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玻璃钢化粪池技术要求,混杂纤维复合材料(Hy)的力学行为
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恒德环保科技

时间 : 2022-04-09 20:01 浏览量 : 112

玻璃钢化粪池技术要求,混杂纤维复合材料(Hy)的力学行为

Hy的力学行为,一般讲它既符合复合材料通常的力学行为规律,又兼具它本身的特点。若将单-CFRP的应力-应变曲线,和单-GFRP应力-应变曲线,画在一张图中(如图2-31),并将OABD4个点联接起来,则这两种纤维混杂后的应力-应变行为,可以从单一纤维的应力-应变曲线中反映出来。碳纤维与玻璃纤维混杂复合材料的载荷与伸长曲线,示于图2-32,这一图形与单一纤维的组合曲线OABD十分接近。对于混杂复合材料的力学行为简单分析如下:

(一)混杂纤维复合材料的拉伸性能

1.拉伸模量

若用A、B、C三种纤维混杂,构成如图2-33所示的层内混杂复合材料。在受拉伸载荷时,其拉伸模量可用混合律的关系,列出如下关系式:

E1?1=EAVA+EgVH+ EcVc(2-24)

式中E、V分别为模量和体积分数。当断裂伸长最小的纤维A被破坏后,模量值变为EHy2=EAVB+EcVC(2-25)

当B纤维也断裂后,模量值变为EHT3= ECVC(2-26)

实践证明:拉仲模量的变化符合复合材料力学的混合定律,其应力-应变曲线如图2-33所示。曲线上的三段不同斜率可用上述三个公式来表示。

2.拉伸强度

混杂纤维复合材料的拉伸强度,将对混合律关系发生偏差。倘若玻璃纤维与碳纤维混杂,按混合律关系共应力-应变曲线,应如图2-34曲线中的1所示。但是当碳纤维全部断裂后,只剩下玻璃纤维,此时Hy的强度为:OH7断三E我・V玻・E玻断(2-27)

然而在CFRP断裂之前,它和GFRP一起承受载荷,则整个混杂体系强度为ƠH7断=(V誤Eま+V皲E皲)E猴断-EHァE联断(2-28)

当CFRP体积分数很小时,由于e的数值较小,导致外加载荷集中到这个弱小的组份上,使之迅速破坏。破坏后它不仅不能承受载荷,而且还占据部分无效体积。所以在一定的混杂体系范围内,随Vm的增加,整个体系的强度反而下降,达到某个碳纤维体积分数时,出现强度最低点,即图2-34中的T点,此点的纤维相对含量,称为“临界体积分数”。随后碳纤维纤维含量达到足够时,又对承载有贡献,曲线逐步上升。T点是CFRP在混杂复合材料完全不承载,向开始承载的转折点,这个强度的最低点,可用来计算CFRP或GFRP的临界体积分数。

对于A型(层间)和B型(夹芯)混杂,在GFRP含量高的范围时,拉伸模量的实测值比混合律计算值偏高。在GFRP中每增加5%的CFRP,可使拉伸模量提高近一倍。此外,A型和B型的混杂形式,对拉伸强度会产生一定的影响,通常A型优于B型。


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