Właściwości kompozytów FRP
Unikalne właściwości mechaniczne polimerów wzmacnianych włóknami
A. i F. Michler/Photolibrary/Getty Images
Kompozyty z polimerów wzmocnionych włóknem (FRP) znajdują szerokie zastosowanie. Ich właściwości mechaniczne zapewniają wyjątkowe korzyści produktowi, w który są formowane. Materiały kompozytowe FRP posiadają doskonałe właściwości mechaniczne, w tym:
- Odporność na uderzenia
- Wytrzymałość
- Sztywność
- Elastyczność
- Możliwość przewożenia ładunków
Projektując produkty z materiałów FRP, inżynierowie korzystają z zaawansowanego oprogramowania do materiałów kompozytowych, które oblicza znane właściwości danego kompozytu. Typowe testy stosowane do pomiaru właściwości mechanicznych kompozytów FRP obejmują:
- Sztywność na ścinanie
- Rozciągający
- Elastyczny moduł
- Uderzenie
Składniki materiałów kompozytowych FRP
Dwa główne składniki materiału kompozytowego FRP to żywica i zbrojenie. Utwardzona żywica termoutwardzalna bez żadnego wzmocnienia jest z natury i wyglądem podobna do szkła, ale często jest bardzo krucha. Dodając włókno wzmacniające, takie jak włókno węglowe , szkło lub aramid, właściwości są znacznie lepsze.
Dodatkowo, z włóknem wzmacniającym, kompozyt może mieć właściwości anizotropowe. Oznacza to, że kompozyt można zaprojektować tak, aby miał różne właściwości w różnych kierunkach, w zależności od orientacji zbrojenia z włókien.
Aluminium, stal i inne metale mają właściwości izotropowe, co oznacza jednakową wytrzymałość we wszystkich kierunkach. Materiał kompozytowy o właściwościach anizotropowych może mieć dodatkowe wzmocnienie w kierunku naprężeń, a to może tworzyć bardziej wydajne konstrukcje przy mniejszej wadze.
Na przykład pultrudowany pręt mający wszystko włókno szklane wzmocnienie w tym samym równoległym kierunku może mieć wytrzymałość na rozciąganie powyżej 150 000 PSI. Podczas gdy pręt o tym samym obszarze losowo posiekanego włókna miałby wytrzymałość na rozciąganie tylko około 15 000 PSI.
Kolejną różnicą między kompozytami FRP a metalami jest reakcja na uderzenie. Kiedy metale zostaną uderzone, mogą ustąpić lub wgniatać. Podczas gdy kompozyty FRP nie mają granicy plastyczności i nie ulegają wgnieceniom.