复合材料用增强纤维的模量和抗拉强度

复合材料用增强纤维的模量和抗拉强度

目前，作为复合材料常用的增强纤维，通常有三种类型：碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维。当用于复合加固时，纤维可以定义材料的性能标准，并负责结构设计中的承重作用，而树脂基体主要负责将荷载传递给纤维。简而言之，纤维类型的选择是设计过程中不可或缺的一部分。

当一个项目需要对上述三种纤维进行称重时，通常需要对这三种纤维进行称重。选择纤维时，纤维模量、抗拉强度、抗压强度、韧性、刚度、导电性和耐化学/腐蚀性等因素和特性都很重要。

尽管有数千种材料属性可供选择，但在项目设计之初选择合适的纤维将有效缓解整个项目的挑战，并指出最佳原材料。通常，复合材料结构使用一种以上的纤维，以满足最终使用所需的设计要求。尽管有无数的纤维特性可以进一步定义结构零件的最终用途，但以下高级功能为定义设计目的提供了高级功能：

纤维模量 指纤维在承受更大载荷时所经历的长度变化。这种载荷可以是压缩的，也可以是拉伸的。计算方法是应力除以应变。模量通常表示材料的刚度。在给定的应力/应变曲线上，它被称为直线的斜率。

大多数纤维按模量分类，因为它有助于确定复合材料的刚度。通常，使用碳纤维、玻璃纤维和芳纶的复合材料都属于脆性材料。与更多塑性材料或非脆性材料相比，断裂时几乎没有拉伸。

拉伸强度是材料在拉伸时承受载荷的能力。它是纤维永久变形前施加的最大力或载荷。如图所示，碳纤维在强度和强度重量比方面具有优势。例如，东丽T800S的强度重量比高达3266如下表所示。所有增强纤维的最高值。然而，S-玻璃纤维和E类-玻璃纤维之间存在显著差异。

就密度而言，芳纶是最轻的材料。如上表所示，凯夫拉尔纤维的体积密度仅为1.44克/厘米3虽然凯夫拉尔的极限强度最低，但就强度重量比而言，它超过了玻璃纤维，但略低于碳纤维。从经济角度来看，如果极限强度是唯一的设计标准，那么E类-玻璃纤维是首选。