وتستخدم مركبات الألياف الكربونية على نطاق واسع في بيئات عالية الحرارة بسبب قوتها وخواص وزنها الخفيف، فهم كيف تتوسع هذه المواد عندما تتعرض للحرارة، وهي أساسية للتطبيقات الهندسية، وتساعد حسابات التوسع الحراري في التنبؤ بالسلوك المادي وكفالة السلامة الهيكلية في ظل تغيرات درجات الحرارة.

أساسيات التوسع الحراري

ويشير التوسع الحراري إلى زيادة حجم المواد مع ارتفاع درجة حرارتها، وهو مقاس كمي بمعامل التوسع الحراري، الذي يشير إلى مدى اتساع المادة لكل درجة من تغير درجة الحرارة، وبالنسبة للمركبين، تختلف درجة الحرارة الكلية تبعاً لميول الألياف وممتلكات المصفوفة.

حساب التوسع في مركبات الكربون

ويتوقف التوسع الكلي في خط المركبة على خصائص مكوناته، وتوفر قاعدة المخلوطات تقريبياً:

⁇ L = L0x × (AA c × V c + Á × V m) × / / / ×

أين:

  • ○ الرمز = التغيير في الطول
  • L0 = الطول الأصلي
  • ألفا - ج = م ت م م م م
  • ألفا - م = م = م ت = مادة مصفوفة
  • V c = جزء من الحجم من الألياف
  • V m = جزء من الحجم المصفوفة
  • ⁇ T = التغير في درجة الحرارة

العوامل التي تؤثر على التوسع الحراري

وهناك عوامل عديدة تؤثر على سلوك التوسع الحراري في مركب الألياف الكربونية، وتشمل توجه الألياف ونوع المواد المصفوفة ونطاق درجة الحرارة، ويمكن أن تتسبب خصائص الألياف في الغلاف الجوي في معدلات توسع مختلفة على امتداد اتجاهات مختلفة.

ويجب أن تُعزى اعتبارات التصميم إلى هذه العوامل لمنع الفشل المادي أو التشوه في التطبيقات ذات التمرين العالي.