Comparés à l'acier, les matériaux composites renforcés de fibres de verre sont plus légers et ont une densité inférieure à un tiers de celle de l'acier.Cependant, en termes de résistance, lorsque la contrainte atteint 400 MPa, les barres d'acier subiront une limite d'élasticité, tandis que la résistance à la traction des matériaux composites en fibre de verre peut atteindre 1 000 à 2 500 MPa.Par rapport aux matériaux métalliques traditionnels, les matériaux composites en fibre de verre ont une structure hétérogène et une anisotropie évidente, avec des mécanismes de rupture plus complexes.La recherche expérimentale et théorique sous différents types de charges peut fournir une compréhension globale de leurs propriétés mécaniques, en particulier lorsqu'elles sont appliquées dans des domaines tels que les équipements de défense nationale et l'aérospatiale, ce qui nécessite des recherches approfondies sur leurs caractéristiques et propriétés mécaniques pour répondre à leurs besoins dans le domaine. environnement d'utilisation.
Ce qui suit présente les propriétés mécaniques et l'analyse après dommage des matériaux composites en fibre de verre, fournissant des conseils pour l'application de ce matériau.
(1) Propriétés de traction et analyse :
La recherche a montré que les propriétés mécaniques des matériaux composites en résine époxy renforcée de fibres de verre montrent que la résistance à la traction dans la direction parallèle du matériau est bien supérieure à celle dans la direction verticale de la fibre.Par conséquent, dans la pratique, la direction de la fibre de verre doit être maintenue aussi cohérente que possible avec la direction de traction, en utilisant pleinement ses excellentes propriétés de traction.Par rapport à l'acier, la résistance à la traction est nettement plus élevée, mais la densité est bien inférieure à celle de l'acier.On peut voir que les propriétés mécaniques globales des matériaux composites en fibre de verre sont relativement élevées.
Des recherches ont montré que l'augmentation de la quantité de fibre de verre ajoutée aux matériaux composites thermoplastiques augmente progressivement la résistance à la traction du matériau composite.La raison principale est que, à mesure que la teneur en fibres de verre augmente, davantage de fibres de verre dans le matériau composite sont soumises à des forces externes.Dans le même temps, en raison de l'augmentation du nombre de fibres de verre, la matrice de résine entre les fibres de verre devient plus fine, ce qui est plus propice à la construction de cadres renforcés de fibres de verre.Par conséquent, l'augmentation de la teneur en fibre de verre entraîne la transmission d'une plus grande contrainte de la résine à la fibre de verre dans les matériaux composites sous des charges externes, améliorant ainsi efficacement leurs propriétés de traction.
Des recherches sur les essais de traction des matériaux composites polyester insaturés en fibres de verre ont montré que le mode de défaillance des matériaux composites renforcés de fibres de verre est la défaillance combinée des fibres et de la matrice de résine par microscopie électronique à balayage de la section de traction.La surface de fracture montre qu'un grand nombre de fibres de verre sont extraites de la matrice de résine sur la section de traction, et que la surface des fibres de verre extraites de la matrice de résine est lisse et propre, avec très peu de fragments de résine adhérant à la surface. des fibres de verre, la performance est une rupture fragile.En améliorant l'interface de connexion entre les fibres de verre et la résine, la capacité d'intégration des deux est améliorée.Sur la section de traction, la plupart des fragments de résine matricielle avec davantage de liaisons de fibres de verre sont visibles.Une observation avec un grossissement supplémentaire montre qu'un grand nombre de résine matricielle se lie à la surface des fibres de verre extraites et présente un agencement en forme de peigne.La surface de fracture présente une fracture ductile, qui permet d'obtenir de meilleures propriétés mécaniques.
(2) Performances de flexion et analyse :
Des essais de fatigue par flexion en trois points ont été réalisés sur des plaques unidirectionnelles et des corps de moulage en résine de matériaux composites à base de résine époxy renforcée de fibres de verre.Les résultats ont montré que la rigidité en flexion des deux systèmes continuait à diminuer avec l’augmentation des temps de fatigue.Cependant, la rigidité à la flexion des plaques unidirectionnelles renforcées de fibres de verre était beaucoup plus élevée que celle des corps coulés, et la vitesse de diminution de la rigidité à la flexion était plus lente.Il y avait plus de temps de fatigue et de fissures apparaissant au fil du temps, ce qui indique que la fibre de verre a un effet accru sur les performances de flexion de la matrice.
Avec l’introduction des fibres de verre et l’augmentation progressive de la fraction volumique, la résistance à la flexion des matériaux composites augmente également en conséquence.Lorsque la fraction volumique de fibres est de 50 %, sa résistance à la flexion est la plus élevée, soit 21,3 % supérieure à la résistance d'origine.Cependant, lorsque la fraction volumique de fibres est de 80 %, la résistance à la flexion des matériaux composites présente une diminution significative, inférieure à la résistance de l'échantillon sans fibre.On pense généralement que la faible résistance du matériau peut être due à des microfissures et des vides internes bloquant le transfert efficace de la charge à travers la matrice vers les fibres, et que sous l'effet de forces externes, les microfissures se dilatent rapidement pour former des défauts, provoquant finalement des dommages. la liaison d'interface de ce matériau composite de fibres de verre repose principalement sur l'écoulement visqueux de la matrice de fibres de verre à haute température pour envelopper les fibres, et un excès de fibres de verre gêne grandement l'écoulement visqueux de la matrice, provoquant un certain degré de dommages à la continuité entre les interfaces.
(3) Performances de résistance à la pénétration :
L'utilisation de matériaux composites renforcés de fibres de verre à haute résistance pour la face et l'arrière du blindage à réaction offre une meilleure résistance à la pénétration que l'acier allié traditionnel.Par rapport à l'acier allié, les matériaux composites en fibre de verre pour la face et l'arrière du blindage à réaction explosive ont des fragments résiduels plus petits après la détonation, sans aucune capacité de destruction, et peuvent éliminer partiellement l'effet destructeur secondaire du blindage à réaction explosive.
Heure de publication : 07 novembre 2023
