现在市场上的纤维增强复合材料大多以碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强复合材料为主,因其优异的高比强度和高比刚度而得到广泛应用。

由于纤维增强复合材料的强度、刚度等力学性能主要得益于材料内部纤维束的增强作用。当材料内部纤维方向改变时,就会引起其性能在某一方向发生显著的变化。根据不同应用场合的使用需求,采用多种设计方法,我们就可以得到各向同性、准各向同性或各向异性的增强材料。

纤维复合材料进化方向(纤维增强复合材料)(1)

各向同性:材料的物理、力学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的特性,即在不同的方向所测得的性能数值相同,这种材料即为各向同性材料,如:混合短纤注塑成型材料。

准各向同性:材料仅在某一平面内具有各向同性,例如,材料的性能在X-Y平面内所有方向上表现均匀,但在Z方向上存在差异。如:短切毛毡增强塑料。

各向异性:在材料的不同方向上具有不同强度和刚度的材料。例如,单向纤维布增强塑料。其他层压板设计可以具有不同程度的各向异性,这主要取决于层压板设计的平衡程度。

理解各向同性特性似乎很困难,但是只要牢记纤维增强复合材料的力学性能主要得益于材料内部纤维束的增强作用,我们可以通过设计合理的结构,调整纤维方向,从而获得各向同性、准各向同性或各向异性的增强材料。

需要注意的是,设计使用的纤维增强复合材料除极少数有特殊要求的场合外,通常采用的是各向异性或准各向同性的材料,其在不同方向的性能差异极大,因此在送样检测其性能时,以下信息尤为重要:1)在制造纤维增强复合材料时,采用的纤维布是编织布、单向布、或是其他增强材料;2)布层的铺层方向;3)设计时使用的方向,即需要进行检测的方向;4)铺层工艺。将这些信息及时传递给检测人员,才能更加准确、高效地完成材料性能的检测。

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