Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ vật liệu gia cường đến tính chất vật liệu composite lai trên nền polyme

3.2.4. Hàm lượng sợi
60
Theo [2], nếu tỉ lệ thể tích (hay còn gọi là hàm lượng) của sợi quá nhỏ, sợi
không có tác dụng gia cường cho composite. Khi cốt quá ít, toàn bộ tải sẽ tác dụng lên
nền và làm mẫu biến dạng. Quá trình biến dạng đồng thời của cốt sợi và nền xảy ra
cho tận đến khi độ dãn dài của mẫu bằng độ dãn dài phá hủy của sợi. Lúc này nếu lực
vẫn tiếp tục tác dụng thì toàn bộ số cốt sợi ít ỏi sẽ bị đứt hết. Ngay cả đến lúc này mẫu
vẫn tiếp tục biến dạng và sự phá hủy cuối cùng xảy ra khi độ biến dạng mẫu đạt đến độ
dãn dài khi phá hủy của nền. Tác dụng gia cường của cốt chỉ thực sự bắt đầu khi hàm
lượng cốt V S ≥ V Smin , vì lúc đó giới hạn bền của composite mới cao hơn giới hạn bền
của nền. Theo [2], ta có:
Trong đó:
Theo [2], ta có:
V Smin =
( σb)
( σ )
b
N
S
−σ
N
−σ
(σ b ) N - Giới hạn bền kéo của nhựa nền (= 0,07 GN/m 2 ).
(σ b ) S - Giới hạn bền kéo của sợi (= 3,6 GN/m 2 ).
σ N - Ứng suất trong nền tại thời điểm cốt sợi bị đứt (GN/m 2 ).
σ N =
Đối với cốt sợi ngắn, ta lấy:
Trong đó:
(σ
b
)
E
S
S
(σ
b
)
σ N = β.
E
S
S
N
. E N (3)
(2)
.E N (4)
E N - Modul đàn hồi của nhựa nền (= 3,5 GN/m 2 ).
E S - Modul đàn hồi của sợi (= 72 GN/m 2 ).
β - Hệ số gia cường hữu ích (β = 0,2).
Thay số vào ta được:
Thay các giá trị vào (2) ta được:
3 , 6
σ N = 0,2. .3,5 = 0,035 (GN/m 2 )
72
V Smin =
0,07−0,035
= 9,8.10 -3 ≈ 1%
3,6 −0,035
Vậy, hàm lượng của cốt sợi trong composite phải đảm bảo: V S ≥ 1%