Comparados ao aço, os materiais compósitos reforçados com fibra de vidro têm um material mais leve e uma densidade inferior a um terço da do aço.No entanto, em termos de resistência, quando a tensão atinge 400MPa, as barras de aço sofrerão tensão de escoamento, enquanto a resistência à tração dos materiais compósitos de fibra de vidro pode atingir 1000-2500MPa.Comparados aos materiais metálicos tradicionais, os materiais compósitos de fibra de vidro têm uma estrutura heterogênea e anisotropia óbvia, com mecanismos de falha mais complexos.Pesquisas experimentais e teóricas sob diferentes tipos de cargas podem fornecer uma compreensão abrangente de suas propriedades mecânicas, principalmente quando aplicadas em áreas como equipamentos de defesa nacional e aeroespacial, o que requer pesquisas aprofundadas sobre suas características e propriedades mecânicas para atender às suas necessidades no ambiente de uso.
A seguir são apresentadas as propriedades mecânicas e a análise pós-dano de materiais compósitos de fibra de vidro, fornecendo orientação para a aplicação deste material.
(1) Propriedades de tração e análise:
A pesquisa mostrou que as propriedades mecânicas dos materiais compósitos de resina epóxi reforçados com fibra de vidro mostram que a resistência à tração na direção paralela do material é muito maior do que na direção vertical da fibra.Portanto, na utilização prática, a direcção da fibra de vidro deve ser mantida tão consistente quanto possível com a direcção de tracção, utilizando plenamente as suas excelentes propriedades de tracção.Comparada com o aço, a resistência à tração é significativamente maior, mas a densidade é muito menor que a do aço.Pode-se ver que as propriedades mecânicas abrangentes dos materiais compósitos de fibra de vidro são relativamente altas.
A pesquisa mostrou que aumentar a quantidade de fibra de vidro adicionada aos materiais compósitos termoplásticos aumenta gradualmente a resistência à tração do material compósito.A principal razão é que à medida que o teor de fibra de vidro aumenta, mais fibras de vidro no material compósito são submetidas a forças externas.Ao mesmo tempo, devido ao aumento do número de fibras de vidro, a matriz de resina entre as fibras de vidro torna-se mais fina, o que é mais propício à construção de esquadrias reforçadas com fibra de vidro.Portanto, o aumento no teor de fibra de vidro faz com que mais tensão seja transmitida da resina para a fibra de vidro em materiais compósitos sob cargas externas, melhorando efetivamente suas propriedades de tração.
Pesquisas sobre testes de tração de materiais compósitos de poliéster insaturados de fibra de vidro mostraram que o modo de falha de materiais compósitos reforçados com fibra de vidro é a falha combinada de fibras e matriz de resina através de microscopia eletrônica de varredura da seção de tração.A superfície de fratura mostra que um grande número de fibras de vidro são retiradas da matriz de resina na seção de tração, e a superfície das fibras de vidro retiradas da matriz de resina é lisa e limpa, com muito poucos fragmentos de resina aderidos à superfície das fibras de vidro, o desempenho é fratura frágil.Ao melhorar a interface de conexão entre as fibras de vidro e a resina, a capacidade de incorporação das duas é aprimorada.Na seção de tração pode-se observar a maior parte dos fragmentos de resina da matriz com maior ligação de fibras de vidro.Observações adicionais de ampliação mostram que um grande número de resinas de matriz se ligam à superfície das fibras de vidro extraídas e apresentam um arranjo semelhante a um pente.A superfície de fratura apresenta fratura dúctil, que pode atingir melhores propriedades mecânicas.
(2) Desempenho e análise de flexão:
Testes de fadiga por flexão de três pontos foram conduzidos em placas unidirecionais e corpos fundidos em resina de materiais compósitos de resina epóxi reforçados com fibra de vidro.Os resultados mostraram que a rigidez à flexão dos dois continuou a diminuir com o aumento dos tempos de fadiga.No entanto, a rigidez à flexão das placas unidirecionais reforçadas com fibra de vidro foi muito maior do que a dos corpos fundidos, e a taxa de diminuição da rigidez à flexão foi mais lenta.Houve mais tempos de fadiga de trincas aparecendo ao longo do tempo, indicando que a fibra de vidro tem um efeito melhorado no desempenho de flexão da matriz.
Com a introdução das fibras de vidro e o aumento gradual da fração volumétrica, a resistência à flexão dos materiais compósitos também aumenta proporcionalmente.Quando a fração volumétrica da fibra é de 50%, sua resistência à flexão é maior, 21,3% maior que a resistência original.Porém, quando a fração volumétrica da fibra é de 80%, a resistência à flexão dos materiais compósitos apresenta uma diminuição significativa, que é inferior à resistência da amostra sem fibra.Acredita-se geralmente que a baixa resistência do material pode ser devida a microfissuras internas e vazios que bloqueiam a transferência efetiva de carga através da matriz para as fibras e, sob forças externas, as microfissuras se expandem rapidamente para formar falhas, causando danos. a ligação da interface deste material compósito de fibra de vidro depende principalmente do fluxo viscoso da matriz de fibra de vidro em altas temperaturas para envolver as fibras, e o excesso de fibras de vidro dificulta muito o fluxo viscoso da matriz, causando um certo grau de dano à continuidade entre as interfaces.
(3) Desempenho de resistência à penetração:
O uso de materiais compósitos reforçados com fibra de vidro de alta resistência para a face e parte traseira da armadura de reação apresenta melhor resistência à penetração em comparação com a liga de aço tradicional.Em comparação com o aço-liga, os materiais compósitos de fibra de vidro para a face e a parte traseira da armadura de reação explosiva têm fragmentos residuais menores após a detonação, sem qualquer capacidade de matar, e podem eliminar parcialmente o efeito de morte secundário da armadura de reação explosiva.
Horário da postagem: 07 de novembro de 2023
