NAGŁE PĘKANIE I WIĄZKOŚĆ
Niekiedy konstrukcje zaprojektowane poprawnie z punktu widzenia zarówno
odkształcenia sprężystego, jak i plastycznego ulegają katastroficznemu zniszczeniu w wyniku nagłego pękania. Cechą wspólną tego typu sytuacji-pękania spawanych kadłubów statków, spawanych mostów i rur gazociągów oraz zbiorników ciśnieniowych - jest obecność pęknięć będących często efektem błędów spawania. Nagłe pękanie jest spowodowane wzrostem - zachodzącym z szybkością propagacji dźwięków w danym materiale - istniejących pęknięć, które nagle stają się niestabilne. Energetyczne kryterium nagłego pękania
Nadmuchanie balonika prowadzi do zmagazynowania w nim pewnej energii. Energia ta jest związana zarówno z ciśnieniem gazu wewnątrz balonu, jak i z napięciem gumowej powłoki. Wzrasta ona w miarę wzrostu ciśnienia w baloniku.
Jeśli do rozważanego układu wprowadzimy defekt w postaci igły penetrującej powłokę balonika, nadmuchany balonik pęknie, uwalniając zgromadzoną w nim energię. Powłoka balonika nagle pęka, pomimo że napięcie nie przekracza jej wytrzymałości na rozciąganie. Jeśli jednak taki sam defekt wprowadzimy do układu o mniejszej energii, np. nakłuwając balonik nadmuchany częściowo, wykazuje on cechy stabilności i nagłe pękanie nie ma miejsca. Z kolei, jeśli nadmuchujemy balonik uprzednio przedziurawiony, w pewnym momencie osiągamy ciśnienie, przy którym balonik nagle pęka. Innymi słowy, podczas nadmuchiwania osiągamy moment, w którym dziurka w baloniku staje się niestabilna i mamy do czynienia z nagłym pękaniem.
Wiele wypadków (niespodziewane zawalenie się mostu, pęknięcie kotła) miało miejsce i nadal przytrafia się w związku z opisanym zjawiskiem. We wszystkich przypadkach, przekroczone zostaje krytyczne naprężenie, przy którym jest dostatecznie dużo energii na to, by wykonać pracę rozrywania materiału, co często zaskakuje konstruktora danego elementu. Na podstawie przeprowadzonych rozważań można zapisać równanie energii układu, jakie musi być spełnione w momencie nagłego pękania w wyniku rozrostu pęknięcia. Załóżmy, że pęknięcie o długości a w materiale o grubości t rośnie o Sa. Wymaga to, aby praca wykonana przez przyłożone obciążenie była większa od sumy zmiany energii sprężystej i energii zgromadzonej w wierzchołku pęknięcia
Parametr Gc jest stałą materiałową - jest to energia związana z utworzeniem jednostki pola pęknięcia, nazywana wiązkością materiału (lub czasami krytyczną szybkością uwalniania energii odkształcenia). Mierzony jest on w jednostkach energii na jednostkę pola, np. w J/m2.
Duża wiązkość materiału oznacza,, że propagacja pęknięć w danym materiale zachodzi trudno (jak np. w miedzi, dla której Gc > > 106 J/m2). Z kolei szkło pęka bardzo łatwo; Gc dla szkła wynosi tylko ok. 10 J/m2.
Ten sam parametr Gc określa wytrzymałość klejów. Można wyznaczyć jego wartość dla kleju nałożonego na taśmę klejącą poprzez zawieszenie ciężarka na częściowo odwiniętej taśmie klejącej odwijanej z rolki zawieszonej (np. na ołówku),
w ten sposób, że może ona w miarę swobodnie się obracać, jak to pokazano na rys.
Należy zwiększać masę ciężarka do wartości M, przy której zaczyna się nagłe odwijanie taśmy (= nagłe pękanie). Dla tego typu geometrii układu, człon dUel
jest mały w porównaniu z pracą wykonaną przez ciężar M (taśma ma stosunkowo małą podatność sprężystą) i może być pominięty. Wówczas równanie równowagi dla nagłego pękania przyjmie postać:
Schemat wyznaczania wartości Gc dla kleju na taśmie (typu scotch). a zatem Parametr t zwykle przyjmuje wartość 2 cm, M = 1 kg i g ok.. 10 m/s2, co daje:
Nagłe pękanie sztywno zamocowanej płyty
Płyta jest rozciągana siłami przyłożonymi na dwóch jej krawędziach, które nie przesuwają się względem siebie. Ponieważ krawędzie te się nie przesuwają, więc przyłożone siły nie wykonują pracy i dW=0.
