纤维强化复合材料的强度

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册上》第674页（683字）

工程塑料经纤维加强后，其强度有明显提高，如图2．4－1所示。最常用的是玻璃纤维。用玻璃纤维加强塑料的机械性能见表2．4－7。

图2．4－1 用玻璃纤维(不同百分数)加强的聚丙稀复合材料的瞬态拉伸强度

表2．4－7 玻璃纤维加强的热塑性塑料的瞬态拉伸强度

复合材料的性能，取决于基体与纤维的相对性能、基体与纤维的相对比例、纤维的长度以及纤维在基体中的几何排列形式四因素。基体可以是热塑性塑料，也可以是树脂、金属等。纤维除玻璃外，也可以是金属、碳、硼等。

使用复合材料时应注意两点。一是复合材料的各向异性非常明显，应将纤维方向顺应应力最大的方向，以得到材料的最有效利用。第二是复合材料虽有高的抗拉强度，但其刚度较差(碳、硼纤维复合材料例外)。例如，玻璃纤维的强度虽然与钢丝相近，但其弹性模量E值比钢的低得多，接近于铝的E值。所以，在设计中使用GFRP(玻璃纤维加强塑料)材料时，受约束的一般是其刚度，而不是其强度。几种纤维和部分复合材料的强度及刚度列于表2．4－8。

表2．4－8 几种纤维和复合材料的性能

注：①GFRP是玻璃纤维加强塑料。

②CFRP是碳纤维加强塑料。