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。