玻璃钢力学性能
5页1、玻璃钢的基本性能力学性能玻璃钢的力学性能突出的一点是比强度高,这是金属材料和其它材料无法相比的。这里,我们要提一下强度的概念。强度通常是指单位面积所能承受的最大荷载,超过这个荷载,材料就 破坏了。强度又分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和剪切强度。例如说聚酯玻璃钢抗拉强度290MPa, 是指每平方厘米截面可承受2900Kg的拉力。玻璃钢轻质高强的性能,来源于较低的树脂密度(浇铸体密度1.27左右)以及玻璃纤维的高抗伸强度(普通钢材的5倍以上)。玻璃钢的密度随着树脂含量的不同而有所不同。从高树脂含量的玻璃毡制品 到低树脂含量的玻璃钢缠绕制品(密度2.2),玻璃钢的密度只有普碳钢的1/4-1/5,比铝还轻1/3左右。 玻璃经高温熔融、快速拉成细丝时,由于比表面积增大,玻璃纤维内部及表面就难以存在大缺陷,所以 玻璃纤维的强度就非常高,常用的是无碱铝硼硅酸盐纤维,其一般性能如表下所示。性能:密度(g/cm3)性能数据:2.53-2.55性能:折射率(25C)折射率(25 C)性能数据:1.454-1.549性能:拉伸强度(MPa)性能数据:100-300性能:介电常数102赫兹性能数据:赫兹性能
2、:拉伸弹性模量(MPa)性能数据: 7000性能:介电常数106赫兹性能数据:6.32性能:断裂时的伸长率()性能数据: 1.5-4性能:介电常数1010赫兹性能数据: 6.11性能性能数据 性能性能数据泊松比(块玻璃)0.22正切损失102赫兹0.0042线膨胀系数C-1 4.8*10-4正切损失1010赫兹0.006比热KJ/(Kg/.K)0.80体积电阻(Q-cm)体积电阻(Q-cm)1011-1013导热系数W/mK)1.0声速m/s声速m/s5500软化温度(C) 850玻璃钢中常用的玻璃纤维直径是8-13p m。近年来各国所用的玻璃纤维趋向于向粗直径发展,通用 的是13 18|!m ,采用池窑拉丝。采用粗直径纤维既不影响玻璃钢的性能,纤维的产量又可以大幅度 提高(因为产量和直径成平方关系)。也有采用直径2 0pm以上的玻璃纤维。玻璃钢所用的玻璃纤维 一般是把单丝并成线或粗纱,或进一步制成织物及做成毡来使用。从下表所得的各种纤维强度比较来看, 玻璃纤维的强度是相当高的。性能:拉伸强度MPa羊毛:-棉纱:34.54亚麻:35尼龙:30-60生丝:44玻纤:100-300钢:50
3、-200性能:延伸率羊毛: 24-28棉纱: 6-12亚麻:-尼龙:15-40生丝:15-86玻纤: 2.5-4钢:-玻璃纤维可按三种方向排列:(一)单向纤维增强的玻璃钢这一类玻璃钢,玻璃纤维定向排列在一个方向,它是用连续纱或单丝片铺层的。在纤维方向上,有很高 的弹性模量和强度,其纤维方向的强度可高达lOOOMPa,但在垂直纤维方向上,其强度很低。只 有严格的单向受力情况下,才使用这类玻璃钢。其纤维体积含量可以高达60%.(二)双向纤维增强的玻璃钢这类玻璃钢是用双向织物铺展的,其玻璃纤维体积含量可达50%。在两个正交的纤维方向上,有较高 的强度。它适用于矩形的平板或薄壳结构物。(三)准各向同性玻璃钢这类玻璃钢是用短切纤维毡或模塑料制成的,制品中各向强度基本接近,纤维体积含量一般小于3 0%, 适用于强度、刚度要求不高或荷载不很清楚而只能要求各向同性的产品。在玻璃钢/复合材料中,力学 性能在相当大的程度上取决于增强材料,有人把它比做是材料的筋骨。古代增强材料主要是麻和棉纤维 以及丝绸类。到了40年代,玻璃纤维开始占增强材料的绝大多数。在此后相当长一段时期里,用玻璃 纤维作增强材料的复合材
4、料(即玻璃钢)仍然占主要地位、但随着工业的发展,不同的时期相继出现了 新的材料,在50年代研制了高模量碳纤维、硼纤维。60年代,又改变了玻璃成分,研究了S及R型 高强玻璃纤维。到了70年代,先后又开发了凯芙拉纤维等。见表下所示。增强材料多品种的开发,为 复合材料的应用开辟了新的领域和广阔的途径。纤维种类:A玻璃纤维密度:2.45拉伸强度极限GPa :3.1拉伸膜量GPa :72比拉伸强度GPa :1.26比膜量GPa :29纤维种类:E玻璃纤维密度: 2.56拉伸强度极限GPa :3.6拉伸膜量GPa :76比拉伸强度GPa :1.40比膜量GPa :29纤维种类:R玻璃纤维密度:2.58拉伸强度极限GPa :4.4拉伸膜量GPa :85比拉伸强度GPa :1.70比膜量GPa :33纤维种类:S玻璃纤维密度: 2.49拉伸强度极限GPa :4.9拉伸膜量GPa :86比拉伸强度GPa :1.8比膜量GPa :34纤维种类:I型高模量碳纤维密度:1.87拉伸强度极限GPa :2.1拉伸膜量GPa :330比拉伸强度GPa :1.12比膜量GPa :176纤维种类:II型高强度碳纤维密度
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