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碳纤维特性–抗压强度、韧性和刚性/硬度/刚度
发布时间:2021-11-24 16:48 | 浏览次数:


抗压强度是一种材料在受压时受力将其推到一起时承受载荷的能力。极限强度由纤维断裂或永久变形时施加的最大载荷决定。抗压强度通常采用层压形式的环氧树脂基体。
 
纤维
抗压强度 (MPa)
碳纤维
570
芳纶49
190
芳纶29
230
电子玻璃
425
在压缩方面,凯夫拉比碳纤维或玻璃纤维弱得多。重要的是,当受到侧向打击时,凯夫拉更容易破裂,从而导致纤维产生压缩应变。这并不是说不应该使用凯夫拉,而是设计具有足够覆盖结构可能看到的需求的层结构。
韧性是材料在应力作用下抵抗开裂或吸收能量的能力。虽然强度和韧性通常是相关的,但强度测量是纤维可以承受的最高应力,而韧性则是测量材料在变形前可以承受的应力。它也是从测试开始到故障点测量的应力应变曲线下的面积。具有较弱强度的纤维仍会表现出“更坚韧”的特性是很常见的。韧性可以表征材料抗疲劳和耐磨性的趋势。
纤维
韧性 (MPa*m^1/2)
碳纤维 AS4
2.12±0.4
凯夫拉 KM2
6.63±0.61
玻璃纤维
1.08±0.14
 
凯夫拉是广泛用于复合材料的最轻的织物,其韧性也超过了玻璃纤维和碳纤维。出于这个原因,凯夫拉纤维被大量用于减振应用,并提供比碳纤维或 FG 更好的抗冲击性。这种韧性也有助于凯夫拉,因为它在重复加载时更能抵抗疲劳。
刚性/硬度/刚度都以材料在负载下不变形的能力为特征。它确定某些部件在负载下是否会拉伸或移动,如果在设计关键区域,承载结构上的紧公差可能是一个问题。
纤维
碳纤维
芳纶49
芳纶29
S-玻璃
电子玻璃
拉紧 %
2.00%
2.40%
3.60%
5.40%
4.8%
如果需要零件在负载下保持严格的尺寸公差,碳纤维就是答案。虽然碳纤维在三种类型的纤维中具有最高的模量,但碳纤维复合材料即使在接近其极限强度的情况下加载时也能保持更严格的尺寸公差。尽管每一种纤维都被归类为高模量材料,但在接近其极限强度和整个加载循环中加载时,每种纤维的表现都不同。虽然碳纤维只能提供约 2%,但凯夫拉29 和玻璃纤维的拉伸载荷几乎是碳纤维的两倍。
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