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碳纤维棒的抗拉强度

2022-04-19 13:14:01 碳纤维制品 浏览次数 1192

    碳纤维棒是采用高科技复合材料碳纤维原丝经浸乙烯基树脂高温固化拉挤(或缠绕)制成的。 碳纤维棒强度应该在1600~2300MPa(详见《先进复合材料制造技术手册》page329),如使用t1000生产碳纤维棒,可以达到3000MPa但是t1000通常为军用碳纤维。


那么碳纤维棒的抗拉强度怎么样呢?


   为了研究碳纤维杆的强度与抗弯性能,本次试验用的2根碳纤维杆(A和B)材料均采用T300碳纤维复合材料,几何尺寸均为:外径63mm,内径51mm,长度480mm,采用18层碳纤维复合材料,每层厚度为0.2mm。两根碳纤维杆A、B的铺层方式分别为A:[45°/-45°/90°/45°-45°/90°/45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°/90°/45°/-45°/90°/45°/-45°]、B:[45°/-45°/90°/45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°/45°/-45°/90°/45°/-45°]对两种铺层方案进行对比,能够了解到90°铺层角与±45°铺层角对碳纤维复合材料轴的承弯性能的影响。


  试验采用万能试验机按照简支梁三点弯曲法对碳纤维杆中心进行加载,最终两种试验件破坏位置均在中间加载处, 通过试验得到碳纤维杆A的最大加载压力(即所能承受的最大抗弯力)为13540N,最大挠度为1.83mm;碳纤维杆B的最大加载压力(即所能承受的最大承弯力)为14880N,最大扰度为1.21mm。通过计算,所用两根碳纤维复合材料轴的实际弯曲强度及模量分别为:碳纤维杆A:弯曲强度σ,=116.0MPa,模量E1=38.6GPa;碳纤维杆B:弯曲强度σ2=127.5MPa,模量E2=64.2 GPa。


  由以上数据可知,在碳纤维杆件、轴类件的设计中,增加±45°的角度铺层比例,一定层度上有利于零件的抗弯性能的提高,同时也提高弯曲强度。碳纤维杆件复合材料铺层方案中可以尽可能多地用±45°角度进行铺层方案设计。


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