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玻璃鋼實用技術-玻璃纖維的基本力學性能-技術普
瀏覽:0 發布日期:2018-11-23 11:06:50

       玻璃鋼的基本力學性能是設計玻璃鋼產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,樹脂的作用是傳遞應力和支撐、固定纖維,因此它的力學性能取決于纖維和樹脂的力學性能,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。界面狀態是一個比較復雜的影響因素,它對玻璃鋼性能的影響程度,目前還無法作出定量評價。 


玻璃纖維的基本力學性能 


如果不加特別說明,我們一般都是討論常溫和靜荷載條件下纖維和樹脂的力學性能,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 


纖維是無堿纖維,耐熱性與電絕線性好;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: 


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門的小型試驗機上才能進行,如果沒有這種試驗機,也可以在小噸位的萬能試驗機上進行,這時需要將布沿經向和緯向裁成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。 




從國產的玻璃布和股紗所測得的玻璃纖維強度來看,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), 所以在評價玻璃鋼的實驗室強度時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系,而且和纖維直徑與長度有關,直徑越小,強度越高,當直徑大于20微米時,纖維的強度就趨于穩定了。長的纖維比短的纖維強度要低,因為直徑大的,或長度長的纖維表面存在的裂紋要多些;玻璃纖維的化學成分不同,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換算,也可以用單絲來測定,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)。 


通過實驗,可以繪出玻璃纖維的應力-應變曲線,如圖2-1所示,由圖可知,纖維直到斷裂,應力和應變呈直線關系,而股紗的應力-應變曲線呈現一些曲折,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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