ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Модули упругости волокнистых композиций из "Механические свойства полимеров и полимерных композиций " Большинство полимерных волокнистых композиций обладают резко выраженной анизотропией свойств и, как указывалось в гл. 2, их упругость должна характеризоваться по крайней мере пятью или шестью модулями упругости. Если волокна ориентированы в одном направлении (однонаправленные композиции) (см. рис. 2.1), то из этих модулей упругости важнейшее значение имеют четыре продольный модуль Юнга (растягивающее напряжение направлено вдоль оси ориентации волокон) трансверсальный модуль Юнга Ет (растягивающее напряжение направлено перпендикулярно оси ориентации волокон) продольно-трансверсальный модуль упругости при сдвиге (сдвиговое напряжение действует вдоль оси ориентации волокон) трансверсальный модуль упругости при сдвиге Отт (сдвиговое напряжение Действует перпендикулярно оси ориентации волокон). [c.263] На рис. 8.1 кривая 1 соответствует уравнению (8.1) для Е Е-1 = = 25 (стеклянные волокна в эпоксидной матрице). [c.264] Параметр учитывает объемную долю волокон при максимально плотной упаковке Ф , которая подробно анализировалась в гл. 7. Для кубической упаковки волокон Ф, = = 0,785, а для гексагональной — 0,907. В общем случае обычно лежит в интервале между этими крайними значениями и соответствует статистической плотной упаковке волокон (Ф = 0,82). [c.264] Кривая 3 на рис. 8.1 соответствует уравнению (8.2) для композиции эпоксидная матрица — стеклянное волокно. Волокна сравнительно мало влияют на модуль упругости в направлении, перпендикулярном оси их ориентации, и, следовательно, Ет Е1 . [c.264] Сравнение соотношений (8.2) и (8.6) показывает, что Ет/Е = = Отт/О . [c.265] Напомним, что А связано с коэффициентом Эйнштейна соотношением А = — 1. [c.265] Кривая на рис. 8.3, а построена по уравнению (8.8) для композиции борных волокон в эпоксидной матрице при 65% (объемн.) волокон [25]. Эта кривая показывает, что даже небольшое нарушение ориентации волокон по отношению к направлению действия напряжения резко снижает модуль упругости композиции. [c.266] Такие композиции практически изотропны в определенной плоскости, как, например, двухосные ортотропные материалы, схематически изображенные на рис. 2.2. [c.267] Композиционный материал, содержащий хаотически распределенные длинные волокна, обладает высоким модулем Юнга при любом направлении нагружения в данной плоскости. Разработан метод расчета модуля упругости таких композиций [26]. [c.267] В этом уравнении продольный и трансверсальный модули, (Е1 и Ет) могут быть получены экспериментально при испытании однонаправленных волокнистых композиций или рассчитаны по уравнениям (8.1) и (8.2). [c.267] На рис. 8.4 (кривая 4) приведена зависимость Езо1Е1 от объемной доли волокон. Эта зависимость показывает, что для получения доетаточно высокого модуля упругости во всех направлениях приходится еще больше жертвовать максимальным значением Е . [c.268] Практически невозможно получить такие композиции с равномерным хаотическим распределением волокон, так как всегда наблюдается частичная ориентация волокон в одной плоскости. Поэтому достоверность уравнений (8.13) и (8.14) экспериментально не проверялась. [c.268] Ряд подробных исследований модулей упругости волокнистых композиций показал, что приведенные выше теоретические уравнения в большинстве случаев дают достаточно точные результаты [22, 23, 27, 29, 33]. [c.268] Вернуться к основной статье