材料力学在钓竿设计中的应用 - 图文(2)

2019-08-30 21:50

可得截面的惯性矩越大,则临界压力越大, 又由经验公式:

σcr=a-bλ

可知,柔度λ越小临界压力越高,

???l i?iIzA 可见,提高惯性半径i的数值就能减小λ的数值。

如不增加截面面积,而尽可能把材料放在离截面形心较远处,就能取得比较大的I和i,这就等于提高了临界压力(临界应力)。空心的环形截面与实心圆截面比较,若两者截面面积相等,环形截面的惯性矩I和惯性半径i都比实心圆截面的大得多。因此,空心杆的稳定性比实心杆的稳定性大得多。

结果:竹竿的形态结构赋予竹竿以高的纵向弯曲强度和模量以及细长、挺直等性能。因此竹竿的结构是人造竿的楷模

3.2碳纤维竿

3.2.1碳纤维竿的性能特点

碳纤维竿,也叫碳素竿,是20世纪90年代我国生产的一种新型鱼竿。碳纤维竿的主要特点是轻便。同样长度的碳纤维竿比玻璃纤维竿几乎轻一半,一支5米多长碳纤维竿的重量仅300克左右,竿体也比玻璃纤维竿细得多。近几年,碳纤维竿使用巳十分普及,其优良的使用性能得到了大多数垂钓者的认可[1]。

碳纤维竿所用的是高科技材料——碳纤维,这种材料的特点是坚实、抗拉强度高、耐热、质轻、耐腐蚀,不足之处是导热、导电且质

地较脆,韧性不及玻璃纤维竿,钓鱼时如遇到雷雨天气,使用此竿易发生雷击事故,若触及了高压电线,会发生触电事故[3]。 3.2.2碳纤维竿材料选择 钓竿属于薄壁细管类的管材。薄壁细管的弯曲刚性可用下式计算: E?I?或I??644(d42?d1)?E?64 4(d2?d14)在上式中,E为弹性模量,I为断面二次矩,d1和d2分别为圆筒管的内、外径。据以上公式可以看出 ?当外径一定时,为提高刚性应增加壁厚; ?当外径和壁厚一定时,为提高刚性应增加壁厚; ?具有高比强度和高比模量的碳纤维是制造薄壁细管的最好选材[1]。 结果:碳纤维制造的钓竿具有轻、坚实、抗拉强度高的特点,使其成为制作钓竿的首选材料。 四、结论 竹子以其结构的优势,增加了其自身的弯曲强度和稳定性,使其成为制作钓竿的最佳天然材质。 碳纤维本身具有极高的抗拉强度,并且质轻,使最终制作出来的钓竿性能好并易携带。 五、参考文献

[1]贺福. 钓竿的今昔[J]. 化工新型材料,1987,03:5-9.

[2]黄聪儒. 日本之碳纤维复合材料钓竿及高尔夫球杆[J]. 特种合成纤维与复合材料简报,1995,06:10-13. [3]百度百科搜索


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