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纤维材料性能相关性分析与选择

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:纤维增强复合材料由增强材料和基体构成。纤维复合材料在成型的过程中,基体与增强材料通过一定的物理和化学变化,复合成整体。表4.1代表性纤维轴向力学性能参数对比由表4.1可见,碳纤维具有最高的比强度和比模量,但延伸率较低,其破坏时呈脆性断裂,难以将弹体的轴向能量转化成纤维丝的径向拉伸,吸能较少,因此,通常选用玻璃纤维和芳纶纤维作为抗侵彻弹道防护的材料。

纤维材料性能相关性分析与选择

纤维增强复合材料由增强材料和基体构成。纤维复合材料在成型的过程中,基体与增强材料通过一定的物理和化学变化,复合成整体。

根据纤维材料中增强材料的形状,可分为颗粒复合材料、层合复合材料和纤维增强复合材料等。纤维增强复合材料是复合材料中的一种典型材料。常用的纤维增强复合材料的基体为树脂、金属、碳素、陶瓷等,纤维种类有玻璃纤维、硼纤维、碳纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维玄武岩纤维、聚烯烃纤维、PBO(聚对亚苯基苯并双噁唑)纤维及金属纤维等。目前工程结构中常用的纤维增强复合材料主要为碳纤维(Carbon fiber)、玻璃纤维(Glass fiber)和芳纶纤维(Aram id fiber)增强的树脂基体。表4.1中列出了代表性纤维轴向力学性能参数对比[215,237]

表4.1 代表性纤维轴向力学性能参数对比

(www.xing528.com)

由表4.1可见,碳纤维具有最高的比强度和比模量,但延伸率较低,其破坏时呈脆性断裂,难以将弹体的轴向能量转化成纤维丝的径向拉伸,吸能较少,因此,通常选用玻璃纤维和芳纶纤维作为抗侵彻弹道防护的材料。而相对玻璃纤维,芳纶纤维具有密度低、比强度和比模量高的特点。

纤维增强复合材料中,基体的作用主要是将纤维黏结在一起,使纤维受力均匀,并形成所需要的制品或构件形状。具有代表性的树脂的性能指标[215]列于表4.2。

表4.2 代表性树脂基体的性能参数

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