纤维增强树脂的机理,依靠其复合效应,利用纤维本身的高强度特点来承受应力,利用基体树脂的塑性变形及其与纤维界面的良好粘结性以传递应力。另一方面,基体树脂具有抑制裂纹扩展的效应。柔性基体依靠切变作用使裂纹不沿垂直应力的方向发展而发生偏斜,导致断裂功有很大一部分用于反抗基体对纤维的粘着力,因此抗裂纹传播的能力大为提高。短纤维和连续纤维都可起到增强作用,但其增强方式是不同的。短纤维主要通过端部树脂基体的变形,将应力传递到其他纤维上去,连续纤维则主要是通过平行纤维之间的树脂基体的变形,实现应力的互相传递。
对于用RTM工艺注塑成型的连续长纤维毡增强的复合材料,由于纤维毡密度具有离散性,注射过程中树脂对模具中的纤维毡的冲击而造成纤维分布不均匀,以及成型过程中形成的气泡等诸多因素都将影响复合材料的强度。本研究通过利用Krenchel强度效率因子来对连续纤维毡增强的复合材料板材的进行强度分析,并通过试验对结果进行验证。
1试验部分
1.1试验材料及方法
树脂:乙烯基不饱和聚醋树脂。
增强材料:①连续长玻璃纤维毡((450g/m2),南京玻璃纤维研究设计院出品;② 0.4mm玻璃纤维方格布,上海耀华玻璃厂出品;00 SH-0.5表面毡(50g/m2 );①滑石粉,分析纯成型工艺:RTM成型,注塑压力0.2-.4MPao1.2强度测试。
材料的拉伸强度、拉伸弹性模量及断裂伸长率按GB1447- 82进行测试,测试仪器为Instron万能材料试验机。
2纤维含量及分布对拉伸强度的影响
从表可以看出,复合材料制品中纤维含量及分布不同时,该材料的强度也并不同。玻纤含量提高,材料的强度也将上升,断裂伸长率增大,这表明提高玻纤含量,也有助于提高制品的韧性。
玻纤分布对制品的机械强度影响很大,玻纤分布的方向性也决定了制品强度的方向性。玻纤分布是可设计的,因而复合材料强度的方向性也是可以设计的,对于连续玻璃纤维毡,纤维是平面各向同性分布,因而用连续毡增强的复合材料制品,其强度也表现出平面各向同性,但是对于用方格布增强的复合材料制品,由于纤维是平面正交分布,因而制品的强度也表现出平面正交各向异性。
本实验中,增强材料选用连续毡和方格布,因而其成型制品的强度与用玻纤单向分布增强的复合材料强度不同。
对于连续长纤维单向增强层合板,若纤维/基体粘结很好时,则由复合规则可得其拉伸强度和拉伸弹性模量。
对于连续毡和方格布,由于其分布方式不同,已不能直接利用式来计算其强度和模量。为此,Krenchel提出了各种纤维排列效率因子的概念。强度效率因子表现了纤维排列的取向程度。
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