長纖維複合材料（continuous fibre composite），又稱連續纖維複合材料由長(連續)纖維與樹脂組成的複合材料。長纖維可賦於基材樹脂協同的機械性能，如同時具有高模量、高強度、高韌性等。和粒狀填料複合材料相同，界面粘合情況在決定模量、強度和韌性方面起重要作用。
基本介紹
- 中文名：長纖維複合材料
- 外文名：continuous fibre composite
- 又稱：連續纖維複合材料
- 學科：化學工程
- 作用：改善材料性質
- 斷裂模式：軸向、橫向、切向
簡介,製造工藝,斷裂模式,力學性能,
簡介
纖維複合材料由長纖維與聚合物樹脂所形成的複合材料。經常使用的長纖維有合成纖維、玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維等。纖維——聚合物複合材料是已知最強固和最堅韌的工程材料，各種纖維可賦予複合材料優異的機械性能，如高模量、高強度、高韌性等。纖維複合材料中，界面黏合狀況在決定材料模量、強度和韌性方面有很重要的作用。長纖維複合材料中，纖維承受大部分負荷，基材起應力傳導和保護纖維不受損傷的作用。
製造工藝
以長纖維增強熱塑性複合材料粒料的生產為例。
長纖維增強熱塑性複合材料粒料是一種以長顆粒狀半成品預浸材料形式供應市場的長纖維增強熱塑性基體複合材料（見圖）。通常採用纖維預混合、定長纖維混合擠出、連續纖維擠出包覆等工藝製造。將這類半成品預浸材料採用加熱模壓、注塑等成型工藝進行二次加工，即可成型為熱塑性複合材料部件。
長纖維增強熱塑性複合材料粒料斷裂模式
對長纖維複合材料施加的應力超過臨界應力時，會產生一個或幾個斷裂過程，最重要的3種模式——軸向拉伸斷裂、橫向拉伸斷裂、切向斷裂（斷裂面與纖維垂直、斷裂面與纖維平行、切應力引起的錯動）。施加平行於纖維方向的應力σ1會引起纖維及基體的斷裂，斷裂的路徑垂直於纖維軸線方向；在橫向拉伸及斷裂模式中，強度會很低，施加σ2或τ12會引起與纖維平行方向的斷裂，在這種情況下，斷裂可能發生在基體內部、纖維與基體的界面，也可能發生在纖維內部。
三種斷裂模式力學性能
在考慮複合材料的力學性能時，需作以下假沒：
①纖維均勻分布；
②纖維與恭體界面有好的結合；
③材料內沒有殘餘應力；
④纖維與基體小變形時可看成是線彈性材料。
連續長纖維複合材料的力學性能存在明顯的各向異性。當載荷平行於纖維時複合材料的彈性模量最高，當載荷垂直於纖維時複合材料的彈性模量最低，而在其他取向上複合材料的彈性模量介於最大彈性模量與最小彈性模量之間。這種複合時料力學性能的計算規律被稱為複合材料性能的混合定則。
