H9/10: Composieten
Inleiding
Structurele combinatie van 2 of meer materialen
- Componenten blijven individueel te onderscheiden
- Materiaaleigenschappen = combinatie van eigenschappen basismaterialen
Opbouw:
- Matrix
- Versterking = gedispergeerde fase = vulstof
- Interfase = hechting tussen matrix en
versterking
Vb: beton: combinatie van zand en kiezels met
cementmatrix
4 klassen:
1) Vezelversterkt
2) Deeltjes-gevuld
3) Gelamineerd
4) Hybride
Vezelversterkte composieten
Bestaat uit 2 fasen: matrix (polymeer) en vezels
- Vezels;
o Sterk en stijf
o Weerstaan aan trekbelasting
o Lengte en diameter:
Kunnen elke lengte hebben (mm tot km)
Langer = efficiënter bij opnemen vd belasting, want kleiner aantal uiteinden
Diameter: 7-150 micron
Hoe langer en hoe fijner vezel hoe beter composiet (ASPECTRATIO = L/D)
Hoog aspectratio = sterker composiet, MAAR moeilijker te oriënteren
Kritische lengte: hierboven gedraagt vezel zich als oneindig
- Matrix;
o Omringt de vezels en houdt ze gericht = geen flexibiliteit van vezels toe laten
o Vezels beschermen tegen omgeving (corrosie, …)
o Coating = matrix ook beschermen
o !!! Brengt last over van vezel naar vezel
o Meer en meer thermoplasten, eerder thermoharders
- Zeer sterk tov gewicht materiaal
Hechting vezels met matrix
- Belang = goed overbrengen van trekbelasting
- Afhankelijk van:
o Lengte, oriëntatie, uitharding matrix, aanwezige holtes, oppervlaktechemie vezel
, Anisotropie FRP
- Richting van allignering vezels van groot belang voor eigenschappen
o Longitudinaal
o Transversaal
- Gealigneerde vezels dragen bij tot opnemen van longitudinale kracht
(trekkracht), maar niets tot belasting in transversale richting
o Sterke anisotropie
- Willekeurige schikking vezels = isotroop composiet = overal evenveel
te belasten, maar niet even sterk als allignering en belasting in
richting allignering
Kennis over belasting van beoogde product belangrijk om te weten
hoe vezels moeten gealigneerd worden
Dispersie: geeft aan in welke mate hechting tussen samengeklitte
partikels verbroken wordt.
Distributie: gelijkmatig verdeeld zijn van de vulstof over het gehele
composiet
Kritische lengte
= lengte die een vezel minimaal moet hebben om
composiet sterker en stijver te maken
Mechanische sterke is afhankelijk van:
oVezeleigenschappen
oSpanningsoverdracht matrix-vezel =
bonding
- Aan vezeluiteinden stopt hechting vezel-
matrix
o Geen spanningsoverdracht
o Matrixvervorming
Spanningsverloop in op trek belaste cilindrische vezel: nul aan uiteinden, loopt op tot
maximumwaarde in vezelmidden
- Indien l = lc: bij composietfalen
wordt de treksterkte van de vezel
enkel in midden vd vezel bereikt
o Vezels en matrix falen bij
eenzelfde rek = geen
versterking
Inleiding
Structurele combinatie van 2 of meer materialen
- Componenten blijven individueel te onderscheiden
- Materiaaleigenschappen = combinatie van eigenschappen basismaterialen
Opbouw:
- Matrix
- Versterking = gedispergeerde fase = vulstof
- Interfase = hechting tussen matrix en
versterking
Vb: beton: combinatie van zand en kiezels met
cementmatrix
4 klassen:
1) Vezelversterkt
2) Deeltjes-gevuld
3) Gelamineerd
4) Hybride
Vezelversterkte composieten
Bestaat uit 2 fasen: matrix (polymeer) en vezels
- Vezels;
o Sterk en stijf
o Weerstaan aan trekbelasting
o Lengte en diameter:
Kunnen elke lengte hebben (mm tot km)
Langer = efficiënter bij opnemen vd belasting, want kleiner aantal uiteinden
Diameter: 7-150 micron
Hoe langer en hoe fijner vezel hoe beter composiet (ASPECTRATIO = L/D)
Hoog aspectratio = sterker composiet, MAAR moeilijker te oriënteren
Kritische lengte: hierboven gedraagt vezel zich als oneindig
- Matrix;
o Omringt de vezels en houdt ze gericht = geen flexibiliteit van vezels toe laten
o Vezels beschermen tegen omgeving (corrosie, …)
o Coating = matrix ook beschermen
o !!! Brengt last over van vezel naar vezel
o Meer en meer thermoplasten, eerder thermoharders
- Zeer sterk tov gewicht materiaal
Hechting vezels met matrix
- Belang = goed overbrengen van trekbelasting
- Afhankelijk van:
o Lengte, oriëntatie, uitharding matrix, aanwezige holtes, oppervlaktechemie vezel
, Anisotropie FRP
- Richting van allignering vezels van groot belang voor eigenschappen
o Longitudinaal
o Transversaal
- Gealigneerde vezels dragen bij tot opnemen van longitudinale kracht
(trekkracht), maar niets tot belasting in transversale richting
o Sterke anisotropie
- Willekeurige schikking vezels = isotroop composiet = overal evenveel
te belasten, maar niet even sterk als allignering en belasting in
richting allignering
Kennis over belasting van beoogde product belangrijk om te weten
hoe vezels moeten gealigneerd worden
Dispersie: geeft aan in welke mate hechting tussen samengeklitte
partikels verbroken wordt.
Distributie: gelijkmatig verdeeld zijn van de vulstof over het gehele
composiet
Kritische lengte
= lengte die een vezel minimaal moet hebben om
composiet sterker en stijver te maken
Mechanische sterke is afhankelijk van:
oVezeleigenschappen
oSpanningsoverdracht matrix-vezel =
bonding
- Aan vezeluiteinden stopt hechting vezel-
matrix
o Geen spanningsoverdracht
o Matrixvervorming
Spanningsverloop in op trek belaste cilindrische vezel: nul aan uiteinden, loopt op tot
maximumwaarde in vezelmidden
- Indien l = lc: bij composietfalen
wordt de treksterkte van de vezel
enkel in midden vd vezel bereikt
o Vezels en matrix falen bij
eenzelfde rek = geen
versterking
