کامپوزیت های فیبر کربن به طور گسترده در محیط های با دمای بالا به دلیل قدرت و خواص سبک خود استفاده می شود، درک اینکه چگونه این مواد در معرض گرما گسترش می یابد برای برنامه های مهندسی ضروری است.

پایه های گسترش حرارتی

گسترش حرارتی به افزایش اندازه یک ماده اشاره دارد زیرا دمای آن افزایش می یابد.این با ضریب گسترش حرارتی (CTE) اندازه گیری می شود که نشان می دهد که چقدر مواد در هر درجه از تغییر دما برای کامپوزیت ها گسترش می یابد، CTE بسته به جهت گیری فیبر و خواص ماتریس متفاوت است.

افزایش کالری در کامپوزیت های فیبر کربن

کل گسترش خطی یک کامپوزیت بستگی به خواص اجزای آن دارد.قانون مخلوط ها یک تقریب را فراهم می کند:

ΔL = L0 × (α c × V c + α m × V m) × λT

کجا:

  • ΔL = تغییر در طول
  • L0 = طول اصلی
  • α c = CTE از فیبر کربن
  • α m = CTE از مواد ماتریسی
  • V c = حجم بخش فیبر
  • V m = حجم بخش ماتریس
  • ΔT = تغییر در دما

عوامل موثر بر گسترش حرارتی

عوامل متعددی بر رفتار انبساط حرارتی کامپوزیت های فیبر کربن تأثیر می گذارند، این شامل جهت گیری فیبر، نوع مواد ماتریس و محدوده دما است. خواص آنریک فیبر می تواند نرخ های مختلف گسترش در امتداد جهت های مختلف ایجاد کند.

ملاحظات طراحی باید این عوامل را برای جلوگیری از شکست مواد یا تغییر شکل در برنامه های با دمای بالا در نظر بگیرند.