Прочность моноволокна £-стекла и S-стекла равна 3,4 и 4,5 ГПа соответственно. Стандартное отклонение примерно ±10 %. Приведенные значения являются усредненным результатом боль­шого числа отдельных измерений. Распределение значений прочно­сти в этих измерениях обычно подчиняется гистограмме (рис. 16.1), составленной фирмой «Оуэнз-Корнинг файбергласс». Полученные значения охватывают диапазон от близких к нулю (на нижнем участке гистограммы) до приближающихся к теоретически пре­дельным— 10,3 ... 13,8 ГПа (на верхнем участке). Причиной такого широкого разброса являются наличие дефектов в волокнах и воздействие на них различных факторов окружающей среды [1 ]. Основным таким фактором является влажность. Атмосферная влага воздействует на дефектные места в волокне, особенно когда оно находится в напряженном состоянии, что приводит к росту

Трещин и окончательному разрушению волокна. Этот механизм коррозии под напряжением проявляется как при оценке статиче­ской усталости, так и при растяжении. Трещины в волокне раз­виваются из больших поверхностных дефектов, возникающих в процессе вытяжки или при последующем получении ровингов из волокон, а также из сравнительно небольших изъязвлений поверхности, которые могли образоваться при вытяжке или раз­виться под действием коррозии под нагрузкой или без нее. В стек­ловолокне, кроме того, могут быть внутренние раковины.

Результаты испытаний на растяжение стренг или пучков во­локна примерно на 20 % ниже, чем средние значения для моно­волокна. После разрыва отдельных волокон в пучке на оставшиеся волокна приходится большая нагрузка. В результате этого ито­говая прочность снижается. Фактически прочность стренги может быть рассчитана с высокой точностью по кривой распределения прочности моноволокна. Неодинаковое натяжение волокон внутри деформируемой стренги дает аналогичный прогрессирующий эф­фект разрушения.

По данным фирм, выпускающих стекловолокно, ровинги с боль­шим числом отдельных концов (одиночных нитей), но обычно не более 60, имеют примерно такую же удельную прочность, что и ровинги с единым концом (в виде жгута). Такой вывод основан на предположении, что при соединении отдельных стренг в ровинг дисперсии механических свойств существенно не возрастают.

Диаметр моноволокон — еще один параметр, влияющий на их предел прочности при растяжении. В опытах, проведенных в жестко контролируемых условиях, было показано, что проч­ность моноволокна не уменьшается при увеличении диаметра до максимальных для промышленного волокна размеров. Однако для практических целей совершенно очевидно, что прочность волокон большого диаметра ниже, чем у волокон с меньшим диаметром. Допустимые значения прочности регламентируются военными тех­ническими условиями і?-60346 на применяемый для намотки ровинг. Минимальное значение для ровинга из волокон £-стекла с диаметром G (0,09 ... 0,010 мм) составляет 1,93 ГПа. Для во­локон большего диаметра, т. е. до калибра Т (0,023 ... 0,024 мм), максимально допустимое значение предела прочности при растя­жении 1,38 ГПа.

Прочность волокна зависит также от метода испытания отвер­жденных композитов. При сохранении волокон в выпрямленном состоянии и их равномерном нагружении прочность однонаправ­ленных композитов не ниже или даже выше прочности нитей. При испытании волокон по методу «кольцо NOL» их прочность может достигать 2,76 ... 3,1 ГПа. С другой стороны, при более толстой намотке изделий большего размера максимальная проч­ность не превышает 2,07 ГПа. Значения прочности для таких конструкций ниже по ряду причин: повреждение волокон при намотке; нарушение центровки или плохая коллимация; неравно - 202
мерное натяжение слоев при намотке; изменение напряжения при переходе от внутренних слоев к наружным; появление случайных локальных напряжений.

Общий вывод заключается в том, что при определении проч­ности материала для расчета конструкций следует испытывать композит, а не само волокно. Сравнение с данными, полученными при испытании стренг, свидетельствует об эффективности метода их получения. Для определения истинного напряжения волокна в момент разрушения требуется детальный анализ напряжений.