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理性看待“碳纤维比金属强”

来源:江苏优培德复合材料有限公司 发布时间:2023-11-17 10:14:52 浏览人次:424

如何理性看待“碳纤维比金属强”?如何理性采用碳纤维?碳纤维近来被过度夸大其应用场景。

1)抗拉性能:碳纤维由细而紧密编织的碳丝组成,这些碳丝沿特定方向排列。这种纤维取向沿纤维长度提供了卓越的强度,使碳纤维复合材料能够承受高拉力,意味着它可以抵抗拉力或拉伸力而不会断裂。因此用其所长,以正确的方向加载设计得当,可以设计许多结构,并且大多数是在一个方向上,如用于飞机、一级方程式赛车、自行车、网球拍、飞机机翼及内胎等。

但是其抗压性能我们需要理性看待,因纤维都朝着一个方向前进,横向没有强度,所以容易分裂。如深海潜艇之类的需要有抗压性能的产品就不能发挥碳纤维的优势特性。

2)弹性范围受限:容易发生脆性破坏,因此受脉冲负载能力较较差

3)碳纤维的尺寸温定性好,只是和塑料比较,而如果和金属对比,情况则有所差异。如金属在一定的温度范围内的性能是可测可量而且都是被广泛知道的,所以在设计时会考虑这一特性而合理避开或者补偿。但是对于碳纤维复合材料来说,其温度的稳定性取决于多种因素因此而没有标准,这对于设计师来说是件难以控制和处理的事情。

4)可回收性:金属可加收,CF的回收不简单成本也不低,而且回收的利用价值也不乐观。

5)设计难度:CF的故障模式,只有灾难性的。作为一个设计元素,这确实很困难——要么它有效,要么它是碎片。从正常模式到故障模式的转变是突然的,并且在某种程度上是不可预测的 - 这反过来意味着您必须过度设计(大的安全裕度),以便永远不会调用故障模式。相反,如果您将它用于能量吸收,那么它可以吸收大量的能量,但这将涉及无法修复的情况 如果要设计它的能量吸收,刚好弱到变形但不会失败,这通常牵涉到不可预测的大范围负载变化。

因此碳纤维和金属各有所长,我们理性发挥其材料特性优势,而并不是宣讲一材料好就能完全替代另一种材料。

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