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玻璃鋼實(shí)用技術(shù)-玻璃纖維的基本力學(xué)性能-技術(shù)普
瀏覽:0 發(fā)布日期:2018/11/23 11:06:50

       玻璃鋼的基本力學(xué)性能是設計玻璃鋼產(chǎn)品所必須掌握的基本資料,在玻璃鋼材料中,玻璃纖維是承受荷載的主要成分,樹(shù)脂的作用是傳遞應力和支撐、固定纖維,因此它的力學(xué)性能取決于纖維和樹(shù)脂的力學(xué)性能,取決于它們的含量比、增強方式及這兩種材料之間的界面狀態(tài)。界面狀態(tài)是一個(gè)比較復雜的影響因素,它對玻璃鋼性能的影響程度,目前還無(wú)法作出定量評價(jià)。 


玻璃纖維的基本力學(xué)性能 


如果不加特別說(shuō)明,我們一般都是討論常溫和靜荷載條件下纖維和樹(shù)脂的力學(xué)性能,如彈性模量、強度極限等。 


大家知道,平板玻璃的強度是比較低的,拉伸強度約為69兆帕(700公斤/厘米2),而玻璃纖維的實(shí)驗室強度最高可達7250兆帕(74000公斤/厘米2),這是由于玻璃纖維只有 


很小橫截面積,它存在塊陷(如微裂紋)的可能性要比塊體材料小得多,所以纖維在其長(cháng)度方向的強度比塊體材料高得多,表2-1列舉了各種玻璃纖維與A3鋼性能的比較,E玻璃 


纖維是無(wú)堿纖維,耐熱性與電絕線(xiàn)性好;S玻璃纖維是高強高彈纖維;C玻璃纖維是中堿纖維;A玻璃纖維是有堿纖維。 


纖維的測試強度以拉斷力計量,根據拉斷力的大小計算拉伸強度,按照支數定義可以計算出纖維的橫截面積來(lái): 


各種玻璃纖維與A3鋼的性能比較(表2-1) 

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①系塊玻璃測驗結果 


1克重=支數×100×橫截面積×密度 


橫截面積=1克/支數×100×密度(厘米2) 


(2-1) 


知道了橫截面積和拉斷力,就可以計算撿伸強度: 


拉伸強度=拉斷力/橫截面積 (2-2) 


纖維強度的測試要在專(zhuān)門(mén)的小型試驗機上才能進(jìn)行,如果沒(méi)有這種試驗機,也可以在小噸位的萬(wàn)能試驗機上進(jìn)行,這時(shí)需要將布沿經(jīng)向和緯向裁成25xl100(毫米)的布條試件,只要知道編織布的并股紗的支數及25毫米寬度上股紗根數和布條試件的拉斷力,就可以計算出玻璃纖維的拉伸強度。 




從國產(chǎn)的玻璃布和股紗所測得的玻璃纖維強度來(lái)看,高的達2670兆帕(17000公斤力/厘米2)以上,低的達1080兆帕(11000公斤力/厘米2), 所以在評價(jià)玻璃鋼的實(shí)驗室強度時(shí)可以取玻璃纖維的平均拉伸強度為l570兆帕(16000公斤力/厘米2),在結構設計時(shí)可以取980~1270兆帕(10000~13000公斤力/厘米2)為玻璃纖維的設計強度。 


玻璃纖維的拉伸強度不僅和拉絲工藝有密切關(guān)系,而且和纖維直徑與長(cháng)度有關(guān),直徑越小,強度越高,當直徑大于20微米時(shí),纖維的強度就趨于穩定了。長(cháng)的纖維比短的纖維強度要低,因為直徑大的,或長(cháng)度長(cháng)的纖維表面存在的裂紋要多些;玻璃纖維的化學(xué)成分不同,拉伸強度也不同,纖維含堿量越高,強度越低,因為水和濕氣的侵蝕析堿形成了表面缺陷。 


玻璃纖維的彈性模量一般用測定單向玻璃鋼的彈性模量來(lái)?yè)Q算,也可以用單絲來(lái)測定,在工程上可以取玻璃纖維的彈性模量為6.9~7.4×104兆帕(7~7.5×105公斤力/厘米2)。 


通過(guò)實(shí)驗,可以繪出玻璃纖維的應力-應變曲線(xiàn),如圖2-1所示,由圖可知,纖維直到斷裂,應力和應變呈直線(xiàn)關(guān)系,而股紗的應力-應變曲線(xiàn)呈現一些曲折,這是因為股紗受力后,較弱的纖維或先受力的纖維先斷裂,然后由未斷裂的纖維承力直到斷裂。 


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