Zobrazení: 0 Autor: Editor webů Publikování Čas: 2025-06-12 Původ: Místo
Pevnost v tahu výztuže ze skleněných vláken je mnohem vyšší než pevnost z vyztužení oceli, ale jeho elastický modul je nižší, což je způsobeno základními rozdíly v jeho složení materiálu, mikrostruktuře a mechanickém mechanismu. Níže je uvedena podrobná analýza z pohledu vědeckých principů:
1 、 Základní mechanismus rozdílu v pevnosti v tahu
Posílení ze skleněných vláken: kovalentní vazby a mechanismus vyztužení vláken
Základna materiálu: výztuž ze skleněných vláken je vyrobena ze skleněných vláken jako výztužná fáze (představující objemu 60% -70%) a jeho základní složkou je síťová struktura oxidu křemičitého (SIO ₂), která tvoří vysokou pevnou mříž prostřednictvím kovalentních vazeb.
Zdroj síly:
Zlomená energie skleněných vláken: zlomeninová energie skleněného vlákna je až 7,0–9,5 kJ/m ², což daleko převyšuje energii zlomenin kovových vazeb v ocelových tyčích (asi 2,5-4,0 kJ/m ²).
Optimalizace uspořádání vláken: Vlákna jsou uspořádána řádně podél axiálního směru a zátěž je účinně přenášena do vláken prostřednictvím pryskyřičné matrice a dosahuje koncentrovaného napětí podél směru vlákna.
Porovnání dat: Pevnost ze skleněných zesílení ze skleněných vláken může dosáhnout 500-900 MPa, zatímco u běžných ocelových vyztužení (HRB400) je 400–600 MPa a vysoce pevnou ocelovou výztuž (HRB600) je pouze 600–750 MPA.
Posílení: Mechanismus posilování kovové vazby a dislokace
Nadace materiálu: Ocelové tyče jsou vyrobeny ze slitiny železa uhlíku, která se tvoří do feritové perlitové struktury prostřednictvím procesů válcování horkých tep nebo za studena. Nesměrná povaha kovových vazeb je obnovuje rovnoměrnou trojrozměrnou kapacitou nesoucí zátěž.
Zdroj síly:
Dislokační pohyb Odolnost: Posílení pevného roztoku atomu uhlíku a perlitová lamelární struktura brání dislokačnímu skluzu, ale zlomeninová energie kovových vazeb omezuje jejich teoretickou horní hranici pevnosti.
Příspěvek plastické deformace: Prodloužení při zlomení ocelových tyčí může dosáhnout 15% -25%. Během stadia plastické deformace je energie absorbována dislokační šíření, ale určitá teoretická síla je obětována.
2 、 Základní mechanismus rozdílu v elastickém modulu
Posílení skleněných vláken: pryskyřičná matice a efekt rozhraní
Matricové modul Omezení: Elastický modul pryskyřičné matrice (jako je epoxidová pryskyřice) je pouze 3-5 GPA, mnohem nižší než 200 GPA ocelové výztuže.
Slabost spojování rozhraní: Síla vazby rozhraní mezi skleněným vláknem a pryskyřicí (obvykle <10 MPa) je mnohem nižší než síla vazby mezi feritem a perlitem v ocelových tyčích a je náchylné pro rozhraní nebo praskání matrice pod napětím.
Křehké charakteristiky: Křivka napětí-napětí ze skleněné výztuže ukazuje lineární zlomeninu, která postrádá výnosovou platformu pro ocelové tyče, což má za následek zjevný elastický modul (40-60 GPA), který je pouze 1/3-2/5 z ocelových tyčí.
Zesílení: Mechanismus kovové vazby a křišťálového skluzu
Esence s vysokou rigiditou: Nesměrná povaha kovových vazeb umožňuje, aby byl systém krystalického skluzu rovnoměrně distribuován do trojrozměrného prostoru, což má za následek vysokou odolnost vůči dislokačnímu pohybu a obdaření ocelových tyčí s vysokým elastickým modulem (200 GPA).
Regulace plastické deformace: Plastická deformace deformace ocelových tyčí uvolňuje lokální koncentraci napětí prostřednictvím dislokačního přeskupení a udržuje stabilitu elastického modulu.
3 、 Inženýrský význam rozdílů v oblasti výkonu
Ocelové tyčinky vyztužené skleněné vlákny
Pevnost v tahu 500-900 MPa (významná výhoda) 400-750 MPa
Elastický modul 40-60 GPA (1/3-2/5 ocelové tyče) 200 GPA
Režim selhání Křehká zlomenina (bez varování) porucha tažného krku (varování)
Platné scénáře: Vysoké požadavky na odolnost proti korozi, lehká, únavová odolnost, plastová deformace a seismická odolnost
4 、 Závěr
Vysoká pevnost v tahu ze vyztužení ze skleněných vláken je způsobena kovalentní strukturou vazby a optimalizovaným uspořádáním vlákna skleněných vláken, zatímco nízký elastický modul je omezen modulem pryskyřičné matrice, nedostatečnou pevností pro rozhraní pro rozhraní vlákniny a materiálovou křehkostí. Tato kombinace charakteristik poskytuje jedinečné výhody v odolnosti proti korozi, lehkých a únavových odolností, ale stále se spoléhá na výztuž o oceli ve strukturách, které vyžadují vysokou rigiditu nebo plastickou deformaci. V budoucnu se očekává, že prostřednictvím technologie úpravy povrchové úpravy nano modifikované nebo vlákna dále posílí elastický modul vyztužení ze skleněných vláken a rozšíří jeho aplikační rozsah.
