Модуль упругости углеродного волокна

30.10.2023

Модуль упругости углеродного волокна - это характеристика жесткости материала, такая же, как и для дерева, алюминия или стали. Оно показывает какое усилие нужно приложить чтобы растянуть или сжать материал. Точнее, сопротивление материала, которое возникает при попытке его деформировать.

Интуитивное объяснение: если представить что материалы могут бесконечно растягиваться, то модуль упругости показывает напряжение, которое необходимо для того, чтобы растянуть образец вдвое. Длина не имеет значения. Хоть из 1 сантиметрового сделать 2 сантиметровый образец, хоть из 10 метрового сделать 20 метровый – без разницы.

Модуль упругости численно равен напряжению которое удлиняет тело в 2 раза.

Например, модуль упругости (он же модуль Юнга) для алюминия составляет 70МПа. Это значит для того чтобы растянуть вдвое алюминиевый стержень с сечением 1см² к нему нужно приложить нагрузку в 70МПа что примерно сопоставимо с грузом в 713 кг подвешенным к этому стержню.

Модули упругости бывают разные: на растяжение, сжатие, изгиб. В характеристике на УВ указывают модуль на растяжение, поэтому мы будем говорить про него.

Конечно же, большинство материалов не растянутся в 2 раза, они порвутся (лопнут) при достижении предела прочности на растяжение. Например модуль упругости волокна Toray T700  равен примерно 230ГПа , а предел прочности 4.9 ГПа – это значит, чтобы растянуть вдвое образец с поперечным сечением в 1мм² нужно усилие примерно в 23.4 тонны. Но образец порвется при усилии 0,5т, удлинение при этом составит не больше 2%. Стальной образец лопнет при 61 кгс/мм².

Модуль упругости это характеристика материала, свойство материала. Такое же как теплопроводность. Оно не меняется от размеров образца.