The stiffness and strength of the composite materials can be maximized by increasing the volume fraction of reinforcement fibers. The maximum volume fraction of fibers is a theoretical value, as it assumes that the fibers are touching, and takes no account of voids that will be present in the cured material.
The volume fraction of fibers in a composite laminate is derived from the fiber-to-resin weight ratio. The calculation relies on data, such as the areal weight and density (⍴) of the fibers, and the density of the resin, that should be provided by the material suppliers.
Now, follow these steps:
1- Determine the weight of fibers (Wf); in a laminate, you can divide the areal weight of the fibers by the area of the ply (layer of fiber).
2- Weigh the cured composite product.
3- Subtract the weight of the fibers from the weight of the composite product to determine the weight of the resin (Wr) in the composite.
4- Divide the weight of fibers by the fiber density to calculate the volume of fibers, Vf:
5- Determine the fiber-to-resin volume ratio,
6- Determine the resin volume,
7- We can now calculate the theoretical volume of fibers:
8- To account for the volume of voids (Vv) in the composite, we include another term:
Credit: Geoff Foulds, NetComposites
Kompozitlerde Lif Hacim Kesri Nasıl Hesaplanır?
Kompozit malzemelerin katılığı ve mukavemeti, takviye liflerinin hacim oranı artırılarak maksimize edilebilir. Elyafların maksimum hacim oranı, elyafların birbirine değdiğini varsaydığı için kuramsal bir değerdir ve pişirilmiş malzemede mevcut olacak boşlukları hesaba katmaz.
Kompozit bir laminattaki liflerin hacim oranı, lif-reçine ağırlık oranından türetilir. Hesaplama, liflerin alan ağırlığı ve yoğunluğu (⍴) ile reçinenin yoğunluğu gibi malzeme tedarikçileri tarafından sağlanması gereken verilere dayanır.
Şimdi şu adımları izleyelim*:
1- Liflerin ağırlığını (Wf) belirleyin; Bir laminatta, liflerin alan ağırlığını katın alanına (elyaf katmanı) bölebilirsiniz.
2- Kürlenmiş kompozit ürünü tartın.
3- Kompozit içindeki reçinenin (Wr) ağırlığını belirlemek için liflerin ağırlığını kompozit ürünün ağırlığından çıkarın.
4- Elyaf hacmini, Vf hesaplamak için elyaf ağırlığını elyaf yoğunluğuna bölün.
5- Elyaf-reçine hacim oranını belirleyin.
6- Reçine hacmini belirleyin.
7- Artık kuramsal lif hacmini hesaplayabiliriz.
8- Kompozitteki gözenekleri hesaba katmak için ilave bir terim ekleriz.
*Bağıntılar için lütfen İngilizce metne başvurunuz.