1.Úvod, základní pojmy,klasifikace

MECHANIKA KOMPOZITNÍCH MATERIÁL
1.Úvod, základní pojmy,klasifikace
© 2008
Vladislav LAŠ
1
MMC
Kompozity na bázi kov
• matrice: hliník, ho%&ík, titan, ocel
tepelná vodivost
• výztuha: vlákna z uhlíku, boronu, SiC
tuhost, pevnost
Porsche Boxter
auto-brzdy, bloky motoru,
vrtáky, rámy kol
Specialized S-Works
2
Speciální kompozity
• uhlík-uhlík (RCC)
vysoká tepelná odolnost
• uhlíková nanovlákna (CNT)
vylepšují vlastnosti matrice
Bugatti Veyron
BMC
Columbia
3
1 kg = $8000
Osobní automobil HONDA
4
Úvod
Kompozity obecn
= Materiály složené ze dvou &i více složek p%írodních &i
umBlých
– p%írodní (d%eva, kosti, zuby, atd.)
– umBlé
Kompozity um lé
= Materiály cílenB složené z vhodných materiál složkových:
– Pojiva (matrice)
– Plniva (&ástice, zrna, kuli&ky, vlo&ky)
– Výztuže (vlákna krátká, dlouhá, nekone&ná)
5
Úvod
Pro v bec vláknové kompozity ?
• Vlákna mají v podélném smBru nejvyšší specifické
pevnosti a specifické moduly pružnosti
Základní trik návrhu dílu z vláknového kompozitu:
„Dát vlákna tam kde je t%eba, kolik je jich t%eba,
orientovaná do smBru hlavního napBtí.“
6
Úvod
Kompozity lze rozd lit dle specifických vlastností jejich
výztuže:
- podle velikosti výztuže:
- makrokompozity (velikosti %ádovB v mm až cm)
- mikrokompozity (%ádovB v µm)
- nanokompozity (%ádovB v nm)
- podle orientace výztuže:
- preferovaná
- náhodná
- podle tvaru výztuže:
- &ásticové (izometrický &i anizometrický tvar)
- vláknové (kontinuální &i diskontinuální vlákna)
7
Úvod
ásticový kompozit - izometrický
ásticový kompozit – anizometrický (vlo kový)
vláknový kompozit
8
Základní pojmy
Typ vlákna
Vlákna
Sklo
Aramid
HS - uhlík
HM - uhlík
Modul pružnosti v
podélném sm ru
EfL (MPa)
74 000
130 000
230 000
390 000
Modul pružnosti v
p í ném sm ru
EfT (MPa)
74 000
5 400
15 000
6 000
Modulu pružnosti
ve smyku
GfLT (Mpa)
30 000
12 000
50 000
20 000
Pevnost v tahu
fL (MPa)
2 100
3 000
5 000
3 800
Hustota
(kgm-3)
2 500
1 500
1 600
1 700
9
Základní pojmy
Vlákna
Porovnání cen vláken
cena (v %)
2000
1500
1000
500
0
sklo
aramid
HS - uhlík
HM - uhlík
(cena sklenBného vlákna = 100%)
10
Matrice
Základní pojmy
Druh prysky ice
Modul pružnosti
Em (MPa)
Poissonova konst.
m
(-)
Modulu pružnosti
ve smyku
Gm (MPa)
Pevnost v tahu
pm
(MPa)
Hustota
(kgm-3)
Maximální teplota
Tmax (oC)
Epoxidové
Polyesterové
Fenolové
Polyimidové
4 500
4 000
3 000
4 000 19000
0.4
0.4
0.4
0.35
1 600
1 400
1 100
1 100
130
80
70
70
1 200
1 200
1 300
1 400
90 -200
60 - 100
120 - 200
250 - 300
11
Klasifikace
12
Klasifikace
13
Klasifikace
Rozd lení kompozit
14