矛盾的,即规定了树脂浇铸体的泊松比为1/3,好在影响不大,不拟再作修正以免的表达式复杂化。这个近似估算得出的弹性常数值稍小于从(5·7-3)式计算下去的数值,估算值是偏于安全的。按(5·7-5)式绘出了弹性常数E,G随树脂含量的变化图,如图5-15所示。


图5-15 短机纤维毡玻璃钢的弹性常数随树脂含量的变化在强度估算时,要求出各层的应力状态,然后按强度准则(5·3-21)检查,以最小的应力值作为比例极限,再假定该层不再能继续承载,取消这一层,继续进行计算,直到得出最大的应力值为止,此时即为它的强度极限,由于运算过程过繁,不拟写出。作为近似计算时,和弹性常数估算时一样,略去单层的Er,G1T,HrL,用(5·7-6)计算各层中的应力cos29当01=60a=012=0,即单向拉伸时,0°层中的轴向应力最大0L=30:当oL达到极限强度时,材料就破坏,将(5·7-2)式代入,得出01=10=1-(5FoOo+ (1-5-Fo )ok )

由于这是近似估算,它有和弹性常数估算中一样的矛盾,将上式修改为01=-1(5-Fo0o+ (3--6Fo )0R )(5·7-7)还有,它与单向玻璃钢有所不同,树脂的开裂就意味着部分层失去了承载能力,对常用的几种热固性树脂而言,其延伸率和极限强度都较低,不能使纤维的强度得到充分发挥,所以应以树脂的强度作为估算依据,将(5·7-7)式改写为o= 3 (6 FoEo+(3- 6 Fo))o(5-7-8)如果树脂具有较大的延伸率,可以使用(5·7-7)式。

当F1a+001=0a=0,即纯剪切时,求得在45°层中有最大的轴向应力oL=4T2,所以它的剪切强度为Fm =1(5Fo 0o+(3 -5 Fo)0R ] (5.7-9)Tu =1 (6 Fo E0+(3 -6 Fo))ok或(5·7-10)按(5·7-8)及(5·7-10)式绘出了短切纤维毡玻璃钢的极限强度与树脂含量的关系,如图5-16所示。表5一4给出了实测值和估算值的比较,估算值与实测值较为接近。


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