Polymeerikomposiitit ovat materiaaleja, jotka on valmistettu yhdistämällä polymeerejä muihin aineisiin niiden ominaisuuksien parantamiseksi. Niiden lujuuden ja joustavuuden laskeminen on välttämätöntä suunnittelu- ja valmistussovelluksissa. Tässä artikkelissa on yleiskatsaus näiden ominaisuuksien arviointiin käytetyistä menetelmistä.

Polymeerikomposiittien vahvuuden laskeminen

Polymeerikomposiittien vahvuus viittaa sen kykyyn kestää levitetyt voimat ilman vikaa. Se mitataan tyypillisesti veto-, puristus- tai leikkauskokeilla. Lopullinen vetolujuus (UTS) on yhteinen parametri, joka saadaan vetolujuustestin aikana saaduista jännitys-kantakäyristä.

Seosten lujuus arvioidaan usein analyyttisesti. Tässä menetelmässä otetaan huomioon perusmateriaalien ominaisuudet ja tilavuus-osuudet:

  • Kokonaislujuus = (kuidun vahvuus × kuidun tilavuusosuus) + (matriisin vahvuus × matriksin tilavuusosuus)

Tämä lähestymistapa tarjoaa lähentämisen ja olettaa täydellisen yhteyden eri komponenttien välillä.

Polymeerikomposiittien joustavuuden arviointi

Joustavuus osoittaa, kuinka paljon materiaali voi muuttua stressissä ilman murtumista. Sitä arvioidaan usein venymällä murtuman tai kimmoisuuden kimmoisuuden kimmoke. Suurempi venymä murtumassa merkitsee suurempaa joustavuutta.

Joustavuuden laskeminen edellyttää kantavasteen mittaamista mekaanisen testauksen aikana. Joustavuuden modulaatio (Youngin modulaatio) on keskeinen parametri, joka lasketaan seuraavasti:

Modulus elastisuus = Stressi / kanta

Mekaanisiin ominaisuuksiin vaikuttavat tekijät

Useat tekijät vaikuttavat polymeerikomposiittien lujuuteen ja joustavuuteen, kuten kuitusuuntautuvuuteen, tilavuusosuuteen ja kuitumatriisin käyttöliittymän laatuun. Oikein materiaalin valinta- ja käsittelytekniikat ovat välttämättömiä näiden ominaisuuksien optimoimiseksi.