Nagłe pękanie w płycie o zamocowanych brzegach. Jednak w miarę jak rośnie pęknięcie płyty, naprężenia w jej materiale ulegają relaksacji, co oznacza, że płyta traci energię sprężystą. Zatem dUel przyjmuje wartość ujemną, a -dUel wartość
dodatnią. Przeanalizujmy mały sześcian materiału płyty o objętości jednostkowej. Pod działaniem obciążenia F sześcian ten jest poddany naprężeniom s , które powodują odkształcenie e. Każdy sześcian o objętości jednostkowej ma zatem energię sprężystą Uel wynoszącą se/2 lub s/2E. Jeśli teraz wprowadzimy parametr a określający długość pęknięcia, to zauważymy, że materiał w obszarze zakropkowanym na rys. ulega relaksacji (naprężenie maleje do zera) i traci energię sprężystą. Krytyczny warunek nagłego pękania przybierze wówczas postać:
Przyjęte założenie co do sposobu relaksowania naprężeń w materiale jest dość zgrubne. Bardziej wyrafinowana analiza matematyczna prowadzi do wniosku, że wyprowadzone oszacowanie dUel jest zaniżone o połowę. Co można uprościć do warunku w momencie uruchamiania nagłego pękania
Nagłe pękanie płyty pod stałym obciążeniem
Innym, często spotykanym elementem konstrukcji jest płyta pod stałym obciążeniem,
realizowanym poprzez przyłożenie siły na jej krawędziach. Jest to przypadek
bardziej złożony niż rozważany poprzednio. W miarę jak rośnie pęknięcie, płyta traci sztywność, co powoduje przemieszczanie się jej obciążonych brzegów i w rezultacie wykonanie pracy przez przyłożone siły. Człon dW przyjmuje zatem wartość dodatnią. Jednak dUel jest także dodatnie (okazuje się, że część pracy dW jest zużywana na przyrost energii sprężystej płyty) więc końcowy wynik pozostaje taki sam jak w poprzednim przykładzie (sztywnego zamocowania płyty).
Warunki nagłego pękania
Wróćmy teraz do warunku inicjacji nagłego pękania nadając mu następującą postać o charakterze ogólnym dla różnego typu konstrukcji: Lewa strona tego równania ujmuje warunek, że nagłe pękanie wystąpi w materiale poddanym działaniu naprężeń s, jeżeli występujące pęknięcia osiągną pewną krytyczną wielkość a; lub alternatywnie, jeśli do materiału, w którym występują pęknięcia o wielkości
a przyłożone zostanie naprężenie s. Prawa strona równania zależy jedynie od wielkości o charakterze materiałowym; od modułu Younga E oraz od parametru Gc (wiążkości materiału), czyli energia wymagana do utworzenia pęknięcia o powierzchni jednostkowej, jest wartością uzależnioną od cech danego
materiału. Istotną cechą tego równania jest krytyczna kombinacja naprężenia i wielkości pęknięć, przy której mamy do czynienia z pojawieniem się nagłego pękania. Wyrażenie pojawia się tak często w rozważaniach dotyczących zjawiska nagłego pękania, że zwykle jest ono zastępowane jednym symbolem K [MNm-3/2], który jest nazywany współczynnikiem intensywności naprężeń. Poprzednie równanie można zapisać również w następującej postaci:
gdzie:
K - [ = ] - współczynnik intensywności naprężeń,
Kc - [ = ] - krytyczny współczynnik intensywności
naprężeń.
Wartości Gc i Kc
Wartość Kc można wyznaczyć dla dowolnego materiału poprzez utworzenie w próbce pęknięcia o znanej wielkości a i stopniowe jej obciążanie aż do momentu inicjacji nagłego pęknięcia. Z kolei parametr Gc może być wyznaczony na podstawie wartości Kc za pomocą zależności Kc
2 = EGC.
