玻璃钢材料课件

3．热性能
玻璃钢有良好的热性能，它的比热大，是金属的 2-3倍。导热系又比较低，仅是金属材料的 1/100~1/1000。
某些品种玻璃钢耐瞬时高温的性能也很好。如酚 醛型高硅氧布玻璃钢，在遇到极高温度时，产生 碳化层，可有效地保护火箭导弹及宇宙飞船在穿 越大气层时需要承受的5000~10000K高温及高速气 流的作用。
这阶段应力与应变ε的关系为： σ=Eε
弹性模数E:它只与材料有关，是一个常数。
如果我们再考虑截面积F，弹性模量E与面积F之积，即EF称之为抗拉刚度。
压缩情况的定义与拉伸一样，仅是载荷的方向相反而已。
注意玻璃钢/复合材料层间强度和弹性模量低d 特点。
因为层间没有纤维连接，其层间剪切强度和拉伸强度都 较低。为此，在造船时，我们提倡层间交叉45°糊层或MR糊 层。从试验也可证明上述结论，例如用306#聚酯玻璃钢的层 间剪切强度只有8.9～26MPa，而层间抗拉伸强度还要低些。
–增强材料品种：连续粗纱，单向布 –适用工艺：连续挤拉、缠绕、手糊 –特点：在纤维方向上有很高的弹性模量和强度。在纤维
方向上的强度可高达1000MPa。 但在垂直纤维方向上，其强度是很低的。
在造船上，可以用在平板龙骨、龙骨、舭弯处以及 舷侧顶板和甲板以及骨架上部分使用。
第二种：双向纤维玻璃钢
增强材料品种：双向织物 适用工艺：手糊、层压
必须满足某些严格的要求。例如构件在间断处的 几何形状及尺寸光滑地变化， 在开孔处材料以适 当方式增强及增加厚度等。
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2019/9/12
3．韧性
缺口韧性是造船钢材的一个极其重要的性能。大 量造船实践资料表明，当材料带有缺口时，如果 在温度低于“脆性破坏临界温度”条件下，即使 应力低于屈服点，也会发生脆性破坏。
玻璃钢的弹性模量E比木材大2倍，但比一般结构钢小10 倍.
在玻璃钢结构中，常感到刚性不足，会出现较大的变形。 在我们玻璃钢船艇中，常用合理的结构和壳板的夹层结构。 当然，也可用高模量纤维或中空纤维来解决。
（2）不同玻纤排列的玻璃钢强度
在玻璃钢生产中，玻璃纤维的排列方向大致有三 种：
第一种：单向纤维增强的玻璃钢
而大多数复合材料层合板的疲劳实验数据表明， 缺口所引起的疲劳强度降低是不明显的。缺口试 件的良好抗疲劳性能主要是由于损伤降低了缺口 尖端附近的应力集中。玻璃钢材料在这一点上优 于钢材，但如果让试件在接近基体断裂应变的高 应变环境下工作，其疲劳寿命会有所降低。
（二）物理性能
1．密度 玻璃钢密度在1.5~2.0之间，是普通碳钢的
1/4~1/5，比铝还要轻1/3左右，但其机械强度却 很高，在某些方面甚至可以接近普通碳水平。 例如：环氧玻璃钢，其拉伸、弯曲和压缩强度均 可达到400MPa以上，其比强度大大超过普通碳钢， 而且可达到和超过某些特殊合金钢的水平。
2．电性能
玻璃钢有优良的电绝缘性能，而且有良好的透微 波性能，因此，玻璃钢占绝缘材料用量的1/3~1/2。
§1.3玻璃纤维增强塑料 的基本特性
要求： 1. 熟悉玻璃钢的基本特性
§ 1.3玻璃纤维增强塑料的基本特性
一、 玻璃钢的三大要素及其关系
（一）主要成分：
1.
增强玻璃材料
2.
粘结剂(加有各种附加剂的树脂)
优点：金属材料及木材相比，强度高、无磁 性、比重小、耐腐蚀、能防蛀、色彩鲜艳、 表面光滑。
（二）三种主要成分
3．粘合界面
影响粘接力的大小及耐久性 浸润剂： 玻璃从拉丝到纺织过程中，为了达到集束、润滑和消 除静电等目的，在玻纤表面常需涂浸润剂。
二、玻璃钢的基本特性
（一）Biblioteka Baidu学性能 目前，玻璃钢的部分力学性能测试方法已列入
国家标准，但船用玻璃钢还无力学性能规范，设 计者可利用的材料数据极少。
1．强度
所谓强度，通常是指材料单位面积可能承受的最 大载荷，超过这个载荷，材料就破坏了。
强度根据受力状态又可分： 1. 拉伸强度、压缩强度 2. 弯曲强度 3. 剪切强度。
（1）拉伸强度
拉伸载荷P 杆的横截面积：F
拉伸应力： P / F
拉伸到杆破坏时的载荷PB称为最大荷载或极限荷载 则材料的极限强度[拉伸强度]等于：
B PB / F
弹性阶段: 在材料开始受力后的一段时间内，它的应力与其应变（拉伸长变 形与原长度之比）成正比。
1．玻璃纤维 是玻璃钢中主要的承力材料 它的作用有： 1. 提高玻璃钢的强度和弹性模量； 2. 减少收缩变形；提高热变形温度； 3. 提高低温冲击强度。 例如：306聚酯树脂浇铸体，在加入50%的玻纤
布后，拉伸强度可由50MPa提高到200MPa， 拉伸模量可由3.9GPa提高到14Gpa。
2．合成树脂
合成树脂是玻璃钢的基体材料 其作用 (1)在玻璃钢中，树脂主要起传递应力的作用，对玻 璃钢的强度起着重要作用。 (2) 合成树脂对玻璃钢的弹性模量、耐热性、电绝缘 性能、耐化学腐蚀性能，耐气候性能以及耐老化性能 等都有影响。
玻璃钢性能的影响因素
（1）树脂基体的性能和含量 （2）成型方法、增强材料的品种 例如，缠绕和模压成型、树脂含量偏低，手糊成型， 树脂含量则稍高。 强度层树脂含量偏低，通常为25%~40%之间 在耐腐蚀、防渗漏层的树脂含量就较高，一般要到 50%左右甚至超过50%。 另外，用玻纤布和玻璃毡相比，树脂的含量毡比布高， 如用玻纤表面毡作增强材料，其树脂含量可达85%以 上，造成富树脂层。
积含量一般小于30%。适用于强度、刚度要求不高 或载荷不很清楚，而只能要求各向同性的产品。 在造艇上仅用于注射和喷射成型的小船。
2. 塑性
塑性是衡量船体结构材料好坏的重要标志之一。 材料具有良好的塑性，才能在制造过程中承受冷、 热加工，在航行过程中避免船舶因局部受力而破 坏。
玻璃钢材料的断裂伸长率很小，塑性较差。 因此，设计人员在设计间断处尺寸和开孔形式时

这一类玻璃钢，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。
它适用于矩形平板或薄壳结构上。所以我们在船 艇制造中基本上用这种形式。
第三种：准各向同性玻璃钢
增强材料品种：连续毡、短切毡、模塑料 适用工艺：模压、注射、喷射 这一类玻钢制品，各向强度基本接近，纤维体