Kokie yra unikalūs stiklo pluošto mechaninių savybių pranašumai?

1. Itin didelis tempiamasis stiprumas

Tempimo stiprisstiklo pluoštopaprastai svyruoja nuo 1,47 iki 4,8 GPa (gigapaskalių). Ši vertė yra nepaprastai svarbi:

Daug daugiau nei birių stiklų: jis yra dešimtis kartų stipresnis už žaliavą{0}}išlydytą ir sukietėjusį birų stiklą. Taip yra daugiausia dėl nedidelio skersmens, susidariusio didelės spartos tempimo proceso metu, dėl kurio sumažėja vidinių defektų (pvz., mikroįtrūkimų ir priemaišų) skaičius ir dydis, vadovaujantis Griffitho teorija, kad „kuo mažesnis dydis, tuo didesnis stiprumas“.

Be kitų medžiagų: jo stiprumas yra ne tik daug didesnis nei įvairių natūralių pluoštų (tokių kaip medvilnė, linas ir šilkas) ir sintetiniai pluoštai (pvz., nailonas, poliesteris ir aramidas), bet ir gerokai viršija įprastų legiruotų medžiagų (pvz., didelio -stiprumo plieno, kurio tempiamasis stipris paprastai yra 0,8–2 GPa). Būtent dėl ​​šio itin didelio specifinio stiprumo (stiprumo/tankio) stiklo pluoštas yra idealus lengvųjų kompozitinių medžiagų sutvirtinantis karkasas.

2. Unikalus elastinis modulis

Stiklo pluošto tamprumo modulis (Youngo modulis) yra jo atsparumo elastinei deformacijai rodiklis.

Jo tamprumo modulis yra mažesnis nei daugumos metalų lydinių (pvz., plieno tamprumo modulis yra maždaug 200 GPa, o aliuminio - apie 70 GPa), bet žymiai didesnis nei organinių pluoštų (pvz., poliesterio modulis yra maždaug 5-15 GPa, o nailono - apie 2-5 GPa).

Ši modulio charakteristika, tarpinė tarp metalų ir organinių polimerų, leidžia žymiai sustiprinti kompozitų standumą, išlaikant gerą deformacijos suderinamumą su santykinai minkštomis dervos matricomis.

3. Itin mažas pailgėjimas trūkimo metu ir idealiai elastingas elgesys

Stiklo pluošto pailgėjimas trūkimo metu yra labai mažas, paprastai apie 3%. Tai reiškia, kad jis lūžta veikiant tempimo apkrovoms, beveik be reikšmingos plastinės deformacijos.

Pagal tempimo įtempių{0}}įtempimo kreivę stiklo pluoštas neturi ryškaus takumo taško. Jo elgsena yra visiškai elastingo kūno: prieš lūžimą įtempimas yra proporcingas deformacijai (vadovaujantis Huko dėsniu), o deformacija beveik visiškai atsistato po iškrovimo. Tai smarkiai skiriasi nuo daugelio organinių pluoštų (tokių kaip nailonas ir poliesteris), kurie, ištempus, be pradinės elastinės deformacijos stadijos, paprastai patiria didelį plastinį pailgėjimą (negrįžtamą deformaciją), turintį takumo tašką.

santrauka

Stiklo pluoštas, pasižymintis itin -dideliu tempimo stipriu (daug viršijančiu birių stiklų, organinių pluoštų ir lydinių atsparumą), vidutinį elastingumo modulį (didesnį nei organinių pluoštų, bet mažesnį nei metalų) ir itin mažą trūkimo pailgėjimą bei nepriekaištingą elastingumą, įsitvirtino kaip pagrindinės sutvirtinančios medžiagos, skirtos didelio našumo -kompozitinėms medžiagoms. Šis unikalus mechaninių savybių -didelio stiprumo, didelio standumo ir trapios lūžimo- derinys leidžia efektyviai atlaikyti kompozitinių medžiagų apkrovas, todėl galutiniams produktams, pvz., automobilių dalims, vėjo turbinų mentėms, laivams ir sporto įrangai, yra būtina mechaninė pagalba. Šių mechaninių savybių supratimas ir valdymas yra būtinas norint optimizuoti kompozicinių medžiagų dizainą ir užtikrinti jų konstrukcijos patikimumą.