
力学性能是材料的核心性能。树脂基复合材料以其高比强度、高比模量以及出色的抗疲劳性能,被广泛应用于承力结构。这种材料之所以具有如此出色的力学性能,源于其复合特性以及所融入的各种物理、化学和生物功能。为了保证产品的质量和使用寿命,对功能复合材料的力学性能进行考量是至关重要的。
1. 树脂基复合材料的刚度
树脂基复合材料的刚度受其组成部分的性质、增强材料的取向以及体积分数的影响。相关的力学研究表明,对于结构均匀的树脂基复合材料,其弹性特性表现为一种混合效应,各种形式的混合律皆适用。这是组分材料刚性的平均体现,界面缺陷对其影响并不显著。
由于制造工艺和随机因素的影响,实际复合材料中不可避免地存在不均匀性和不连续性。诸如残余应力、空隙、裂纹以及界面结合不完美等都会影响到材料的弹性性能。纤维(粒子)的形状、规整性以及分布均匀性也会对刚度产生影响。总体上,树脂基复合材料的刚度是材料相稳定的宏观表现。
对于古马隆树脂基复合材料的层合结构,由于单层的不同材质和性能以及铺层方向的多样性,使得刚度分析变得复杂。但可以通过设计单层的弹性常数(包括弹性模量和泊松比),以及选择铺层方向、层数和顺序,以适应不同应用场景的需求。
2. 树脂基复合材料的强度
材料的强度与过程紧密相连。树脂基复合材料的是一个动态且复杂的过程。各组分的性能、机理以及各种缺陷对强度的影响,都需要进行深入的研究。
树脂基复合材料的强度体现了一种协同效应,这源于组分材料的性能和树脂基复合材料的细观结构。对于单向树脂基复合材料,其轴向拉压强度不等,轴向压缩问题比拉伸问题更为复杂。机理也不同于拉伸,它伴随着纤维在基体中的局部屈曲。实验表明,不同类型的纤维(如碳纤维、凯芙拉纤维、玻璃纤维)在单向树脂基复合材料中的模式和机制各不相同。
杂乱短纤维增强树脂基复合材料和编织纤维增强树脂基复合材料在机理上具有独特的特点。尽管前者不具备单向树脂基复合材料轴向上的高强度,但在横向拉压性能上表现更佳。而编织纤维增强树脂基复合材料在力学处理上可近似看作两层的层合材料,但其疲劳、损伤、的微观机理更为复杂。
树脂基复合材料的强度性质的协同效应还体现在层合材料的层合效应以及混杂复合材料的混杂效应上。在层合结构中,单层的潜在强度与单独受力的强度存在差异。例如,在层合拉伸中,90°层的横向强度在多层叠加的情况下会显著增强。这种现象被称为层合效应。
本文来源于:古马隆树脂的专业知识由山东齐邦树脂有限公司提供。
