[发明专利]一种玻纤增强材料内部纤维朝向定量分析的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻纤增强材料，尤其涉及一种玻纤增强材料内部纤维朝向定量分析的计算方法。

背景技术

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。英文原名为：glassfiber或fiberglass，成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。最后形成各类产品，玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域。

玻璃纤维之特性：

玻璃一般人之观念为质硬易碎物体，并不适于作为结构用材，但如其抽成丝后，则其强度大为增加且具有柔软性，故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良之结构用材。玻璃纤维随其直径变小其强度增高。作为补强材玻璃纤维具有以下之特点，这些特点使玻璃纤维之使用远较其他种类纤维来得广泛，发展速度亦遥遥领先其特性列举如下：

(1)拉伸强度高，伸长小(3％)。

(2)弹性系数高，刚性佳。

(3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。

(4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。

(5)吸水性小。

(6)尺度安定性，耐热性均佳。

(7)加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品。

(8)透明可透过光线.

(9)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。

(10)价格便宜。

随着汽车轻量化的要求，玻纤增强材料的应用越来越广，由于玻璃纤维在轴向上的拉伸模量高，垂直于轴向拉伸模量最低，而一般玻纤增强塑料制品基体的拉伸模量较低，则纤维在制件中的朝向直接决定着制件特定区域较大拉伸模量的方向，则判断玻纤增强塑料制品内部纤维方向对判断制品的各向异性力学性能有较大意义。

由于玻纤在注塑过程中会沿流动方向取向，引起力学性能和收缩率在取向方向上增强，导致制品变形翘曲，因此，判断纤维的方向有重要的意义。

其中，用扫描电子显微镜观察断面的纤维走向是一种较为广泛使用的判断方法，图1为观察结果，纤维呈束状。如图1所示，该断面主要由基体6和纤维1-5组成。其具体的方向由目测纤维的立体朝向确定，如图1中纤维1大概为与平面呈45°角的纤维，纤维2大概为与平面呈60°角的纤维，纤维3为大概与平面呈30°的纤维，纤维4大概为与平面呈0°的纤维，纤维5大概为与平面呈90°的纤维。

上述采用目测的判断方法，具有直观的优点，但其不能准确判断纤维方向，且断面表面凹凸不平，以及平面照片的立体感不强，也对判断纤维方向造成不利影响，同时由于纤维众多，无法判断每根纤维的方向，从而只能目测断面内纤维的总体走向。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种纤维方向判断方法，通过面积判断纤维方向，统计出纤维的方向分布。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种纤维方向判断方法，其是基于玻璃纤维增强制品上裁剪出的小样片，经镶嵌、打磨、抛光并经显微镜拍照后的截面图片，用IMAGE PRO PLUS软件自动识别纤维，并计算每根纤维截面面积，通过面积判断纤维方向，统计出纤维的方向分布。采用本发明的技术方案，一方面解决了纤维方向判断不准确的问题，提高了判断的精确性；另一方面可准确快速判断整体纤维方向分布，提高了的效率，降低了实验成本。

图片分析测量的几何数值单位是象素，这是电子图片本身的性质所决定。一个象素点只代表显示屏上一个色点。一条线是由一串象素点所组成，它的长度就是象素点的数量。一个圆形的区域面积则是其外轮廓所围住的象素点的数量。用image pro plus分析图像时，程序只能处理象素，当把象素值转换成实际物体的长度与面积时，需提供一个象素对应的实际尺寸，通过定义标尺的长度即设置转换系数。