GFRP層板的拉壓性能研究★

宋家樂 胡翠平 襲 俊 張 偉

(青島工學院，山東 膠州 266200)

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·建筑材料及應用·

GFRP層板的拉壓性能研究★

宋家樂 胡翠平 襲 俊 張 偉

(青島工學院，山東 膠州 266200)

利用微機控制電子萬能實驗機,測定了不同纖維角度的GFRP層壓板的壓縮強度，得出了壓縮強度隨角度的變化曲線，并對0°試件進行了拉壓實驗，比較分析了拉伸與壓縮性能的不同及產生原因，以供參考。

GFRP，壓縮強度，拉伸強度，屈服強度

1 概述

玻璃纖維增強復合材料(GFRP)具有很多優異的性能，在很多領域成為一種很受歡迎的新型結構材料。GFRP是以環氧樹脂作為基體，通過填充玻璃纖維而制成的復合材料。玻璃纖維是一種性能優良的非金屬材料，種類較多，其絕緣性能、抗腐蝕性能好、力學強度較高，通常作為環氧樹脂的增強材料使用。GFRP由合成樹脂和玻璃纖維經復合工藝制成，具有質量輕、比強度高、電絕緣性好、耐腐蝕等優點，已廣泛應用于國防科技、航天航空、建筑、交通及智能電網自動化等領域[1-3]。

本文主要采用實驗方法研究纖維布置角度對GFRP受壓力學性能的影響，測試了纖維增強復合材料的壓縮性能，奠定了新型纖維增強復合材料的應用基礎。

2 實驗部分

1)實驗材料。

3240環氧板層壓板，0.3 mm厚,采用機械加工的方式，將材料加工成30 mm×30 mm×30 mm的試樣如圖1所示，根據纖維與加載方向的夾角割出0°,30°,45°,60°,90°的各三個試件進行受壓實驗，0°和90°各三個試件進行受拉實驗。

2)實驗設備。

本實驗采用的儀器為長春科新實驗儀器有限公司生產微機控制電子萬能實驗機(型號WDW-300)如圖2所示，施加15 N的初載，以1 mm/min速率連續加載，加載至斷裂。

3 實驗結果與分析

3.1 受壓實驗

各個角度試件的壓縮強度如圖3所示，可以看出壓縮荷載方向與纖維方向的夾角對GFRP的壓縮性能有直接關系。實驗過程中0°試件沿纖維方向的界面破壞，彈性階段較長，塑性階段較短，破壞突然發生；隨著角度增加，試件塑性特征增強，出現屈服現象，45°時出現明顯的屈服現象和塑性變形，并且纖維出現脫膠現象，破壞沿45°界面發生破壞，說明在角度不大于45°時材料的界面破壞起主要作用；隨著角度繼續增加，基體主要承受荷載，強度有所下降，界面不再起破壞的控制作用。由此可見試件纖維角度是影響材料壓縮性能的重要參數。

3.2 0°試件的拉壓破壞

對0°試件加載拉力和壓力直至斷裂，根據電子萬能試驗機記錄的數據，繪制載荷—位移曲線圖見圖4,圖5。可見受壓試件在加載過程中有短暫的屈服階段；受拉試件發生斷裂之前，曲線基本呈線性，彈性階段較大，試樣無明顯的形變或縮頸現象，斷裂前無明顯征兆，斷裂發生在瞬間，具有脆性材料的特征。實驗測出試件最大壓縮強度77.74 MPa，最大拉伸強度為156.24 MPa，環氧樹脂是塑性材料，拉壓強度相近，說明玻璃纖維在拉伸試件中能更好的發揮其作用，圖6,圖7是拉壓試件破壞后的形貌，斷面處能明顯的看到纖維。

4 結語

1)玻璃纖維角度是影響復合材料力學性能的重要因素之一。對于3240環氧層壓板的破壞，當纖維角度在0°～45°時，壓縮強度隨角度增加而增大，其主要原因是破壞發生在界面處，界面是弱面，當大于45°時，界面不起主要的控制破壞的作用，基體主要承受荷載。

2)0°試件在受壓過程中有短暫的屈服階段；受拉發生斷裂之前，曲線基本呈線性，彈性階段較大，且無明顯的屈服極限，斷裂發生在瞬間，具有脆性材料的特征。

[1] 崔 錚,邱 松,陳 征.印刷電子學——材料、技術及其運用[M].北京：高等教育出版社,2012.

[2] 車 龍,堵永國.印刷電子領域的高分辨導電布線技術[J].電工材料,2014(3):24-29.

[3] 張 碩，姚 寧.玻璃纖維增強環氧樹脂復合材料的力學性能[J].電工材料,2016(1):11-14.

On tensile and compressive properties of GFRP laminate★

Song Jiale Hu Cuiping Xi Jun Zhang Wei

(QingdaoUniversityofTechnology,Jiaozhou266200,China)

The paper adopts microcomputer control electron universal testing machines, measures the tensile and compressive properties of CFRP laminates with various fiber angles, concludes the change curves of the tensile and compressive properties with the changes in angles, undertakes the tensile and compressive properties of 0° trial, and compares the differences for the tensile and compressive properties, so as to provide some reference.

GFRP, compressive property, tensile property, yield strength

1009-6825(2017)13-0104-02

2017-02-24★：青島工學院董事長科研資助大學生創新項目(2016CX003)

宋家樂(1995- )，男，在讀本科生； 胡翠平(1983- )，女，講師； 襲 俊(1995- )，男，在讀本科生； 張 偉(1995- )，男，在讀本科生

TU502.6

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