Przedstawione dane liczbowe odnośnie wiązkości i krytycznych wartości
współczynników intensywności naprężeń są niezwykle ważne - ignorowanie tych wielkości było, i nadal jest, przyczyną wielu katastrof. W momencie inicjacji nagłego pęknięcia Mówiąc precyzyjniej, wynik ten dotyczy jedynie cienkiej, półnieskończonej płyty danego materiału, takiej jaką pokazano na rys., dla której grubość t jest dużo mniejsza od a i od innych wymiarów płyty. Oczywiście problemy, z którymi mamy do czynienia w praktyce rzadko spełniają ten warunek, więc wymagana jest pewna korekta wyrażenia. Gdy t i inne wymiary płyty są dużo większe od a
ZNISZCZENIE ZMĘCZENIOWE
Jeśli znamy maksymalny wymiar pęknięć, na podstawie przedstawionego kryterium możemy dobrać krytyczną wielkość obciążenia tak, aby nie nastąpiło nagłe pęknięcie materiału. Jednakże pęknięcia mogą powstawać i rosnąć z małą szybkością przy obciążeniach mniejszych od obciążeń krytycznych, jeśli mają one:
- charakter zmienny w czasie,
- gdy otoczenie materiału jest środowiskiem korodującym.
Pierwszy z powodów wzrostu pęknięcia nazywamy zmęczeniem materiału, drugi korozja.
Trwałość zmęczeniowa elementów pozbawionych pęknięć
Badania odporności zmęczeniowej prowadzone są na próbkach poddanych
zmiennemu rozciąganiu (lub ściskaniu) lub poddanych obrotowemu zginaniu.
Przykładane naprężenie, w ogólnym przypadku, zmienia się sinusoidalnie w funkcji czasu, jakkolwiek nowoczesne programowane maszyny serwohydrauliczne umożliwiają pełną kontrolę zmienności naprężenia.
Dla przypadku wysokocyklowego zmęczenia materiału pozbawionego pęknięć, a więc wówczas, gdy ani smax ani smin nie przekraczają granicy plastyczności, okazało się, że dane doświadczalne można dobrze opisać zależnością:
Zależność ta nazywana jest prawem Basąuina. Parametr a jest stałą (o wartości od 1/15 do 1/8 dla większości materiałów), podobnie jak C1.
W przypadku niskocyklowego zmęczenia materiału pozbawionego pęknięć, a więc wówczas, gdy smax lub smm przekraczają granicę plastyczności, prawo Basąuina nie obowiązuje. Otrzymuje się liniową zależność zakresu odkształceń plastycznych Depl zdefiniowanych na rys. w funkcji liczby cykli do pęknięcia Nf . Zależność ta znana jest jako prawo Coffina-Mansona w postaci:
Przedstawione dwa prawa (zakładając znajomość stałych a, b, C1 i C2) dobrze opisują odporność zmęczeniową próbek pozbawionych karbów poddanych zmiennym naprężeniom o stałej amplitudzie i o ich średniej wartości wynoszącej zero. Jeśli materiał poddany jest działaniu zmiennych naprężeń rozciągających lub ściskających (to znaczy sm jest różne od zera), dla zachowania tej samej wartości Ńf zakres zmienności naprężeń musi być zmniejszony zgodnie z regułą
Jeśli oprócz analizowanych wcześniej parametrów, zmienności podlega także Ds,
należy zastosować zasadę sumowania się zniszczeń podaną przez Minera.
We wzorze tym Nfi oznacza liczbę cykli do zniszczenia pod działaniem naprężeń w zakresie i, natomiast Ni/Nfi jest ułamkiem zużytej żywotności materiału po liczbie Nf cykli obciążenia w tym zakresie. Materiał ulega zniszczeniu w momencie, gdy suma w w/w równaniu osiąga wartość 1.
Również i ta reguła ma charakter empiryczny. Jest powszechnie stosowana w projektowaniu.
Trwałość zmęczeniowa pękniętych próbek
Duże konstrukcje, w szczególności spawane, zawsze charakteryzują się obecnością pęknięć. Jedyne czego można być pewnym w tym przypadku to to, że początkowa długość tych pęknięć jest mniejsza niż pewna przyjęta długość, która umożliwia wykrycie ich podczas kontroli lub badania konstrukcji. Oceniając czas bezpiecznej eksploatacji tego typu konstrukcji, musimy określić czas (liczbę cykli) do momentu katastroficznego wzrostu istniejących pęknięć.
