Fiberlerin mekanik özellikleri, dış kuvvetlerin etkisi
altındaki fiberlerin mekanik davranışını belirleyen karakteristiklerdir.
Fiberleri mekanik karakteristiklerini belirlemek için özel özel
mekanik testler yapılır; bu testler deformasyon tipi ve yükleme koşullarında
farklıdır. Test metodu seçimi, amaçlar ve incelenen fiber tipi tarafından belirlenir.
Fiberlerin en önemli mekanik özellikleri, fiber ekseni yönünde Young’s modülü,
kuvvet, sürünme (creep) ve karşılık gelen spesifik değerlerle, fiber yoğunluğuna
bağlı özelliklerdir.
Bir fiberin Young’s modülü, malzemenin doğasına,
kristalografik yönlendirmeye (tek-kristal fiberler için) ve polikristalin
fiberlerin dokusuna göre belirlenir.
Örneğin, karbon fiberlerin Young's modülü, örneğin, fiber
eksene göre grafit düzlemlerinin oryantasyonuna bağlı olarak geniş ölçüde
(150-800 GPa) değişir. Young's modülü fiber ile matris arasındaki etkileşimden
neredeyse bağımsızdır ve bireysel fiberler üzerindeki deneyler ile (gerilme
altında numunenin deformasyon eğrisinin eğiminden veya numunenin doğal
frekansından) belirlenir.
Bir fiberin (genellikle kırılgan) kuvvetini (s), Weibull statistiklerinde tarif edildiği
gibi yapısındaki kusurlar belirler; buna göre L uzunluğundaki bir fiberin çökme
olasılığı aşağıdaki eşitlikle verilir:
s0 ve b sabitler, L0 sabitle ilişkili
parametredir.
G, gama fonksiyonu belirtir. Standart sapma D
ikinci momentten tayin edilir.
Değişme katsayısı k = D/ s
sadece b değerine bağlıdır. L1
ve L2 uzunluklarındaki fiberlerin ortalama kuvvetlerinin oranı:
Bir fiberin bir kompozitteki etkin kuvveti, fiberlerin
bireysel olarak test edilen etkin kuvvetinden farklı olabilir; bu nedenle
fiberlerin kuvvet özelliklerinin özel olarak hazırlanmış kompozit örneklerde
yapılıması önerilir.
Fiberlerin creep (sürünme) direnci, sabit bir creep strain
(tipik olarak %0.5-1) değerinde belirli bir süre (tipik olarak 100-105
saat) tutularak tayin edilir. Fiberlerin bireysel creep testi çok uzun zaman
alacağından, basitleştirilmiş bazı testler kullanılır. Sert bir silindire
bağlanmış bir fiberin, belirli bir sıcaklıkta belirli bir zaman tutulmasıyla
elde edilen kalıcı eğriliğin (residual curvature) ölçülmesi bu tür metotlara
bir örnek olarak gösterilebilir.
