Для определения связи между структурой и механическими свойствами стеклопластика необходимо получение стеклопластика на стадии его разработки рассматривать с учётом напряженно-деформированного состояния компонентов стеклопластика, механизма разрушения композита и физико-химических процессов на границе раздела фаз. Используемые в практике результаты по механике композитов с дискретной структурой на основе короткого стекловолокна носит в основном экспериментальный характер, что связано со значительными математическими трудностями определения полей напряжений и перемещений в вязкоупругой полимерной матрице с включениями упругих стекловолокон конечной длины. Трудности в расчётах вызваны локальным возмущением полей напряжений и перемещений по концам стекловолокон, что не позволяет свести задачу к плоской деформации или плоскому напряженному состоянию. Однако для хаотически армированных стеклопластиков точное решение такой задачи для практики вряд ли оправдано из-за значительного колебания механических характеристик композита, обусловленного статистической природой его прочности. Поэтому получение стеклопластика при решении задачи как сделать стеклопластик разработчик рассматривает с использованием экспериментального установления основных механических характеристик на основе приближенных методов оценки в различных условиях нагружения при известных свойствах компонентов. Такой подход позволяет рассматривать практические задачи направленного регулирования свойств при создании хаотически армированных стеклопластиков. Важное значение для регулирования свойств таких стеклопластиков имеет взаимодействие полимерной матрицы с упругими короткими стекловолокнами.
Механизм взаимодействия в системе короткое волокно –матрица заключается в основном в передаче усилий от полимерной матрицы к упругим стекловолокнам за счёт касательных напряжений на границе раздела фаз. При анализе элементарной одномерной модели по распределению касательных напряжений на поверхности стекловолокна и нормальных напряжений в волокне и полимерной матрице было установлено, что касательные напряжения имеют максимальные напряжения на концах волокон и резко уменьшаются при удалении от концов. Расчётные максимальные касательные напряжения примерно равны прочности сцепления связующего с поверхностью стекловолокна.
Анализ более сложной одномерной модели (из девяти армирующих элементов, торцы которых смещены относительно друг друга) показал, что характер распределения касательных напряжений является более плавным.
Определение распределения напряжений в трёхмерной модели по методу конечных элементов позволило установить появление растягивающих (радиальных) напряжений (перпендикулярно оси стекловолокна) в полимерной матрице и волокне, которые быстро уменьшаются от концов волокон к их середине. Для хаотически армированных композиций длина армирующих волокон оказывает существенное влияние на все упруго-прочностные показатели стеклопластика. Разрушение происходит главным образом по границе раздела полимер – стекловолокно, когда наступает равенство между касательными напряжениями и прочностью сцепления связующего с поверхностью армирующих элементов.
