碳纤维受力破坏模式分析

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　　虽然碳(C)纤维复材拥有相当高的强度（strength)，但是由于复合材料(Material)具有材料方向性，有别于等向性的金属材，若受力方向并非在纤维走向，则很容易达到破;除此之外，以树脂(Resin)构成的基材，在复杂的受力料坏情况(Condition)下，也可能（maybe)产生基材断裂（fracture)或者是界面脱黏。碳纤维配件“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。因此，复材的破坏模式(pattern)，可广义的分为:基材断裂、界面脱黏、纤维断裂。
　　其中，基材断裂（fracture)与界面脱黏可归类为胶合介面的破坏。主导(guiding)胶合介面强度（strength)的因素(factor)主要有二，内聚及粘着力。内聚代表的是胶料本身的强度;粘着力则是胶料与接著物问的吸引力。一般来说，粘着力的强度相对於内聚弱上许多。

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　　传统的制作材料(Material)要比碳(C)纤维复合材料差非常多，碳纤维复合材料拥有很多其他材料不具备的优点，由于这种复合材料是由树脂(Resin)包裹的碳纤维组合而成，重量轻而且强度（strength)高，大约是钢材料重量的四分之一，但是强度更好，而且碳纤复材耐磨损（零部件失效的一种基本类型）、耐腐化侵蚀 、应用范围(fàn wéi)更广阔。碳纤维生产传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。
　　民用碳(C)纤维目前在汽车方面使用较多，这种材料(Material)除了重量轻以外，安全性也很卓越，碳纤维复合材料在碰撞时对能量的吸收能力很强，所以在汽车外壳和汽车保险杠均可使用。碳纤维复材之所以强度高主要原因是是碳纤维有着很强度抗撕裂性能，沿着碳纤维排列方向有着非常大的韧性(toughness)，通过(tōng guò)设计铺层和产品(Product)设计可以调整最大负荷形态（pattern)。
　　一如自然界中动物骨骼或植物茎络只在需要的地方形成较厚的结构，同样的，在汽车上使用碳(C)纤维设计人员必须要对汽车重点(zhòng diǎn)安全区域做纤维铺层方向和选材用量的调整，这样才能实现汽车整体的性能安全。碳纤维生产具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。让碳纤维部件在达到减重的要求下，复合使用的性能要求。
　　简单来说，与车用钢板最大的不同除了重量之外，这种特殊材料还可以在某一个方向表现出与钢板一样的强度（strength)，但在另一方面，却又有很好的可弯曲性。
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