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碳纖維特征–抗壓強(qiáng)度、韌性和剛性硬度剛度

發(fā)布時(shí)間: 2023年04月12日

抗壓強(qiáng)度是一種材料在受壓時(shí)受力將其推到一路時(shí)承受載荷的能力。極限強(qiáng)度由纖維斷裂或永世變形時(shí)施加的最大載荷決定。抗壓強(qiáng)度通常采用層壓情勢(shì)的環(huán)氧樹(shù)脂基體。

纖維	抗壓強(qiáng)度 (MPa)
碳纖維	570
芳綸49	190
芳綸29	230
電子玻璃	425

在壓縮方面，凱夫拉比碳纖維或玻璃纖維弱得多。緊張的是，當(dāng)受到側(cè)向襲擊時(shí)，凱夫拉更容易破裂，從而導(dǎo)致纖維產(chǎn)生壓縮應(yīng)變。這并不是說(shuō)不應(yīng)該使用凱夫拉，而是設(shè)計(jì)具有充足覆蓋結(jié)構(gòu)可能看到的需求的層結(jié)構(gòu)。

韌性是材料在應(yīng)力作用下抵抗開(kāi)裂或吸取能量的能力。雖然強(qiáng)度和韌性通常是相干的，但強(qiáng)度測(cè)量是纖維可以承受的最高應(yīng)力，而韌性則是測(cè)量材料在變形前可以承受的應(yīng)力。它也是從測(cè)試開(kāi)始到故障點(diǎn)測(cè)量的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)下的面積。具有較弱強(qiáng)度的纖維仍會(huì)體現(xiàn)出“更堅(jiān)韌”的特征是很常見(jiàn)的。韌性可以表征材料抗委靡和耐磨性的趨勢(shì)。

纖維	韌性 (MPa*m^1/2)
碳纖維 AS4	2.12±0.4
凱夫拉 KM2	6.63±0.61
玻璃纖維	1.08±0.14

凱夫拉是廣泛用于復(fù)合材料的最輕的織物，其韌性也超過(guò)了玻璃纖維和碳纖維。出于這個(gè)緣故原由，凱夫拉纖維被大量用于減振應(yīng)用，并提供比碳纖維或 FG 更好的抗沖擊性。這種韌性也有助于凱夫拉，由于它在重復(fù)加載時(shí)更能抵抗委靡。

剛性/硬度/剛度都以材料在負(fù)載下不變形的能力為特性。它確定某些部件在負(fù)載下是否會(huì)拉伸或移動(dòng)，假如在設(shè)計(jì)關(guān)鍵區(qū)域，承載結(jié)構(gòu)上的緊公差可能是一個(gè)題目。

纖維	碳纖維	芳綸49	芳綸29	S-玻璃	電子玻璃
拉緊％	2.00%	2.40%	3.60%	5.40%	4.8%

假如必要零件在負(fù)載下保持嚴(yán)酷的尺寸公差，碳纖維就是答案。雖然碳纖維在三種類(lèi)型的纖維中具有最高的模量，但碳纖維復(fù)合材料即使在接近其極限強(qiáng)度的情況下加載時(shí)也能保持更嚴(yán)酷的尺寸公差。盡管每一種纖維都被歸類(lèi)為高模量材料，但在接近其極限強(qiáng)度和整個(gè)加載循環(huán)中加載時(shí)，每種纖維的體現(xiàn)都不同。雖然碳纖維只能提供約 2%，但凱夫拉29 和玻璃纖維的拉伸載荷幾乎是碳纖維的兩倍。

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