Преимущества
Композитный материал используется:
- Когда требуется большая жесткость или коэффициент отношения прочности к весу.
- Когда требуется большая усталостная прочность, стойкость к коррозии, устойчивость к излому, ударным воздействиям и сопротивление ползучести.
- В жестких условиях окружающей среды, благодаря их низким коэффициентами термического и влажностного расширения.
Высокая жесткость и коэффициент отношения прочности к весу композитного материала расширяет возможности его применения. Например композитные материалы применяются в строительстве самолетов для уменьшения общего веса конструкции. Исходная стоимость материалов высока, но их применение приводит к значительной экономии на стоимости топлива при эксплуатации.
Низкие коэффициенты термического и влажностного расширения делают их заманчивыми для использования в проектировании спутников, так как в космосе они подвергаются резким изменениям температуры.
Приложения
Композитные материалы применяются во многих областях от самолетов и автомобильных деталей до биомедицинских имплантатов и продуктов для отдыха. Некоторые примеры приведены ниже:
- Компоненты самолета - капот двигателя, внешнее крыло, передние створки шасси и хвостовой конический обтекатель среди многих других.
- Компоненты космических кораблей - соединительные муфты, вентиляционные шахты и обшивка корпуса.
- Вертолеты - лонжерон лопасти несущего винта(графитно-эпокс. композитный материал).
- Автомобили - корпус изготовлен из композитного материала с углеродным волокном или стекловолоконного композита.
- Корабли - корпус корабля (дерево или кевлар).
- Биомедицина - материалы для имплантатов.
- Продукты для отдыха - корпуса велосипедов, ракетки, лыжи и рукоятки клюшки для гольфа.
Ограничения
- Затруднения в выявлении разрушений (внутри слоев и между слоями). Для выявления разрушений требуются дорогие методы оценки прочности без разрушения или система мониторинга конструкционной целостности.
- Затруднения в определении устойчивости материалов, так как он обычно ортотропные.
- Низкая устойчивость к излому для такой же прочности по сравнению с металлом.