聚合物基复合材料的力学性能.ppt
《聚合物基复合材料的力学性能.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《聚合物基复合材料的力学性能.ppt(29页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第第12章章 聚合物基复合材聚合物基复合材料的力学性能料的力学性能 12.1 绪论绪论v一、复合材料的一、复合材料的力学性能力学性能 (1)拉伸强度、拉伸模量、泊松比;)拉伸强度、拉伸模量、泊松比;(2)压缩强度、压缩模量;)压缩强度、压缩模量;(3)弯曲强度、弯曲模量;)弯曲强度、弯曲模量;(4)剪切强度、剪切模虽、层间剪切强度、断纹剪切强)剪切强度、剪切模虽、层间剪切强度、断纹剪切强 度、纵横剪切强度;度、纵横剪切强度;(5)冲击强度(或冲击韧性);)冲击强度(或冲击韧性);(6)硬度、巴氏硬度、邵氏硬度;)硬度、巴氏硬度、邵氏硬度;(7)摩擦系数;)摩擦系数;(8)磨损率。)磨损率。12
2、/28/20222v二、二、CM的的物理性能物理性能 (1)线膨胀系数;()线膨胀系数;(2)导热系数;()导热系数;(3)平均比热;()平均比热;(4)马丁耐热、热变形温度;(马丁耐热、热变形温度;(5)热机械曲线;()热机械曲线;(6)体积电阻)体积电阻系数与表面电阻系数;(系数与表面电阻系数;(7)介电系数与介质损耗角正切;)介电系数与介质损耗角正切;(8)击穿电压、介电强度和耐电压;()击穿电压、介电强度和耐电压;(9)耐电弧;()耐电弧;(10)耐温指数;(耐温指数;(11)折光率、透光率和雾度。复合材料的稳定)折光率、透光率和雾度。复合材料的稳定性(性(12)耐燃烧性、氧指数;()
3、耐燃烧性、氧指数;(13)热稳定性;()热稳定性;(14)吸)吸水性;(水性;(15)耐化学腐蚀性;()耐化学腐蚀性;(16)大气老化、加速大气老)大气老化、加速大气老化、湿热老化、盐雾腐蚀老化;(化、湿热老化、盐雾腐蚀老化;(17)霉菌腐蚀。)霉菌腐蚀。12/28/20223v三、影响三、影响polymer CM力学性能的力学性能的因素因素:试验方法试验方法,还取决于,还取决于树脂基体树脂基体、增强材料增强材料及其及其界面界面的粘的粘结状况结状况.在给出其力学性能数据时,要详细说明原材料的数在给出其力学性能数据时,要详细说明原材料的数据和成型工艺参数,如树脂据和成型工艺参数,如树脂基体的结构
4、基体的结构、组成组成、配比配比以及制以及制成树脂浇铸体的基本力学性能数据,成树脂浇铸体的基本力学性能数据,纤维直径纤维直径、捻度捻度、支数支数、股数股数、织物厚度织物厚度、经纬密度经纬密度、热处理热处理、表面化学处理前后的、表面化学处理前后的经纬向弧度、经纬向弧度、成型工艺方法成型工艺方法、温湿度温湿度、树脂含量树脂含量、固化条件固化条件(温度、压力、时间)、后期(温度、压力、时间)、后期热处理热处理、固化度固化度等。等。12/28/2022412.2 CM力学性能测试力学性能测试v12.2.1 拉伸拉伸 最基本的一种力学性能试验方法。适用于测定最基本的一种力学性能试验方法。适用于测定玻璃纤维
5、织玻璃纤维织物增强塑料板材物增强塑料板材和和短切玻璃纤维增强塑料短切玻璃纤维增强塑料的拉伸性能,包括的拉伸性能,包括拉伸强度拉伸强度、弹性模量弹性模量、泊松比泊松比、伸长率伸长率、应力应力-应变应变曲线等。曲线等。在规定的温度、湿度和试验速度下,在试详上沿纵轴方在规定的温度、湿度和试验速度下,在试详上沿纵轴方向施加拉伸裁荷使其破坏,此时材料的性能指标如下:向施加拉伸裁荷使其破坏,此时材料的性能指标如下:1.拉伸强度拉伸强度 i拉伸强度,拉伸强度,MPa;p破坏载荷(或最大载荷),破坏载荷(或最大载荷),N;b试样宽度,试样宽度,cm;h试样厚度,试样厚度,cm。12/28/20225 2.拉伸