Współczynnik intensywności naprężeń cyklicznie zmiennych DK rośnie w funkcji czasu (pod działaniem stałego naprężenia) ze względu na wzrost pęknięcia. Stwierdzono, że przyrost długości pęknięcia podczas jednego cyklu obciążenia, da/dN, skorelowany jest z DK w sposób przedstawiony na rys.
W zakresie zmian o charakterze ustalonym, szybkość wzrostu pęknięcia spełnia zależność
Mechanizmy zniszczenia zmęczeniowego
Pęknięcia narastają w sposób zilustrowany na rys. W czystych metalach lub polimerach (lewa część rysunku) obciążenie rozciągające powoduje powstanie strefy uplastycznionej przed czołem pęknięcia, co powoduje "otwarcie" pęknięcia na odległość s prowadząc do powstania nowej powierzchni pęknięcia. W trakcie ściskania materiał zostaje ściśnięty i pęknięcie częściowo zamyka się, a nowo utworzona powierzchnia przyrasta (w przybliżeniu o d). Podobna sytuacja
powtarza się w kolejnych cyklach obciążenia, pęknięcie stopniowo narasta z szybkością da/dN, wynoszącą w przybliżeniu s. Rozwój pęknięcia opisuje prawa część rys, która pokazuje, że w strefie uplastycznienia powstają pustki łączące się ze sobą i z czołem pęknięcia. W tym przypadku pęknięcie rośnie nieco szybciej niż poprzednio, co wynika z obecności tych pustek.
Zmęczenie wysokocyklowe przebiega w odmienny sposób. Wówczas gdy naprężenie nie przekracza granicy plastyczności, praktycznie cały zakres żywotności materiału jest związany z okresem inicjowania pęknięcia. Jakkolwiek nie zachodzi ogólne odkształcenie plastyczne, występuje odkształcenie lokalne w miejscach koncentracji naprężeń, takich jak karby lub rysy na powierzchni czy też w miejscach zmiany przekroju elementu. Ostatecznie dochodzi do powstania pęknięcia w obszarze tych koncentracji naprężeń pęknięcia, które rozrasta się początkowo z małą szybkością, a później szybko, aż do momentu zniszczenia elementu. Z tego powodu ostre zmiany geometrii elementów i rysy na powierzchni są bardzo groźne dla konstrukcji narażonych na zmęczenie wysokocyklowe i często prowadzą do zmniejszenia odporności na zmęczenie o jeden rząd wielkości.
Odkształcenie i pękanie w wyniku pełzania
Dotychczas skupialiśmy się na właściwościach mechanicznych w temperaturze
pokojowej. Wiele urządzeń, zwłaszcza do przetwarzania energii, jak turbiny, reaktory, maszyny parowe i instalacje chemiczne, pracuje w temperaturach znacznie wyższych. Materiały pod obciążeniem, które w temperaturze pokojowej nie ulegają odkształceniu, wraz ze wzrostem temperatury zaczynają pełzać. Pełzanie jest to powolne, ciągłe odkształcenie w czasie, które nie zależy już tylko od naprężenia, lecz również od temperatury i czasu.
W przeciwieństwie do pełzania odkształcenie większości metali i ceramik w temperaturze pokojowej praktycznie nie zależy od czasu. Przyjęło się określać pełzanie jako proces "wysokotemperaturowy", a pozostałe
(odkształcenie sprężyste/plastyczne) jako "niskotemperaturowe".
Pojęcia proces "wysokotemperaturowy" i "niskotemperaturowy„.
Wolfram, stosowany na włókna lampowe, ma bardzo wysoką temperaturę topnienia, ponad 3000°C. Temperatura pokojowa, dla wolframu, jest więc bardzo niską temperaturą. Jednak również wolfram, w odpowiednio wysokiej temperaturze, ulegnie pełzaniu, co w rezultacie prowadzi do przepalenia się żarówki. Temperatura, w której materiał zaczyna pełzać, zależy więc od jego temperatury topnienia. Jako generalną zasadę należy przyjąć, że pełzanie rozpoczyna się, gdy T>0,3-0,4 Ttopnienia (metale, a ceramiki 0,4-0,5). Zastosowanie specjalnych dodatków stopowych może podwyższyć temperaturę, w której występuje pełzanie.Również polimery podlegają pełzaniu - wiele z nich już w temperaturze pokojowej. Większość polimerów jest niekrystaliczna i nie ma ściśle określonej temperatury topnienia. Dla tych materiałów ważnym parametrem jest temperatura zeszklenia TG, w której ulegają wzmocnieniu wiązania Van der Waalsa. W znacznie wyższych temperaturach polimer będzie zachowywał jak skóra lub guma i będzie pełzał pod obciążeniem. W temperaturach znacznie niższych od TG stanie się twardy ( czasami kruchy) i praktycznie pełzanie nie wystąpi.
