Weergaven: 0 Auteur: Site Editor Publiceren Tijd: 2025-06-12 Oorsprong: Site
De treksterkte van het versterking van glasvezel is veel hoger dan die van stalen versterking, maar de elastische modulus is lager, wat te wijten is aan de essentiële verschillen in de materiaalsamenstelling, microstructuur en mechanisch mechanisme. Hieronder is een gedetailleerde analyse vanuit het perspectief van wetenschappelijke principes:
1 、 Het kernmechanisme van het verschil in treksterkte
Fiberglas -versterking: covalente bindingen en vezelwapeningmechanisme
Materiaalbasis: glasvezelversterking is gemaakt van glasvezel als de versterkingsfase (goed voor 60% -70% per volume), en de kerncomponent is een silica -netwerkstructuur (SIO ₂), die een hoogwaardig rooster vormt door covalente bindingen.
Krachtbron:
De breuksenergie van glasvezel: de breuksenergie van glasvezels is zo hoog als 7,0-9,5 kJ/m ², ver boven de breuksenergie van metaalbindingen in stalen staven (ongeveer 2,5-4,0 kJ/m ²).
Optimalisatie van vezels: vezels worden op een ordelijke manier langs de axiale richting gerangschikt en de belasting wordt efficiënt overgebracht naar de vezels door de harsmatrix, waardoor geconcentreerde spanning langs de vezelrichting wordt bereikt.
Gegevensvergelijking: de treksterkte van het versterking van glasvezel kan 500-900 MPa bereiken, terwijl die van gewone staalversterking (HRB400) 400-600 MPa is en hoge sterkte staalversterking (HRB600) slechts 600-750 MPa is.
Versterking: metaalbinding en dislocatieversterkingsmechanisme
Materiële fundering: stalen staven zijn gemaakt van Iron Carbon -legering, die wordt gevormd in een ferrietpearlietstructuur door middel van warm rollende of koude tekenprocessen. De niet-directionele aard van metaalbindingen schenkt ze met een uniforme driedimensionale belastingdragende capaciteit.
Krachtbron:
Dislocatiebewegingsweerstand: koolstofatoom vaste oplossingversterking en pearlietlamellaire structuur belemmeren dislocatie -slip, maar de breuksenergie van metaalbindingen beperkt hun bovengrens van hun theoretische sterkte.
Bijdrage van plastische vervorming: de verlenging bij de pauze van stalen staven kan 15% -25% bereiken. Tijdens de plastische vervormingsfase wordt energie geabsorbeerd door dislocatie -voortplanting, maar een theoretische sterkte wordt opgeofferd.
2 、 Het kernmechanisme van het verschil in elastische modulus
Fiberglas -versterking: harsmatrix en interface -effect
Matrixmodulusbeperking: de elastische modulus van harsmatrix (zoals epoxyhars) is slechts 3-5 GPA, veel lager dan de 200 GPA staalwapening.
Zwakte van interface -binding: de interface -bindingssterkte tussen glasvezel en hars (meestal <10 MPa) is veel lager dan de bindingssterkte tussen ferriet en pearliet in stalen staven, en het is vatbaar voor interface debonding of matrix kraken onder stress.
Brosse kenmerken: de stress-rekcurve van de wapening van glasvezel vertoont lineaire breuk, zonder een opbrengstplatform voor stalen staven, wat resulteert in een schijnbare elastische modulus (40-60 GPa) die slechts 1/3-2/5 van die van stalen balken is.
Versterking: metaalbinding en kristal slipmechanisme
Hoge stijfheid Essentie: de niet-directionele aard van metaalbindingen maakt het mogelijk om het kristalslipsysteem uniform te verdeeld worden in driedimensionale ruimte, wat resulteert in een hoge weerstand tegen dislocatiebeweging en stalen staven met hoge elastische modulus (200 GPa).
Plastic vervormingsregeling: de plastic vervormingsfase van stalen staven geeft de lokale spanningsconcentratie vrij door herschikking van dislocatie, waardoor de stabiliteit van de elastische modulus wordt gehandhaafd.
3 、 De technische betekenis van prestatieverschillen
Karakteristieke glasvezelversterkte stalen staven
Treksterkte 500-900 MPa (aanzienlijk voordeel) 400-750 MPa
Elastische modulus 40-60 GPA (1/3-2/5 stalen staven) 200 GPA
Faalmodus Brosse breuk (geen waarschuwing) String Ductile Failure (WAARSCHUWING)
Toepasselijke scenario's: hoge vereisten voor corrosieweerstand, lichtgewicht, vermoeidheidsweerstand, plastische vervorming en seismische weerstand
4 、 Conclusie
De hoge treksterkte van glasvezelversterking is te wijten aan de covalente bindingsstructuur en geoptimaliseerde vezelopstelling van glasvezels, terwijl de lage elastische modulus wordt beperkt door de modulus van de harsmatrix, onvoldoende vezelmatrix -interface -bindingssterkte en materiële brosheid. Deze combinatie van kenmerken geeft het unieke voordelen in corrosieweerstand, lichtgewicht en vermoeidheidsweerstandscenario's, maar het is nog steeds afhankelijk van staalversterking in structuren die een hoge stijfheid of plastische vervorming vereisen. In de toekomst, via Nano -gemodificeerde hars- of vezeloppervlakbehandelingstechnologie, wordt verwacht dat deze de elastische modulus van glasvezelversterking verder zal verbeteren en het toepassingsbereik ervan zal uitbreiden.