6、断裂伸长率拉伸断裂伸长率i试样拉伸断裂伸长率,试样拉伸断裂伸长率,%;Lb试样断裂时标距式试样断裂时标距式L0内伸长量,内伸长量,cm;L0测量的标距,测量的标距,cm。3.拉伸弹性模量拉伸弹性模量Ei拉伸弹性模量,拉伸弹性模量,MPa;P载荷载荷变形曲线上初始直线段的载荷增量,变形曲线上初始直线段的载荷增量,N;L与载荷增量与载荷增量P对应的标距对应的标距L0内的变形增量,内的变形增量,cm。12/28/20226 4.泊松比泊松比泊松比;泊松比;1、2:分别为载荷增量:分别为载荷增量P对应的纵对应的纵 向应变和横向应变。向应变和横向应变。L1、L2分别为纵向和横向的测量标距,分别为纵向和横
7、向的测量标距,cm;L1、L2分别为与载荷增量分别为与载荷增量P对应的标距对应的标距 L1和和L2得变形增量,得变形增量,cm。12/28/20227 5.拉伸应力拉伸应力-应变曲线图应变曲线图 玻璃纤维增强塑料该曲线由玻璃纤维增强塑料该曲线由折线折线组成,折线的组成,折线的拐点拐点出现出现在强度极限的在强度极限的三分之一三分之一处附近,试样拉伸过程达到此处时,处附近,试样拉伸过程达到此处时,可听到有可听到有开裂声开裂声,并伴随在试样表面上出现,并伴随在试样表面上出现白斑白斑。由于折线。由于折线的存在,就形成了所谓的存在,就形成了所谓第一弹性模量第一弹性模量和和第二弹性摸量第二弹性摸量。第二第
8、二弹性模量是复合材料的特点弹性模量是复合材料的特点,由于在受力状况下,由于在受力状况下树脂和纤维树脂和纤维延伸率不同延伸率不同,在界面处出现开裂(热固性树脂延伸率仅,在界面处出现开裂(热固性树脂延伸率仅1%左右,玻璃纤维延伸率:有碱纤维为左右,玻璃纤维延伸率:有碱纤维为2.7,无碱纤维为,无碱纤维为3%),有),有缺陷的纤维先断裂缺陷的纤维先断裂,使纤维总数,使纤维总数少于起始少于起始状态,状态,相应每根纤维上相应每根纤维上受力增加受力增加,形变也就增加。,形变也就增加。12/28/20228v12.2.2 压缩压缩 常温下对标准试样的常温下对标准试样的两端两端施加施加均匀的、连续的轴向静均匀
9、的、连续的轴向静压缩压缩载荷。直至破坏或达到最大载荷时,求得载荷。直至破坏或达到最大载荷时,求得压缩性能压缩性能参数。试验方法参数。试验方法GB144883。1.压缩强度:压缩强度:试样直至破坏或达到最大载荷时所受的最大试样直至破坏或达到最大载荷时所受的最大压缩应力压缩应力 c压缩强变,压缩强变,Mpa;P破坏或最大载荷,破坏或最大载荷,N;F试样横截面积,试样横截面积,cm2。2.压缩弹性模量:压缩弹性模量:在比例极限范围内应力和应变之比。在比例极限范围内应力和应变之比。Ef弯曲弹性模量,弯曲弹性模量,MPa;P载荷载荷挠度曲线上初始直线段的载荷增量,挠度曲线上初始直线段的载荷增量,N;f与
10、载荷增量与载荷增量 P对应的跨距中点处的挠度增量,对应的跨距中点处的挠度增量,cm。12/28/20229v12.2.3弯曲试验弯曲试验 试验方法试验方法GB1440-83,包括,包括弯曲强度弯曲强度、弯曲弹性模量弯曲弹性模量、规定挠度下的规定挠度下的弯曲应力弯曲应力、弯曲载荷弯曲载荷-挠度挠度曲线。曲线。1.弯曲强度弯曲强度:采用简支梁,将试样放在两支点上,在两点:采用简支梁,将试样放在两支点上,在两点间的试样上施加集中载荷,使试样变形直至破坏时的强间的试样上施加集中载荷,使试样变形直至破坏时的强度为弯曲强度。度为弯曲强度。f f-弯曲强度,弯曲强度,P-破坏载荷(或破坏载荷,或挠度为破坏载
11、荷(或破坏载荷,或挠度为1.5倍试样厚度时的载倍试样厚度时的载 荷),荷),N;L-跨距,跨距,cm;B、h-试样宽度和厚度,试样宽度和厚度,cm;12/28/2022102、弯曲弹性模量、弯曲弹性模量:在比例极限内应力与应变比值。:在比例极限内应力与应变比值。Ef:弯曲弹性模量,:弯曲弹性模量,MPaPP:载荷:载荷-挠度曲线上初始直线段的载荷增量,挠度曲线上初始直线段的载荷增量,N Nf:与载荷增量:与载荷增量P对应的跨距中点处的挠度增量,对应的跨距中点处的挠度增量,cm12/28/202211v12.2.4 剪切剪切 单面剪切、双面剪切、拉伸剪切、压缩剪切、弯曲剪切等。单面剪切、双面剪切