Badanie pełzania i krzywe pełzania
Badania pełzania wymagają dokładnego pomiaru temperatury. Zazwyczaj próbka jest poddawana rozciąganiu lub ściskaniu, najczęściej pod stałym obciążeniem, wewnątrz pieca, w stałej temperaturze T. Wydłużenie jest mierzone w funkcji czasu. Wstępne i początkowe odkształcenie w wyniku pełzania nie mogą być zaniedbane, zachodzą one szybko i mogą być traktowane jako sprężyste odkształcenie zależne od struktury. Następnie jednak materiał wkracza w ustalony stan pełzania lub pełzanie i odkształcenie rośnie w sposób ciągły, w funkcji czasu.
Konsekwencje potęgowego prawa pełzania
a) Przy stałym naprężeniu (lub obciążeniu), odkształcenie rośnie z upływem czasu.
Podlegają temu pełzaniu: lód w powłoce lodowej Antarktyki i w górach lodowych, polimery odkształcające się w temperaturze pokojowej i w wyższych, metale i ceramiki w urządzeniach wysokotemperaturowych (reaktorach, turbinach) ulegając powolnemu odkształceniu.
b) Przy stałym odkształceniu naprężenie ulega relaksacji z upływem czasu. Podlegają temu np. śruby w obudowie turbin, które wymagają regularnego dokręcania. Czas relaksacji (definiowany jako czas niezbędny do zrelaksowania naprężenia do połowy jego początkowej wartości) może być obliczony z potęgowego prawa pełzania
Uszkodzenie i pękanie w wyniku pełzania
Podczas pełzania narasta uszkodzenie materiału, w wyniku powstawania wewnątrz jamek. Uszkodzenie to pojawia się w momencie odpowiadającym trzeciemu stadium pełzania i powiększa się coraz szybciej. Ilustruje to kształt krzywej w obszarze trzeciego stadium pełzania - gdy jamki się powiększają, przekrój próbki maleje i (przy stałym obciążeniu) wzrasta naprężenie.
W wielu stopach o dużej wytrzymałości uszkodzenie spowodowane pełzaniem pojawia się bardzo wcześnie i prowadzi do zniszczenia materiału przy bardzo małym (rzędu 1%) odkształceniu. W urządzeniach pracujących w wysokiej temperaturze jest ważne, aby upewnić się, że:
a) Odkształcenie w wyniku pełzania eCT nie przekroczy wartości dopuszczalnej w czasie eksploatacji konstrukcji.
b) Odkształcenie plastyczne pełzania eCT f (odkształcenie w momencie zniszczenia) jest wystarczająco zgodne z dopuszczalnym pełzaniem.
c) Czas do zniszczenia elementu tf przy projektowanym obciążeniu i w temperaturze pracy, jest dłuższy od projektowanego czasu eksploatacji konstrukcji.
Materiały odporne na pełzanie
Właściwością, którą przede wszystkim musi wykazywać materiał odporny na pełzanie, jest wysoka temperatura topnienia (lub mięknięcia). Jeśli materiał ma być eksploatowany w temperaturze niższej od 0,3 temperatury topnienia (K), pełzanie nie będzie stanowiło problemu. Jeżeli temperatura eksploatacji ma być wyższa, należy wprowadzić pierwiastki stopowe powodujące wzrost odporności na pełzanie. Pełzanie może być także pożądane. Wyciskanie, walcowanie lub prasowanie na gorąco i kucie są operacjami prowadzonymi w temperaturach, w których dominujący jest mechanizm opisany potęgowym prawem pełzania.
