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碳纤维圆管的性能如何

文章出处:网络责任编辑:编辑人气:发表时间:2018-05-07【

  碳(C)纤维管是复合材料(Material)中典型的先进产品(Product),包含圆管、方管、弯管、三通管、四通管等,其中圆管是最常用的一种,广泛(extensive)用于航天航空、机械等领域。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性,因此碳纤维制品的强度大,硬度高,远超过同体积同重量的金属材质。因此,碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此,此前世界上碳纤维技术发达的国家(美国、德国、日本、韩国),对于向中国输出碳纤维产品和技术,保持着极其谨慎的态度。即使在目前,我国碳纤维以及碳纤维制品的进口,还受到发达国家的严格控制。现将T300的碳纤维环氧(Oxygen)树脂(Resin)预浸布按照±45°/0°/±45°/0°/±45°/±45°/0°/±45°/0°/±45°的铺层方式以缠绕的工艺制成碳纤维管,具体来分析一下它的性能。 123,123

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    密度(单位:g/cm3或kg/m3):经测量碳(C)纤维管的密度为1.451g/cm^3,并计算出树脂(Resin)含量为53.4%,比预浸布的树脂含量高,说明复合材料(Material)圆管有空隙率。当以5%的空隙率计算时,得到树脂含量为39.0%,与顶浸布的树脂含量符合。
    折叠剪切强度(strength)和模量:碳(C)纤维圆管弯曲剪切模量分析(Analyse)复杂,因为管子承受横向弯曲时,管壁上要承受垂直方向的剪切应力,而这个剪切应力又可以分解成两个剪切应力。碳纤维制品就是指以碳纤维预浸布为原材料,通过不同的加工方法,加工成为能够满足使用要求的材料制品。经测试(TestMeasure),它的弯曲的剪切模量理论为8.63GPa,实测为8.46GPa,比较相符。当碳纤维圆管弯曲受剪时,其剪切应力是很复杂的,不仅有沿管壁切向剪应力,还有垂直管壁的层间剪应力。理论上,此碳纤维管的剪切强度为112MPa,实际测得103MPa,与理论值也很相近。
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    拉伸强度(strength)和模量:圆管的理论拉伸强度为488MPa,实际为428MPa,实侧值远未达到理论值,主要有两个原因:一是层间粘结性能欠佳,在试验过程发生分层,使复合材料(Material)管壁没有起整体作用;第二是管子两端夹头,是用玻璃材质钢包(解释:钢水包用于炼钢厂进行浇注作业)绷金属夹头,再连接金属拉伸夹头,拉伸力(tensile pull)是由包缠绕的玻璃钢靠胶接力传到碳(C)纤维复合材料管子上的,中间有个力的传导。而它的实际拉伸模量与理论值是很相近的。
    从上面可以看出,碳(C)纤维圆管的实际性能和理论性能是比较相近的,且重量非常轻,强度(strength)高、模量高,越来越多的碳纤维管正代替金属管使用。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性,因此碳纤维制品的强度大,硬度高,远超过同体积同重量的金属材质。因此,碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此,此前世界上碳纤维技术发达的国家(美国、德国、日本、韩国),对于向中国输出碳纤维产品和技术,保持着极其谨慎的态度。即使在目前,我国碳纤维以及碳纤维制品的进口,还受到发达国家的严格控制。掌握(熟知并能运用) 先进、高效(指效能高的)的复合材料(Material)模压、袋压、充气、缠绕等成型工艺。拥有先进的纤维增强复合材料板材、管材、模压、热压罐、数控加工等生产(Produce)线,可生产各种规格(specifications)的高性能碳纤维管。碳纤维管

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