Как рассчитать плотность стеклоткани и влияет ли она на прочность?
Как рассчитать плотность стеклоткани и влияет ли она на прочность?
Краткий ответ. Плотность стеклоткани ρₛ (г/м²) рассчитывается как масса образца, делённая на его площадь: ρₛ = m/(L·b). Прочность композита растёт с плотностью ткани до Vf ≈ 0,55, далее plateau из-за плохой пропитки. Линейная связь разрывной нагрузки и ρₛ: P ≈ k·ρₛ, где k ≈ 4–5 Н/г для E-стекла.
Формула плотности
где m — масса образца (г), L — длина (м), b — ширина (м). Для образца 100×100 мм: ρₛ = m·100. Стандарт по ГОСТ 19170 — допуск ±5 %.
Связь плотности и прочности
Разрывная нагрузка полоски 50 мм связана с плотностью:
где σ — прочность волокна (МПа), δ — толщина (мм). Удельный коэффициент k = P/ρₛ ≈ 4–5 Н на 1 г/м² для E-стекла полотняного плетения. При ρₛ=280 (Т-13П) → P ≈ 1200 Н.
Прочность композита
где ρ = 2540 кг/м³, δк — толщина композита. Оптимум Vf = 0,45–0,55.
Кривая прочности
Практический выбор
Расчёт веса рулона — формулы массы 1 м², расчёт армирования — статья.
Заключение
Плотность ρₛ — главный параметр выбора ткани. Разрывная нагрузка растёт линейно (k=4–5 Н/г), прочность композита — до Vf≈0,55. Оптимальные плотности: 200–300 для универсальных задач, 500–900 для высоконагруженных.
Список использованной литературы
- ГОСТ 19170–2018. Ткани стеклянные конструкционные.
- ISO 4604:1997. Определение массы единицы площади.
- Справочник по композиционным материалам. — М.: Машиностроение, 1988.