Projektowanie stopów metalowych odpornych na pełzanie
Gdybyśmy musieli dobrać lub zaprojektować materiał odporny na pełzanie, należałoby postąpić w następujący sposób:
a) Wybrać materiał o wysokiej temperaturze topnienia, ponieważ dyfuzja (i szybkość
pełzania) zależą od T/TM;
b) Maksymalnie utrudnić ruch dyslokacji przez utworzenie roztworów stałych i wytworzenie wydzieleń dyspersyjnych; wydzielenia muszą oczywiście być stabilne w temperaturze pracy materiału;
c) Wybierać, o ile to możliwe, materiał o typie sieci krystalicznej stwarzającej największy opór, to znaczy o wiązaniu kowalencyjnym (tak, jak to jest w większości tlenków, w krzemianach, węgliku krzemu, azotku krzemu i podobnych związkach).
Aktualnie stosowane materiały odporne na pełzanie spełniają właśnie te kryteria.
Poniżej zestawiono (wg wzrastającej TM) najczęściej stosowane materiały:
- RR58: stop aluminium ze strukturą roztworu stałego zawierający wydzielenia; niska TM temperatura pracy do 150°C; lecz mała gęstość.
- Wysokostopowe stale odporne na korozję typu 304, 316, 321: roztwory stałe, głównie Ni i Cr w żelazie, wydzielenia węglików i faz międzymetalicznych (stosowane do 600°C).
- Niskostopowe stale ferrytyczne: roztwory stałe (do 4%) Cr, Mo i V w żelazie,
zawdzięczające swoją odporność na pełzanie głównie występowaniu węglików
(stosowane do 650°C).
- Nadstopy na bazie niklu: szeroka gama stopów niklu o strukturze roztworów stałych (głównie z Cr, W, Co) i wydzielenia węglików oraz faz międzymetalicznych (stosowane do 950°C).
- Żaroodporne tlenki i węgliki: głównie tlenek aluminium Al203; ceramiki bazujące na Si02; węglik krzemu SiC; azotek krzemu Si3N4; sialony (stosowane potencjalnie do temp. 1300°C). Cechą charakterystyczną tych materiałów jest duży opór sieci krystalicznej
Projektowanie ceramik odpornych na płynięcie dyfuzyjne
Płynięcie dyfuzyjne odgrywa ważną rolę w materiałach drobnoziarnistych (często w
ceramikach) oraz w materiałach podlegających pełzaniu pod małym obciążeniem, w wysokich temperaturach. Aby wybrać właściwy materiał należy:
a) Szukać materiału o wysokiej temperaturze topnienia.
b) Stworzyć warunki powstania dużego ziarna, które wydłuża drogę dyfuzji i ogranicza rolę mechanizmu dyfuzji po granicach ziarn - idealny byłby monokryształ.
c) Stworzyć warunki powstania wydzieleń na granicach ziarn, w celu ograniczenia poślizgu granic ziarn. Ceramiki, zwykle ulegają odkształceniu głównie przez płynięcie dyfuzyjne (ponieważ mają małe ziarno, a duży opór sieci krystalicznej utrudnia pełzanie według prawa potęgowego). Zastosowanie odpowiedniej obróbki cieplnej, prowadzącej do rozrostu ziarna, może zwiększyć ich odporność na pełzanie.
Temperatura zeszklenia polimerów rośnie ze wzrostem stopnia krzyżowania się łańcuchów. Polimery o dużym stopniu krzyżowania (np. epoksydowe) są bardziej odporne na pełzanie w temperaturze pokojowej, niż te o małym stopniu krzyżowania (np. polietylen). Lepkość polimerów, powyżej TG, wzrasta ze wzrostem ciężaru cząsteczkowego, co również wpływa na zmniejszenie pełzania. Wreszcie polimery krystaliczne lub częściowo krystaliczne (np. polietylen o dużej gęstości) są bardziej odporne na pełzanie niż materiały typowo szkliste (np. polietylen o małej gęstości).
Szybkość pełzania polimerów można zmniejszyć przez wprowadzenie do nich
sproszkowanego szkła lub krzemionki, w przybliżeniu proporcjonalnie do ilości dodanego wypełniacza (zarówno PTFE na pokrycia naczyń kuchennych, jak i polipropylen, stosowany na elementy samochodowe, są wzmacniane w ten sposób). Znacznie lepszą odporność na pełzanie uzyskuje się dla kompozytów zawierających długie włókna (GFRP i CFRP), w których większość obciążenia jest przenoszona przez włókna nie ulegające pełzaniu ze względu na dużą wytrzymałość.