ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Усталостное и коррозионное разрушение композитов из "Механика разрушения композитных материалов " Остановимся на некоторых механизмах развития усталостных и коррозионных трещин, спещ1фических для композитов. Поверхность раздела матрицы и волокна имеет наименьшую энергию разрушения и скольжения поэтому естественно, что при переменных нагрузках и при воздействии агрессивных сред новые качества композита, отличные от составляющих, зависят от возможности докритического развития щшиндрических микротрещин по поверхностям раздела. [c.94] На основании общей теории в данном случае докритический рост трещин контролируется величиной Г. При этом основной характеристикой данной системы материал — внешняя среда будет диаграмма К — Г, снятая при стационарных внешних нагрузках V — скорость роста трещины). Наличия такой единой диаграммы следует ожидать в тех случаях, когда адсорбционное воздействие внешней среды и нелокальные транспортные эффекты в полости трещины пренебрежимо малы. Последнее всегда имеет место для трещин скольжения, так как их фронт недоступен для внешней среды. Поэтому для трещин скольжения диаграмма F — Г не зависит от внешней среды и целиком определяется свойствами самого материала. [c.94] Характерные точки на диаграмме V — V будут некоторыми постоянньь ми системы. Важнейшими из них являются величины и Г сс1 первая характеризует быстрое ускорение роста трещины до околозвуковых скоростей при небольшом увеличении Г, вторая характеризует начало роста трещины в данных условиях (т.е. при Г Г сс трещина не растет). Величина равна удвоенной энергии адгезии. [c.94] Для идеально хрупких композитов, когда диссипативные зоны вблизи фронта трещины имеют характерный размер, малый по сравнению с радиусом нити, указанную теорию легко переформулировать на язык коэффициентов интенсивности напряжений, так как в этом случае между величиной Г и коэффициентами интенсивности имеет смысл зависимость (2.29) для трещин скольжения или зависимость (2.47) — для открытых трещин. Однако, применяя общий подход 1, можно обходиться лишь величиной Г (без коэффициентов интенсивности напряжений) и переносить полученные результаты также на тот случай, когда пластические зоны вблизи фронта цилиндрических микротрещин сравнимы с радиусом нитей. [c.94] Для определения диаграммы V — Г можно использовать в опытах, например, любую из схем, изученных в 3 (или какую-либо другую схему, для которой можно эффективно вычислить инвариантный Г-интеграл). [c.95] Рассмотрим теперь случай, когда подрастание трещины при характерной стационарной величине Г мало по сравнению с ее подрастанием вследствие увеличения Г (система с мгновенной реакцией). В этом случае характеристикой материала является диаграмма Д/ - Г, где Д/ — подрастание трещины. Диаграмма Д/ - Г определяется экспериментально в процессе монотонного увеличения Г от нуля до Г . Характерные точки этой диаграммы также будут некоторыми постоянными неоднородного материала. [c.95] В случае произвольно изменяющейся во времени величины Г подрастание трещины за произвольный промежуток времени легко находится интегрированием бесконечно малых приращений из диаграммы F — Г (в системах с пренебрежимо малой мгновенной реакцией) или из диаграммы dl/dr - Г (в системах с определяющей мгновенной реакцией). [c.95] В случае произвольных систем, когда существенны и последействие и мгновенная реакция, можно применить принцип аддитивности [1], согласно которому приращение трещины dl равно сумме двух слагаемых дифференциалов + с /р, первое из которых для заданной функции Г(/) определяется при помощи диаграммы К — Г, а второе — при помощи диаграммы dljdT — Г. Таким образом, можно изучить случай периодических, случайных или любых программированных внешних нагрузок. [c.95] Здесь /3/ , afm Bfm, У/m - некоторые постоянные. Во временных процессах разрушения композитов с полимерной матрицей наибольшую роль играет, по-видимому, общий кинетический механизм. [c.95] Отсюда при помощи соответствующей диаграммы легко найти приращение трещины за любой промежуток времени для любой функции е(г) (см, например, диаграммы (9.1) — (9.4)). Некоторое характерное время расслаивания можно принять за долговечность образца например, естественно в качестве долговечности принять тот период, за который микротрещина подрастает на величину L, определяемую формулой (8.7) и соответствующую выпучиванию отслоившегося волокна. [c.96] Если долина трещины больше Lq, то ее рост будет иметь место при осевом сжатии, а при осевом растяжении она будет неподвижна. [c.97] Такая постановка задачи доста Гочно близка к точной, если Z 2го и если имеет место осевое сжатие. [c.98] Можно показать также, что уравнение (9.8) справедливо для произвольного замкнутого контура С на боковой поверхности цилиндра А. [c.98] Будем считать, что фронт трещины С в конце концов будет распространяться вдоль оси X параллельно самому себе, не изменяя формы. Это естественно вытекает из того обстоятельства, что изменение фронта трещины со временем должно быть направлено в сторону выравнивания величины Г на контуре С, приводя в пределе к условию Г = onst на всем контуре ( равнопрочный контур трещины). Последнее объясняется монотонно возрастающей зависимостью скорости роста трещины от Г (за исключением коррозии и адсорбции, роль которых для внутренних обрывов, видимо, мала). [c.98] Как только трещина дойдет до границы образца, соответствующее волокно полностью выключится из работы. При достаточном количестве начальных обрывов этот момент будет фиксировать расслоение образца, т.е. его разрушение. [c.98] Рассмотрим закономерности докритического роста усталостных и коррозионных трещин, распространяющихся в направлении поперек волокон в однонаправленном композите (на рис. 47 изображена окрестность края макротрещины). [c.99] Ограничимся рассмотрением квазихрупкого разрушения, когда характерная длина оборванных волокон, вытянутых из матрицы, мала по сравнению с длиной MaKpoTpeuiHHbij но велика по сравнению с радиусом цилиндрического волокна, т.е. [c.99] Вернуться к основной статье