【正文】 ； 載荷形式；平均應(yīng)力；應(yīng)力頻率；環(huán)境條件 FRP疲勞強(qiáng)度 ：與靜態(tài)強(qiáng)度比值約 （ 循環(huán) 107） 75 圖 FRP與金屬鋁的疲勞性能對(duì)比 KF： Kevlar 纖維； BF：硼纖維； SGF：高強(qiáng)玻璃纖維； EGF： E玻璃纖維； EP：環(huán)氧樹(shù)脂 76 （ 5）沖擊韌性 沖擊試驗(yàn) ：測(cè)量 標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣 破壞所需能量 DI 指數(shù) ：裂紋擴(kuò)展能 QP與裂紋引發(fā)能 Qi之比 DI = QP / Qi QP + Qi = Q（ Q：沖擊破壞所吸收能量 ） DI越大，材料韌性越好；對(duì)完全脆性材料， DI = 0 77 圖 沖擊試驗(yàn)中的典型加載歷程 78 FRP的能量吸收方式： 纖維脫膠 、 纖維拔出 、 纖維破壞 、 基體變形和開(kāi)裂 、 分層裂紋 圖 纖維復(fù)合材料中裂紋擴(kuò)展模式 79 纖維非常顯著地影響破壞模式 （ 韌性纖維較脆性纖維有更高的沖擊強(qiáng)度 ） 基體變形要吸收較多的能量 （ 較之熱固性 ， 熱塑性基體有較大塑性變形而沖擊強(qiáng)度高 ） 纖維與基體界面粘結(jié)強(qiáng)度強(qiáng)烈地影響沖擊破壞模式 （ 纖維脫膠可吸收大量能量 ） 80 材料 體積比 （ Vol %） 沖擊強(qiáng)度 （ KJ / m2） 石墨 / EP Kavlar40 / EP S – GF / EP BF / EP 4130合金鋼 4340合金鋼 2024 – T3鋁合金 6061 – T6鋁合金 55 65 72 60 114 693 693 78 592 215 84 153 表 各種材料的典型沖擊強(qiáng)度 81 物理及化學(xué)性能 （ 1）電性能 ：介于 增強(qiáng)纖維 和 基體樹(shù)脂 電性能之間 （ 樹(shù)脂品種、纖維表面處理等影響電性能 ） 水的影響 ： 很大 (潮濕環(huán)境或者水中浸泡電阻下降很大 ) 82 （ 2） 熱性能 導(dǎo) 熱 性 能： 良好隔熱材料 熱膨脹系數(shù)：在 一定溫度范圍 內(nèi)有 較好尺寸穩(wěn)定性 熱變形溫度： 很差 （ 不超過(guò) 250度 ） （ 3） 耐熱性 （ 溫度對(duì)力學(xué)性能影響 ） 較大溫度依賴性 （ 常溫下較好 ， 溫度升高急劇下降 ） 83 （ 4）阻燃性及耐火性 ： 依賴于基體樹(shù)脂 （ 5）光學(xué)性能 ：取決于 基體和增強(qiáng)體對(duì)光透過(guò)性和折射性 （ 6）耐化學(xué)腐蝕性 ： 優(yōu)良耐化學(xué)腐蝕性 （ 7） 耐候性 ： 戶外使用時(shí)抵抗各種氣候因素的能力 （ 日光 、 O O 熱 、 雨 、 風(fēng) 、 沙 、 鹽霧 ） FRP耐候性： 表面失去光澤 、 起毛 、 變黃 、 纖維外露 力學(xué)性能無(wú)顯著變化 (就力學(xué)性能而言優(yōu)秀 ) 84 玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂（ FRTP） 玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂 基體樹(shù)脂 ： 聚丙烯、 ABS樹(shù)脂、聚甲醛、聚酰胺、聚酯 性能改善 ：力學(xué)性能、物理化學(xué)性能 均有明顯提高 突出優(yōu)點(diǎn) ： 更高的比性能 （ 更小的密度 ） 85 玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯（ FRPP） 增強(qiáng)方式： 玻璃短纖維，含量一般為 30% 40%； 性能特點(diǎn)： 抗拉強(qiáng)度可達(dá) 100 MPa 明顯改善 低溫脆性 、 抗沖擊性 、 熱變形性 吸水率小 86 