12、、拉伸剪切、压缩剪切、弯曲剪切等。(GB1450.I-83)1.剪切强度剪切强度:试样在剪切力作用下破坏时单位面积上所能承受试样在剪切力作用下破坏时单位面积上所能承受 的载荷值。的载荷值。单面剪切强度单面剪切强度双面剪切强度双面剪切强度 Pb破坏载荷,破坏载荷,N;b、h试样受剪面宽度、高度,试样受剪面宽度、高度,cm;s层间剪切层间剪切强度,强度,MPa。层间剪切强度:层压材料中沿层间单位面积上所能承受的层间剪切强度:层压材料中沿层间单位面积上所能承受的 最大剪切载荷,最大剪切载荷,MPa断纹剪切强度:沿垂直于板面的方向剪断的剪切强度,断纹剪切强度:沿垂直于板面的方向剪断的剪切强度,MPa剪
13、切弹性模量:材料在比例极限内剪应力与剪应变之比。剪切弹性模量:材料在比例极限内剪应力与剪应变之比。12/28/202212v12.2.5 冲击冲击 衡量复合材料在经受高速冲击状态下的衡量复合材料在经受高速冲击状态下的韧性韧性或对断裂的抵或对断裂的抵抗能力的试验方法。抗能力的试验方法。三种:摆锤式三种:摆锤式冲击试验(包括简支梁型和悬臂梁型);冲击试验(包括简支梁型和悬臂梁型);落球式落球式冲击试验;冲击试验;高速拉伸高速拉伸冲击试验。冲击试验。1、简支梁型:、简支梁型:由于摆锤式试验方法简单方便,所以在材料质由于摆锤式试验方法简单方便,所以在材料质量控制、筛选等方面使用较多量控制、筛选等方面使
14、用较多12/28/202213v落球式落球式冲击试验:把球、标准的重锤或投掷枪由已知高度落冲击试验:把球、标准的重锤或投掷枪由已知高度落在试棒或试片上,测定使试棒或试片刚刚够破裂所需能量的在试棒或试片上,测定使试棒或试片刚刚够破裂所需能量的一种方法。这种方法与摆锤式试验相比表现出与实地试验有一种方法。这种方法与摆锤式试验相比表现出与实地试验有很好的相关性。但缺点是如果想把某种材料与其他材料进行很好的相关性。但缺点是如果想把某种材料与其他材料进行比较,或者需改变重球质量,或者改变落下高度,十分不方比较,或者需改变重球质量,或者改变落下高度,十分不方便。便。v高速拉伸应力高速拉伸应力应变应变:应力
15、:应力应变曲线下方的面积与使材料应变曲线下方的面积与使材料破坏所需的能量成正比。如果试验是以相当高的速度进行,破坏所需的能量成正比。如果试验是以相当高的速度进行,这个面积就变成与冲击强度相等。这个面积就变成与冲击强度相等。12/28/202214v12.2.6 硬度硬度 硬度:抵抗其它较硬物体的压入性能,是材料软硬程度硬度:抵抗其它较硬物体的压入性能,是材料软硬程度的有条件性的定量反映。通过硬度的测量还可间接了解其他的有条件性的定量反映。通过硬度的测量还可间接了解其他力学性能,如力学性能,如磨耗、拉伸强度磨耗、拉伸强度等。等。对于纤维增强塑料,可用硬度对于纤维增强塑料,可用硬度估计热固性树脂基
16、体的固化估计热固性树脂基体的固化程度程度,完全固化的比不完全固化的硬度高完全固化的比不完全固化的硬度高。1.巴氏硬度巴氏硬度(参阅(参阅GB385483)巴氏硬度:压痕硬度,它以特定压头在标准弹簧的压力作用巴氏硬度:压痕硬度,它以特定压头在标准弹簧的压力作用下压入试样,以压痕的深浅来表征试样的硬度。它适用于下压入试样,以压痕的深浅来表征试样的硬度。它适用于测测定纤维增强塑料及其制品的硬度定纤维增强塑料及其制品的硬度,也可用于,也可用于非增强硬塑料非增强硬塑料。2.邵氏硬度邵氏硬度(参阅(参阅G8241283)邵氏硬度分为邵氏邵氏硬度分为邵氏A和邵氏和邵氏D两种。两种。邵氏邵氏A硬度适用于硬度适
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 聚合物 复合材料 力学性能
限制150内