與鋼材相比，玻璃纖維增強復合材料的材質較輕，密度不到鋼材的1/3，但在強度方面，當應力達到400MPa時鋼筋會出現屈服應力，而玻璃纖維復合材料的抗拉強度可達到1000-2500MPa。與傳統的金屬材料相比，玻璃纖維復合材料為非均質結構且具有明顯的各向異性，破壞機制更加復雜，在不同類型載荷下對其進行試驗和理論研究，能夠對其力學特性有全面的了解，特別是應用于國防裝備和航空航天等領域需要深入研究其特性和力學性能，從而滿足其在使用環境下的需求。

下面介紹玻璃纖維復合材料的力學性能與損傷后的分析，為該種材料的應用提供指導。

（1）拉伸性能與分析：

有研究玻璃纖維增強環氧樹脂復合材料的力學性能顯示，材料平行方向的拉伸強度遠大于垂直纖維方向的，因此在實際使用中應將玻璃纖維方向與受拉方向盡量保持一致，充分利用其優異的抗拉性能，與鋼材相比，抗拉強度明顯較高，但密度卻遠小于鋼材，可見，玻璃纖維復合材料的綜合力學性能較高。

表1玻璃纖維增強環氧樹脂與Q235性能對比

有研究顯示，提高熱塑性復合材料中玻璃纖維的加入量，復合材料的拉伸強度會逐步地增加，主要原因在于玻璃纖維含量增加時，復合材料中有更多的玻璃纖維承受外力的作用，同時由于玻璃纖維數量的增加，使得玻璃纖維之間的樹脂基體變薄，更有利于玻璃纖維增強框架的搭建，因此，玻纖含量的提升使得復合材料在受到外加載荷情況下，應力更多的由樹脂傳遞至玻纖，有效提升了其拉伸性能。由圖1也可看出，在相同的纖維含量下，長玻璃纖維復合材料的拉伸性能優于短玻纖。

圖1不同纖維含量下材料的拉伸強度

有研究對玻璃纖維不飽和聚酯復合材料的拉伸試驗顯示，通過拉伸斷面的掃描電鏡圖發現玻璃纖維增強復合材料的失效形式為纖維和樹脂基體的組合破壞，斷口顯示為拉伸斷面上有大量玻纖從樹脂基體中拔出，從樹脂基體中拔出的玻璃纖維的表面光滑、干凈，粘結在玻璃纖維表面的樹脂碎片非常少，表現為脆性斷裂，通過改善玻璃纖維與樹脂的鏈接界面，增強二者的嵌合能力，拉伸斷面上可見大部分玻璃纖維粘結較多的基體樹脂碎屑，進一步放大觀察發現，大量的基體樹脂粘結在已經拔出玻纖的表面且呈現類似梳狀排列，斷口表現為韌性斷裂，能夠獲得更加優異的力學性能。

圖2 196 樹脂的 GFRP 的拉伸斷面的 SEM 照片

圖3 UP/PU 共聚樹脂 GFRP 拉伸斷面的 SEM 照片

（2）彎曲性能與分析：

對玻璃纖維增強環氧樹脂復合材料的單向板和樹脂澆筑體進行了三點彎曲疲勞試驗，顯示隨著疲勞次數的增加，二者彎曲剛度不斷下降，但玻璃纖維增強單向板的彎曲剛度遠高于澆注體，且彎曲剛度下降速度更慢，時間出現裂紋的疲勞次數較多，說明玻璃纖維對基體的彎曲性能有增強的效果。

隨著玻璃纖維的引入和體積分數逐漸增加，復合材料的抗彎強度也相應增加，在纖維體積分數為50%時，其抗彎曲強度為最高，較原樣強度提高了21.3%，而在纖維體積分數為80%時，復合材料的抗彎曲強度有明顯的下降，低于未加入纖維試樣的強度，通常認為，材料的低強度可能是由于內部的微裂紋和空隙阻斷了載荷通過基體向纖維的有效傳遞，在外力作用下微裂紋迅速擴展形成斷層，最終造成破壞。該玻纖復合材料的界面結合主要依賴于玻纖基體高溫下的粘性流動對纖維進行包裹，而過多的玻璃纖維對基體的粘性流動產生了極大地阻礙作用，對界面間的連續性產生了一定程度的破壞作用。

表2 不同纖維體積分數復合材料的抗彎曲強度

（3）抗侵徹性能：

將高強玻璃纖維增強復合材料用于反應裝甲的面和背板，與傳統的合金鋼相比，具有更好的抗侵徹性能，見表3和表4，由圖4可知，與合金鋼相比玻璃纖維復合材料作為爆炸反應裝甲的面和背板時，爆轟作用發生后，玻璃纖維復合材料如圖4（b）的殘留碎片較小，無任何殺傷能力，可部分消除爆炸反應裝甲的二次殺傷效應。

表3 纖維增強樹脂基復合材料對破甲彈的防護性能

表4 合金鋼對破甲彈的防護性能

 圖4 爆炸反應裝甲背板的損傷情況

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