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺 （ FRPA） 基體特點(diǎn)： 強(qiáng)度高 、 耐磨性好 、 吸水率大 、 耐熱性差 增強(qiáng)方式：玻璃纖維含量 30% 35%； 性能改進(jìn)： 抗拉強(qiáng)度提高 23 倍 耐熱性 、 電絕緣性明顯提高 耐磨性有所降低 常見(jiàn)舉例： 玻璃纖維增強(qiáng)尼龍 6（ 尼龍 6 尼龍 1010） 87 玻璃纖維增強(qiáng)聚苯乙烯類塑料（ FRABS） 基體樹(shù)脂：丁二烯 苯乙烯共聚物 （ BS） 丙烯腈 苯乙烯共聚物 （ AS） 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 （ ABS） 性能改進(jìn)： 強(qiáng)度 、 彈性模量有成倍提高 耐高溫 、 耐低溫 、 尺寸穩(wěn)定性等都有所改善 88 玻璃纖維增強(qiáng)聚酯（ FRPET、 FRPBT） 基體樹(shù)脂：聚苯二甲酸乙二醇酯 （ PET） 聚苯二甲酸丁二醇酯 （ PBT） 結(jié)晶度高 、 成型收縮率大 、 尺寸穩(wěn)定性差 性能改進(jìn)： 強(qiáng)度很高 （ 較其它玻璃增強(qiáng)熱塑性塑料 ） 耐高溫性 、 耐低溫性 、 電絕緣性都好 高溫下易發(fā)生水解 89 玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂對(duì)比 表 各種塑料與玻璃纖維增強(qiáng)后的 性能對(duì)比 90 基體樹(shù)脂 ： 環(huán)氧樹(shù)脂 、 酚醛樹(shù)脂 、 不飽和聚酯樹(shù)脂 GFRP優(yōu)點(diǎn)： 1） 密度小 、 比強(qiáng)度高 ：密度為 ～ （ “ 玻璃鋼 ” ：質(zhì)輕而強(qiáng)度高 ） 2） 良好的耐腐蝕性 ： 耐酸 、 堿 、 有機(jī)溶劑 、 海水等； 3） 良好的電絕緣性 玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹(shù)脂（ GFRP） 91 GFRP缺點(diǎn)： 1） 剛性差 （ 彈性模量 比鋼材小十倍 ） 2） 耐熱性較低 （ 連續(xù)使用溫度 350℃ 以下 ） 3） 導(dǎo)熱性較差 （ 摩擦產(chǎn)生 熱量不易散出 ） 4） 容易老化 （ 日光照射 、 空氣氧化 、 有機(jī)溶劑溶解 ） 92 玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂 綜合性能最好的熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料 ！ 1） 強(qiáng)度高于其它 GFRP（ 樹(shù)脂黏結(jié)能力強(qiáng) 、 界面結(jié)合好 ） 2） 固化收縮率小 、 制品尺寸穩(wěn)定性好 （ 無(wú)副產(chǎn)物 ） 3） 加工不方便 （ 固化反應(yīng)大多需要加熱 ） 4） 不易制造大型制件 93 玻璃纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂 1） 耐熱性最好 （ 200度以下長(zhǎng)期使用 ） 2） 良好耐電弧性 3） 原料豐富 、 價(jià)格便宜 4） 脆性大 5） 強(qiáng)度不如環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料 6） 收縮率大 、 尺寸穩(wěn)定性差 94 玻璃纖維增強(qiáng)聚酯樹(shù)脂 1） 加工性能好 （ 成型容易 ， 可制造大型構(gòu)件 ） 2） 透光性好 3） 固化收縮率大 （ 生成小分子化合物 ） 4） 耐酸堿性差 95 高強(qiáng)度 、 高模量纖維增強(qiáng)塑料 基體樹(shù)脂： 環(huán)氧樹(shù)脂 增強(qiáng)材料： 碳 、 硼 、 芳香族纖維 、 晶須等高強(qiáng) 、 高模纖維 性能特點(diǎn)