Rendimiento y análisis de materiales compuestos de fibra de vidrio.

En comparación con el acero, los materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio son más ligeros y tienen una densidad inferior a un tercio de la del acero.Sin embargo, en términos de resistencia, cuando la tensión alcanza los 400 MPa, las barras de acero experimentarán un límite elástico, mientras que la resistencia a la tracción de los materiales compuestos de fibra de vidrio puede alcanzar los 1000-2500 MPa.En comparación con los materiales metálicos tradicionales, los materiales compuestos de fibra de vidrio tienen una estructura heterogénea y una anisotropía obvia, con mecanismos de falla más complejos.La investigación experimental y teórica bajo diferentes tipos de cargas puede proporcionar una comprensión integral de sus propiedades mecánicas, especialmente cuando se aplica en campos como el equipo de defensa nacional y el aeroespacial, lo que requiere una investigación profunda sobre sus características y propiedades mecánicas para satisfacer sus necesidades en el entorno de uso.

A continuación se presentan las propiedades mecánicas y el análisis posterior al daño de los materiales compuestos de fibra de vidrio, proporcionando orientación para la aplicación de este material.

(1) Propiedades de tracción y análisis:

Las investigaciones han demostrado que las propiedades mecánicas de los materiales compuestos de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio muestran que la resistencia a la tracción en la dirección paralela del material es mucho mayor que en la dirección vertical de la fibra.Por lo tanto, en el uso práctico, la dirección de la fibra de vidrio debe mantenerse lo más consistente posible con la dirección de tracción, aprovechando plenamente sus excelentes propiedades de tracción.En comparación con el acero, la resistencia a la tracción es significativamente mayor, pero la densidad es mucho menor que la del acero.Se puede ver que las propiedades mecánicas integrales de los materiales compuestos de fibra de vidrio son relativamente altas.

Las investigaciones han demostrado que aumentar la cantidad de fibra de vidrio agregada a los materiales compuestos termoplásticos aumenta gradualmente la resistencia a la tracción del material compuesto.La razón principal es que a medida que aumenta el contenido de fibra de vidrio, más fibras de vidrio en el material compuesto están sujetas a fuerzas externas.Al mismo tiempo, debido al aumento en el número de fibras de vidrio, la matriz de resina entre las fibras de vidrio se vuelve más delgada, lo que favorece la construcción de marcos reforzados con fibra de vidrio.Por lo tanto, el aumento en el contenido de fibra de vidrio hace que se transmita más tensión de la resina a la fibra de vidrio en materiales compuestos bajo cargas externas, mejorando efectivamente sus propiedades de tracción.

La investigación sobre pruebas de tracción de materiales compuestos de poliéster insaturado con fibra de vidrio ha demostrado que el modo de falla de los materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio es la falla combinada de las fibras y la matriz de resina a través de microscopía electrónica de barrido de la sección de tracción.La superficie de fractura muestra que una gran cantidad de fibras de vidrio se desprenden de la matriz de resina en la sección de tracción, y la superficie de las fibras de vidrio extraídas de la matriz de resina es lisa y limpia, con muy pocos fragmentos de resina adheridos a la superficie. De las fibras de vidrio, el rendimiento es fractura frágil.Al mejorar la interfaz de conexión entre las fibras de vidrio y la resina, se mejora la capacidad de incrustación de ambas.En la sección de tracción se pueden observar la mayoría de los fragmentos de resina de la matriz con mayor unión de fibras de vidrio.Una observación más ampliada muestra que una gran cantidad de resina de matriz se une a la superficie de las fibras de vidrio extraídas y presenta una disposición similar a un peine.La superficie de fractura muestra una fractura dúctil, que puede lograr mejores propiedades mecánicas.

(2) Rendimiento y análisis de flexión:

Se realizaron pruebas de fatiga por flexión en tres puntos en placas unidireccionales y cuerpos de fundición de resina de materiales compuestos de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio.Los resultados mostraron que la rigidez a la flexión de los dos continuó disminuyendo con el aumento de los tiempos de fatiga.Sin embargo, la rigidez a la flexión de las placas unidireccionales reforzadas con fibra de vidrio fue mucho mayor que la de los cuerpos fundidos, y la tasa de disminución de la rigidez a la flexión fue más lenta.Hubo más tiempos de fatiga en las grietas que aparecieron con el tiempo, lo que indica que la fibra de vidrio tiene un efecto mejorado en el rendimiento de flexión de la matriz.

Con la introducción de fibras de vidrio y el aumento gradual de la fracción de volumen, la resistencia a la flexión de los materiales compuestos también aumenta en consecuencia.Cuando la fracción de volumen de fibra es del 50%, su resistencia a la flexión es la más alta, que es un 21,3% mayor que la resistencia original.Sin embargo, cuando la fracción de volumen de fibra es del 80%, la resistencia a la flexión de los materiales compuestos muestra una disminución significativa, que es menor que la resistencia de la muestra sin fibra.En general, se cree que la baja resistencia del material puede deberse a microfisuras y huecos internos que bloquean la transferencia efectiva de carga a través de la matriz a las fibras y, bajo fuerzas externas, las microfisuras se expanden rápidamente para formar fallas y, en última instancia, causan daños. La unión de interfaz de este material compuesto de fibra de vidrio se basa principalmente en el flujo viscoso de la matriz de fibra de vidrio a altas temperaturas para envolver las fibras, y el exceso de fibras de vidrio dificulta en gran medida el flujo viscoso de la matriz, causando un cierto grado de daño a la continuidad entre las interfaces.

(3) Rendimiento de resistencia a la penetración:

El uso de materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio de alta resistencia para la cara y la parte posterior de la armadura de reacción tiene una mejor resistencia a la penetración en comparación con el acero de aleación tradicional.En comparación con el acero aleado, los materiales compuestos de fibra de vidrio para la cara y la parte posterior de la armadura de reacción explosiva tienen fragmentos residuales más pequeños después de la detonación, sin ninguna capacidad de destrucción, y pueden eliminar parcialmente el efecto letal secundario de la armadura de reacción explosiva.