1. 引言：為什么拉伸強(qiáng)度如此重要

拉伸強(qiáng)度和彈性模量是評(píng)估結(jié)構(gòu)性能的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。在航空航天、汽車工業(yè)、工業(yè)機(jī)械、儲(chǔ)能設(shè)備以及耐壓結(jié)構(gòu)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，復(fù)合材料的可靠性高度依賴于纖維類型、纖維方向以及增強(qiáng)層數(shù)。

本研究重點(diǎn)分析采用碳纖維與玻璃纖維制成的復(fù)合材料在 ISO-527 標(biāo)準(zhǔn)下的拉伸力學(xué)表現(xiàn)。研究結(jié)果為理解層數(shù)如何直接影響復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和剛度提供了重要參考。

2. 研究方法：ISO-527 拉伸測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

所有拉伸測(cè)試均依據(jù) ISO-527 試樣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。研究評(píng)估了兩類復(fù)合材料：

• 連續(xù)增強(qiáng)型碳纖維層壓板
• 使用短切氈（CSM）制成的玻璃纖維復(fù)合材料

所有樣品均采用樹脂基體并按 10:1 催化劑比例制備，以確保固化充分并模擬工業(yè)生產(chǎn)條件。

3. 關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)：層數(shù)決定強(qiáng)度表現(xiàn)

3.1 雙層碳纖維：最高力學(xué)性能表現(xiàn)

研究表明，含有兩層碳纖維的復(fù)合材料試樣表現(xiàn)出最卓越的力學(xué)性能：

• 拉伸強(qiáng)度：100.76 MPa
• 最大應(yīng)變：1.76%（低值，表明剛度高）
• 彈性模量：5708.4 MPa

結(jié)果顯示，增加增強(qiáng)層數(shù)顯著提升材料的剛度、承載能力和整體拉伸性能。

3.2 單層碳纖維：最低拉伸強(qiáng)度

含單層碳纖維的試樣表現(xiàn)出最低的力學(xué)性能：

• 拉伸強(qiáng)度：19.877 MPa

這一結(jié)果凸顯了單層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的局限性，并證明增強(qiáng)不足會(huì)顯著降低力學(xué)表現(xiàn)。

3.3 碳纖維 vs 玻璃纖維：差異沒(méi)有預(yù)期大

既有研究指出，對(duì)于單層材料而言，碳纖維與玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度差異可能并不顯著。然而本研究證明，決定性能的關(guān)鍵在于層數(shù)配置而非纖維類型，它直接影響：

• 拉伸強(qiáng)度
• 彈性模量
• 剛度
• 載荷分布能力

4. 討論：為什么層數(shù)配置如此關(guān)鍵

多層碳纖維復(fù)合材料之所以表現(xiàn)出更優(yōu)的力學(xué)性能，主要?dú)w功于以下增強(qiáng)機(jī)制：

• 纖維–基體界面之間高效載荷傳遞
• 在拉伸作用下的抗變形能力
• 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，層間脫粘風(fēng)險(xiǎn)低
• 彈性模量隨層數(shù)增加而顯著提升

這些特性使多層碳纖維復(fù)合材料非常適合作為對(duì)高模量、高強(qiáng)度、高耐久性有要求的工程結(jié)構(gòu)材料。

5. 結(jié)論：雙層碳纖維是最佳結(jié)構(gòu)選擇

ISO-527 拉伸測(cè)試結(jié)果表明，雙層碳纖維層壓板在拉伸強(qiáng)度與剛度方面表現(xiàn)最佳。其綜合性能全面優(yōu)于單層碳纖維與玻璃纖維復(fù)合材料。

對(duì)于需要輕量化、高強(qiáng)度、高尺寸穩(wěn)定性的工程應(yīng)用——尤其是在性能要求極高的工業(yè)環(huán)境中——雙層碳纖維復(fù)合材料無(wú)疑是最佳材料選擇。