碳纖維管重量怎么計(jì)算？

    碳纖維管是一種重量很輕但強(qiáng)度很高的新型管材，別看它外表黑漆漆的，但是卻擁有遠(yuǎn)超鋼管的力學(xué)性能，這也是它能夠被航空航天等高端領(lǐng)域大規(guī)模使用的根本原因。來看看碳纖維管重量是怎么計(jì)算的？除了輕量化，它還具備哪些性能優(yōu)勢(shì)呢？

    碳纖維管重量怎么計(jì)算？

    碳纖維管重量的計(jì)算很簡(jiǎn)單，就是用密度乘以體積，碳纖維復(fù)合材料的密度約為1.7g/cm3，體積需要經(jīng)過一系列的計(jì)算才能獲得。我們假設(shè)有一根碳纖維圓管，它的直徑為50mm，厚度為5mm，長(zhǎng)1000mm，來看看它的體積和重量是如何計(jì)算的吧。

    1、外圓面積=3.14*(50/2)^2=1962.5mm2

    2、內(nèi)圓面積=3.14*(50/2-5)^2=1256mm2

    3、圓環(huán)面積=外圓面積-內(nèi)圓面積=1962.5-1256=706.5mm2

    4、圓管體積=圓環(huán)面積*長(zhǎng)度=706.5*1000=706500mm3

    5、圓管重量=密度*圓管體積=1.7*706500/1000=1201.05g≈1200g

    一根長(zhǎng)1米，直徑50mm，厚度5mm的碳纖維管的重量約為1200g，而同樣尺寸的鋼管的重量約為5500g，相差已經(jīng)很大了。這還是一根，如果有100根、1000根呢？碳纖維管的輕量化優(yōu)勢(shì)非常明顯，尤其是在航空航天領(lǐng)域，這種優(yōu)勢(shì)將被放大無數(shù)倍。

    碳纖維管除了輕量化，還有哪些優(yōu)勢(shì)？

    1、強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)：碳纖維絲束的抗拉強(qiáng)度可以超過3000MPa，制成碳纖維管后，強(qiáng)度依然可以高達(dá)2000MPa。普通鋼管的抗拉強(qiáng)度是300-600MPa，而鋁合金管只有110-136MPa，強(qiáng)度上完勝鋼管和鋁合金管。

    2、耐用性優(yōu)勢(shì)：碳纖維管的抗疲勞強(qiáng)度是拉伸強(qiáng)度的70-80%左右，而鋼管的抗疲勞強(qiáng)度只有拉伸強(qiáng)度的30-50%，本來碳纖維管的抗拉伸強(qiáng)度就高，比例也高，抗疲勞性同樣完勝鋼管，耐用性不言而喻，使用壽命可超過50年。

    如果只看力學(xué)性能，碳纖維管無疑遠(yuǎn)超鋼管和鋁合金管，但是在現(xiàn)實(shí)使用中，碳纖維管無法完全替代后面兩者。因?yàn)樘祭w維管的制作過程更復(fù)雜，難度更高，而且無法再短時(shí)間內(nèi)大批量的生產(chǎn)，加上原材料產(chǎn)能的限制，使得碳纖維管產(chǎn)量少且價(jià)格高。在技術(shù)壁壘不被打破的當(dāng)下，碳纖維管只能在有限的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮重要的作用。

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