โมดูลัสและความต้านทานแรงดึงของเส้นใยเสริมแรงคาร์บอนไฟเบอร์กลาสและเคฟล่าไฟเบอร์คอมโพสิต

ปัจจุบันเป็นเส้นใยเสริมแรงที่ใช้กันทั่วไปเป็นวัสดุคอมโพสิตมักจะมีสามประเภท: คาร์บอนไฟเบอร์ใยแก้วและเส้นใยอะรามิด

เมื่อใช้ในการเสริมแรงคอมโพสิตเส้นใยสามารถกำหนดมาตรฐานประสิทธิภาพของวัสดุและรับผิดชอบต่อการแบกภาระในการออกแบบโครงสร้างในขณะที่เมทริกซ์เรซินมีหน้าที่หลักในการถ่ายโอนภาระไปยังเส้นใย ในระยะสั้นการเลือกประเภทของเส้นใยเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการออกแบบ

สำหรับเส้นใยเสริมแรงทั้งสามประเภทที่กล่าวมาข้างต้น เมื่อตัดสินใจเลือกใช้วัสดุชนิดใดสำหรับโครงการเฉพาะ คุณสมบัติหลายพันอย่างจะต้องชั่งน้ำหนัก

เมื่อเลือกเส้นใยควรพิจารณาปัจจัยและลักษณะเช่นโมดูลัสของเส้นใยความต้านทานแรงดึงแรงอัดความเหนียวความแข็งแรงการนำไฟฟ้าและสารเคมี / การกัดกร่อน

แม้จะมีคุณสมบัติของวัสดุหลายพันแบบให้เลือก แต่การเลือกเส้นใยที่เหมาะสมในช่วงเริ่มต้นของการออกแบบโครงการจะช่วยบรรเทาความท้าทายของโครงการทั้งหมดได้อย่างมีประสิทธิภาพและชี้ไปที่วัตถุดิบที่ดีที่สุด โดยทั่วไปโครงสร้างคอมโพสิตใช้เส้นใยมากกว่าหนึ่งชนิดเพื่อตอบสนองความต้องการด้านการออกแบบที่จำเป็นสำหรับการใช้งานขั้นสุดท้าย แม้จะมีคุณสมบัติเส้นใยมากมายที่สามารถกำหนดการใช้งานขั้นสุดท้ายของชิ้นส่วนโครงสร้างเพิ่มเติมคุณสมบัติขั้นสูงต่อไปนี้มีคุณสมบัติขั้นสูงเพื่อกำหนดวัตถุประสงค์ในการออกแบบ:

โมดูลัสไฟเบอร์หมายถึงการเปลี่ยนแปลงความยาวที่เส้นใยประสบในขณะที่รับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น

โหลดนี้สามารถบีบอัดหรือแรงดึง วิธีการคำนวณคือ ความเครียดหารด้วยความเครียด โมดูลัสมักหมายถึงความแข็งของวัสดุ บนเส้นโค้งความเค้น/ความเครียด มันเรียกว่าความชันของเส้นตรง

เส้นใยส่วนใหญ่ถูกจำแนกตามโมดูลัสเนื่องจากช่วยในการกำหนดความแข็งของวัสดุคอมโพสิต โดยปกติแล้วคอมโพสิตที่ใช้คาร์บอนไฟเบอร์กลาสและเคฟลาร์จะเป็นวัสดุที่เปราะบาง แทบจะไม่มีการยืดตัวแตกหักเมื่อเทียบกับวัสดุพลาสติกหรือวัสดุที่ไม่เปราะบาง

ความต้านแรงดึงหมายถึงความสามารถของวัสดุที่จะรับภาระเมื่อดึง

เป็นแรงหรือโหลดสูงสุดที่ใช้ก่อนที่เส้นใยจะเสียรูปอย่างถาวร ดังที่แสดงในรูปคาร์บอนไฟเบอร์มีข้อได้เปรียบในด้านความแข็งแรงและอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนัก ตัวอย่างเช่น Toray T800S มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงถึง 3266 ซึ่งระบุไว้ในตาราง ค่าสูงสุดของเส้นใยเสริมแรงทั้งหมด อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง S-glassfiber และ E-glassfiber

ในแง่ของความหนาแน่น เคฟล่าเป็นวัสดุที่เบาที่สุด ดังที่แสดงในตารางข้างต้นเส้นใยเคฟล่าร์มีความหนาแน่นเพียง 1.44 g / cm ^ 3 แม้เคฟลาร์จะมีความแข็งแรงสูงสุดน้อยที่สุด แต่ก็เหนือกว่าไฟเบอร์กลาสในแง่ของอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนัก แต่ต่ำกว่าคาร์บอนไฟเบอร์เล็กน้อย จากมุมมองทางเศรษฐกิจหากความแข็งแรงสูงสุดเป็นมาตรฐานการออกแบบเพียงอย่างเดียว E-Glass เป็นตัวเลือกแรก