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宁夏玻璃钢化粪池,混杂纤维复合材料的弯曲行为
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恒德环保科技

时间 : 2022-04-09 22:04 浏览量 : 123

宁夏玻璃钢化粪池,混杂纤维复合材料的弯曲行为

1.弯曲模量

Hy的弯曲模量变化,基本上符合混合律。根据材料力学关于梁弯曲理论的基本公式,可以推导出B型和C型梁弯曲模量的理论公式:EHT = Eg(2-29)

式中下标g、c分别表示玻璃纤维与碳纤维复合材料,c、d分别表示梁中CFRP厚度与梁的总厚度。

用上式计算的弯曲模量与实测值绘于图2-35与图2-36。由图可知试验值与计算值比较一致。对于A型混杂,按推论将符合混合定律。从图2-36曲线可知,大约50%的CFRP作为面板,即可达到单一CFRP模量的90%。由此可见,混杂形式对模量的变化影响很大。

2.弯曲强度

对于A型混杂的弯曲强度,可应用广义米赛斯准则,导出弯曲破坏载荷公式。计算值与实测值的比较数据示于图2-37中。由此图可知,计算值比实测值低25%。这种情况主要由于在计算公式中,忽略了混杂复合材料的界面效应。

对于B型混杂,假定弯曲破坏是由最外层的碳纤维受拉伸或压缩导致破坏,而且CFRP的拉伸和压缩强度相等,则B型梁的弯出强度式如下:i.

由上式计算的强度值,与试验值一起画于图2-38之中。图中曲线表明:当V。>35%时,计算值和试验值比较一致;当V。<35%时,计算值与试验值偏离较远。

(三)混杂纤维复合材料的冲击性能

在较脆的碳纤维中,混进玻璃纤维或凯芙拉纤维,可以提高碳纤维复合材料的冲击性能。图2-39为凯芙拉、T-300纤维和5208树脂基体制成的Hy冲击性能的实验结果。可以看到,随着凯芙拉纤维含量的增加,冲击性能得到改善,当凯芙拉纤维增加到20%时,其冲击性能几乎增加一倍。混杂纤维复合材料的耐冲击性能,与混杂结构的形式有很密切的关系。图2-40是几种混杂比相同、混杂结构不同的玻璃纤维与碳纤维复合材料的冲击载荷-时间曲线。

由图2-40的曲线可看出,HY-14为典型的层间混杂结构,冲击破坏时出现严重的多重分层现象。由于多种形式的分层和纤维的多次断裂,使载荷-时间曲线出现了波浪形的起伏。由于多种形式的分层,导致了断裂能远远超过混合律的估算。HY-IN为层内混杂冲击载荷-时间曲线。这曲线的特征和预期的一样,具有与单一CFRP相近的冲击特性。冲击断裂比较简单,冲击时问短,冲击断裂能低。但仍与单一CFRP的冲击行为不同,其不同之处在于冲击后有较大的贯穿裂纹,这种贯穿裂纹与层间混杂结构的分层不同,它并不是只沿平面方向扩散,而是具有多方向性。HY-03是以碳纤维为表层,玻璃纤维为芯子的夹芯结构。这种以CFRP作表层,来改进GFRP的冲击韧性的方法,并不显得十分优越。由于GFRP处于芯层,不会造成冲击破坏,却往往由于芯层的GFRP并不遭到破坏,而导致混杂断裂能明显地低于混合律的计算值。以GFRP为表层的混杂夹芯梁,其冲击载荷-时间曲线如HY-11所示。它的特性接近于单一GFRP的冲击载荷特性,所不同的是,由于玻璃纤维和碳纤维的界面分层,而使HY-11曲线上出现了一个台阶。通过以上对几种混杂比相同、而混杂结构不同的Hy冲击性能的分析,可以认为其冲击性能好坏主要取决于它们的混杂结构。一般来说,以GFRP为表层的夹芯梁,具有好的冲击韧性;层间混杂次之;以CFRP为表层的夹芯梁较差,层内混杂最差。总之,在使用Hy时,可以通过不同类型纤维的混杂,不同的混杂比,不同的混杂形式,来满足各种各样性能的要求。


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