玻璃钢力学性能

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玻璃钢的基本性能——力学性能
玻璃钢的力学性能突出的一点是比强度高，这是金属材料和其它材料无法相比的。

这里，我们要提一下强度的概念。

强度通常是指单位面积所能承受的最大荷载，超过这个荷载，材料就破坏了。

强度又分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和剪切强度。

例如说聚酯玻璃钢抗拉强度290MPa，是指每平方厘米截面可承受2900Kg的拉力。

玻璃钢轻质高强的性能，来源于较低的树脂密度（浇铸体密度1.27左右）以及玻璃纤维的高抗伸强度（普通钢材的5倍以上）。

玻璃钢的密度随着树脂含量的不同而有所不同。

从高树脂含量的玻璃毡，
比
玻璃经
性能数
性能数
性能数
102赫兹
性能数
性能数
106赫兹
性能数
性能：断裂时的伸长率（%）
性能数据：1.5-4
性能：介电常数
1010赫兹
性能数据：6.11
性能性能数据性能性能数据
泊松比（块玻璃）0.22正切损失102赫兹0.0042
比热〔KJ/(Kg/.K)〕
0.80
体积电阻（Ω·cm）
体积电阻（Ω·cm）
1011-1013
导热系数〔W/m·K）〕
1.0
声速ｍ／ｓ
声速ｍ／ｓ
5500
软化温
玻璃钢径发展，
产量又。

玻璃
钢
的各
羊毛：-
棉纱：
亚麻：
尼龙：
生丝：
玻纤：
钢：
羊毛：
棉纱：
亚麻：-
尼龙：15-40
生丝：15-86
玻纤：2.5-4
钢：-
玻璃纤维可按三种方向排列:
（一）单向纤维增强的玻璃钢
这一类玻璃钢，玻璃纤维定向排列在一个方向，它是用连续纱或单丝片铺层的。

在纤维方向上，
有很高的弹性模量和强度，其纤维方向的强度可高达１０００ＭＰａ，但在垂直纤维方向上，其
（二）双向纤维增强的玻璃钢
这类玻璃钢是用双向织物铺展的，其玻璃纤维体积含量可达５０％。

在两个正交的纤维方向上，
有较高的强度。

它适用于矩形的平板或薄壳结构物。

（三）准各向同性玻璃钢
这类玻璃钢是用短切纤维毡或模塑料制成的，制品中各向强度基本接近，纤维体积含量一般小于
３０％，适用于强度、刚度要求不高或荷载不很清楚而只能要求各向同性的产品。

在玻璃钢／复
合材料中，力学性能在相当大的程度上取决于增强材料，有人把它比做是材料的筋骨。

古代增强
材料主要是麻和棉纤维以及丝绸类。

到了４０年代，玻璃纤维开始占增强材料的绝大多数。

在此
后相当长一段时期里，用玻璃纤维作增强材料的复合材料（即玻璃钢）仍然占主要地位、但随着
工业的。

６０
凯芙拉
纤维阔的途径。

密度：
比膜量
密度：
比膜量
密度：
比拉伸强度GPa：1.70
比膜量GPa：33
纤维种类：S—玻璃纤维
密度：2.49
拉伸强度极限GPa：4.9
拉伸膜量GPa：86
比拉伸强度GPa：1.8
纤维种类：I型高模量碳纤维密度：1.87
拉伸强度极限GPa：2.1
拉伸膜量GPa：330
比拉伸强度GPa：1.12
比膜量GPa：176
纤维种类：II型高强度碳纤维密度：1.76
拉伸强度极限GPa：2.6
比膜量
密度：
比膜量
密度：
比膜量
密度：
比拉伸强度GPa：0.61
比膜量GPa：-
纤维种类：硼纤维
密度：2.62
拉伸强度极限GPa：3.4
拉伸膜量GPa：344
比拉伸强度GPa：1.30
纤维种类：碳化硅纤维
密度：2.55
拉伸强度极限GPa：3.0
拉伸膜量GPa：2000
比拉伸强度GPa：
比膜量GPa：
玻璃钢!复合材料的力学性能具有明显的方向性，这是与金属材料不同的。

金属材料，不论在任何
方向，强度和弹性模量几乎完全相同。

而对于木材、玻璃钢等，沿纤维方向的强度和弹性模量就
比垂直于纤维方向上的要高得多。

象金属那样强度不随方向变化而变化的材料称为各向同性材料，
璃钢
们
还要低．见
性能
0℃15℃
拉伸弹
伸长率
如果我别较大，因此在
性能
性能
经向
纬向
经向
纬向
经向
纬向
极限强度MPa
373
142.4
310
230
43
弹性模量MPa
26
12
24
13
2.9
2.9
泊松比0.200.100.240.12
强度的概念前面已经讲过，它是指材料破坏时，物体内的最大应力值，按照受力情况可分为拉伸、
压缩、
如图下Ｆ，那
么拉伸
伸强度σ
σ
超过极
我会破坏的。

在弹性，它只
与
σ＝ＥＳ
这说
明常数称
为抗拉
当图
构件受载方向
值得注意的是人们常常有一种误解，认为资料中所列举的强度数据就是实际构件的强度数据。

其
实这两者截然不同，差异较大。

例如手糊聚酯玻璃钢板，小试件抗伸强度可达２００－２５０Ｍ
Ｐａ，而在同样原材料的３ｍ＊９ｍ的大型构件上取下一块试样，它的抗伸强度只有１００ＭＰａ。

这是因为两者的制造操作条件不同，大块板工艺条件不如小试件那样理想。

因此，在采用各
类资料、书籍所给出的强度数据时，一定要注意你所设计的构件工艺制造条件和一般小试件之间
的差异，否则将会出现问题。

此外，还要注意玻璃钢/复合材料层间强度和弹性模量低的特点。

层间是薄弱环节，因为层间没有
告诫人们在设计和制造玻璃钢制品时，除工艺制造时尽量使布层间粘牢外，设计上应使层间应力降到最低，防止层间破坏情况出现。

例如，３０６＃聚酯玻璃钢的层间剪切强度只有８．９－２６ＭＰａ，层间抗伸强度还要低些。

玻璃钢的弹性模量比木材大２倍，但比一般结构钢小１０倍。

因此，在玻璃钢结构中，常感刚性不足，会出现较大的变形。

为了改善这一缺点，可采用夹层结构，亦可通过应用高模量纤维或中空纤维等来解决。

可以看成：ＥＲＰ刚性＞优质木材≈竹材。