模量是复合材料在不断增加的应力情况下的弹性的量度。换句话说，模量表示复合材料层压板会移动或弯曲多少。这定义并表征了复合材料在加载和变形方面的刚度和刚性，为设计高性能复合材料之间的一切或简单地使您的下一个复合材料设计更有效提供了基本构件。该模量取自固化复合材料或材料样品。

某些材料的弹性模量可能很高，用眼睛就能轻易看到。例如，拿一根橡皮筋，用手对其施加力。当材料受到负载时，橡皮筋很容易拉伸。在最终断裂之前，它可能会拉伸到原始长度的 10 倍。大多数复合层压板处于模量谱的另一端，因为它们在最终断裂之前通常不会弯曲太多。用碳纤维、凯夫拉或玻璃纤维制成的传统复合材料通常与铝、钢或混凝土等材料进行比较，因为它们不像橡胶、尼龙或 ABS 等更具延展性或塑料性质的材料那样弯曲或变形。一些复合层压板设计为低模量，在受到冲击时会弯曲，例如漂移车车身面板吸收能量并在撞到墙壁后神奇地“弹回”原位。其他则采用超高模量碳纤维设计，在需要加固时提供无与伦比的刚度。

复合层压板或结构的三点弯曲试验或弯曲试验很好地说明了模量是什么以及它为什么如此重要。这种复合层压板样品的破坏性试验测量了随着负载随时间增加而产生的变形。样品复合材料受到测量的增加应力（负载），同时测量材料的变形。随着应力的增加，材料会变形，直到失效或断裂。然后将信息转换为类似于应力/应变曲线的图形。

记录的抗弯强度是样品开始断裂前施加的最大应力。模量则简单地定义为该极限强度除以变形量。模量也表示为应力/应变曲线的斜率。斜率越陡，表明高模量层压板越硬，越“脆”，而斜率越平缓，表明层压板刚性越小，越“塑性”。

表面上看，弯曲模量相当简单。除了模量之外，这些测试还揭示了复合材料样品的失效机制，并进一步从分子水平上解释了纤维和树脂的化学性质。

设计时考虑模数

复合材料是织物和树脂之间共享特性的混合物。每种材料的选择都会对复合材料的设计及其模量产生影响。以下是决定您是获得高模量还是更柔韧的复合层压板的一些因素。这可能有助于让您的下一个零件设计有效地满足您的需求。

纤维类型和方向

在选择使用碳纤维、凯夫拉纤维、玻璃纤维还是混合织物时，重要的是查看复合材料的典型机械性能的技术信息并将其与其他选择进行比较。层片取向对于实现任何复合材料所需的刚度特性至关重要，因为平衡的铺层对于通过层压板的横截面实现一致的机械性能至关重要。添加单向增强层将增加层压板在铺层方向上的刚度。

碳纤维无疑是提供刚度和强度的最佳增强材料。它将保持尺寸稳定性直至失效。虽然碳纤维的强度远远超过极限强度，但它的刚度可与铝媲美。唯一的缺点是碳纤维会在没有太多警告的情况下突然失效，通常是灾难性的。

凯夫拉纤维以吸能著称，但在某种程度上与刚性相反，因为它的刚性只有碳纤维的一半。与使用相同树脂的碳纤维相比，凯夫拉纤维层压板的弯曲度要大得多。因此，凯夫拉纤维通常是漂移车车身面板等应用中的首选材料，在这些应用中，挡泥板需要吸收突然的能量。当与柔性树脂搭配使用时，部件会经受住冲击，然后碎裂并需要更换。

就相对刚度而言，玻璃纤维的模量最低。当使用玻璃纤维进行设计以提高刚度时，需要更多的织物来提供坚硬的层压板。然而，当将预算和刚度进行比较时，玻璃纤维的成本因素仍然使其成为一种很好的织物选择，因为它经常被添加到塑料中以增强部件的刚度和强度。

混合 织物通常有助于利用一种纤维的最佳特性来补充另一种纤维；众所周知，碳纤维/凯夫拉纤维混合物可以为复合材料增加柔韧性，凯夫拉纤维为碳纤维提供了强化骨架。它还可用于汽车工业，用于制造前保险杠等部件。

树脂

环氧树脂在强度和刚度方面通常具有最高的性能。虽然大多数环氧树脂都是根据工艺（层压、灌注、预浸料等）配制或设计的，但树脂的主要目的是有效“利用”织物的特性以满足所需的要求。

关于模量，有些树脂具有增强的刚度能力，而另一些则专为能量吸收和灵活性而设计。

众所周知，聚酯树脂对玻璃纤维的润湿性非常好，是一种性价比极高的复合材料部件基体。然而，聚酯树脂的刚度不如配方环氧树脂。

核心的增加也将显著提高模量，为任何复合结构增加相当大的刚度。