ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Анизотропия листовых материалов из "Анизотропия конструкционных материалов Изд2 " Все многослойные листовые материалы, составленные из изотропных слоев, могут быть отнесены по своей симметрии к классу транстропных тел. [c.19] Листовой материал поперечно (аксиально) изотропен, т. е. транстропен, если все направления в плоскости листа эквивалентны, и плоскость листа является поэтому плоскостью изотропии. Ось, перпендикулярная плоскости изотропии, является осью симметрии бесконечного порядка, анизотропия материала определяется только различием между его свойствами в плоскости листа и в направлениях, не совпадающих с плоскостью листа. Материал в направлении, перпендикулярном слоям, является обычно более слабым (при растяжении) вследствие влияния связующего (клеевых прослоек между слоями). [c.19] Ортогональная анизотропия слоев обусловливает ортотропность плиты (листа), составленной из этих слоев, только при их параллельной или взаимно перпендикулярной (ортогональной) поочередной укладке, нечетном или относительно большом числе слоев. Если оси симметрии отдельных слоев повернуты в смежных слоях на некоторый одинаковый угол, то класс анизотропии такого материала зависит от угла взаимного поворота слоев. [c.20] При анализе симметрии свойств многослойных материалов, составленных из ортотропных слоев, например из древесного шпона или стеклошпона, применяется теорема В. Л. Германа (1944 г.), обобщающая принцип Неймана для случая сплошных анизотропных сред Если среда обладает осью структурной симметрии порядка п, то она аксиально изотропна относительно этой оси для всех физических свойств, характеристики которых определяются тензорами ранга г, если г меньше, чем п (г . п) . Так, например, для упругих свойств (г — 4) уже при наличии оси структурной симметрии пятого порядка п = 5) плоскость, перпендикулярная этой оси, будет плоскостью изотропии. Здесь ось симметрии пятого порядка — это такая ось, вокруг которой достаточно повернуть фигуру на одну пятую часть окружности, т. е. на угол а = 2я/5 = 72°, чтобы получить полное совмещение всех точек фигуры с их первоначальным положением. [c.20] Все направления в плоскости листа слоистого материала будут эквивалентны между собой в отношении упругих свойств (г = 4) и прочности (/- = 4), если угол между направлением волокон во всех смежных слоях будет одинаковым (угол отсчитывается в одном направлении, например, по часовой стрелке) и меньше 72°. Так, например, в слоистом материале, у которого угол между волокнами в смежных слоях составляет 60 или 45°, все направления в плоскости листа должны быть эквивалентны друг другу, а материал —транстропным. [c.20] В намотанных изделиях это получается при укладке волокон в двух направлениях х и у (рис. 1.5), расположенных так, что углы между ними неравны между собой (2у + РФ Если волокна укладываются параллельно осям х и у, то осями симметрии являются оси х и г/, причем ось у является биссектрисой угла р, а ось х — биссектрисой угла 2у. Такой материал можно рассматривать как ортотропный при условии, что слои с укладкой волокон в направлениях х и у правильно чередуются. В этом случае плоскостями симметрии многослойного материала будут срединная плоскость листа и две плоскости, перпендикулярные срединной и содержащие оси х л у (рис. 1.5). [c.21] Расчетная схема однородной (квазигомогенной) сплошной среды с тремя взаимно перпендикулярными плоскостями симметрии применима к многослойным листовым материалам регулярной структуры только при условии, что толщина одного слоя мала по сравнению со всей толщиной листа. Чем меньше слоев содержит лист, тем сильнее сказывается гетерогенность структуры, нарушающая расчетную схему анизотропии материала. При этом симметрия свойств может сохраняться в плоскости листа. [c.21] Рассмотрим для примера слоистый материал, состоящий из двух одинаково ориентированных ортотропных слоев с различными свойствами. Срединная плоскость листа для такого материала не является плоскостью симметрии, а две плоскости, перпендикулярные срединной и содержащие оси симметрии обоих слоев (х и у), являются плоскостями симметрии. Если толщина листа мала, то обычно исследуется анизотропия механических свойств только в одной плоскости —в плоскости листа, содержащей две взаимно перпендикулярные оси симметрии обоих слоев. Негомогенность материала по толщине листа может привести или не привести к нарушениям расчетной схемы анизотропии в плоскости листа и к по-грещностям в результатах механических испытаний. Возможно коробление образцов при их испытании на растяжение в направлении. Не совпадающем с осью симметрии материала, а также при их одностороннем увлажнении. [c.22] Тонкие листовые материалы малой жесткости широко применяются в полиграфии и в легкой промышленности. Таковы все виды картона и бумаги, покровные переплетные материалы на бумажной, нетканой и тканевой основе, а также почти все виды искусственных и синтетических кож. Последние изготовляются на тканевой, волокнистой (нетканой) или смешанной основе, а также безосновные пленочные. [c.22] Анизотропия присуща всем видам бумаги и картона машинного изготовлени.ч. Анизотропия бумаги, картона и других волокнистых (нетканых) материалов обусловлена особенностями технологии их изготовления. В бумаго-и картоноделательных машинах скорость движения сетки превышает скорость подачи волокнистой массы [10], поэтому появляется преимущественная ориентация волокон в машинном направлении. Поперечная вибрация мокрой части стана бумагоделательных машин вызывает ориентацию волокон в направлении, близком к поперечному. Степень ориентации волокон может быть переменной по толщине бумажного листа [10], поэтому срединная плоскость листа не обязательно является плоскостью структурной симметрии бумаги, картона, тем более переплетных материалов на бумажной основе. [c.22] Примером листового материала гомогенной структуры со значительной анизотропией могут служить полимерные пленки, полученные путем предварительной вытяжки. [c.23] Упорядочение структуры линейных полимеров при их ориентационной вытяжке ведет к анизотропии механических свойств, имеющей не только количественный, но и качественный характер. При растяжении вдоль направления ориентации прочность определяется силами химической связи в молекулах, которые при этом располагаются более или менее параллельно и однородно. При растяжении же в поперечном направлении прочность ориентированного полимера определяется только силами межмолекулярного взаимодействия, а эти силы значительно меньше первых. В этом случае можно принять в пленках расчетную схему ортогональной анизотропии. Для многих листовых материалов, толщина которых мала по сравнению с размерами листа (бумага, картон, искусственные кожи, ориентированные пленки), характерны значительные деформативность и реономность свойств. [c.23] Вернуться к основной статье