ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Составной образец с накладкой для продольного сдвига из "Межслойные эффекты в композитных материалах " Симметричный составной образец с накладками для сдвига, предложенный Арманиосом и др. [52], представляет собой центральный стержень с двумя накладками и двумя надрезами (рис. 4.56). Хотя симметрия образца позволяет избавиться от изгиба, условие равновесия накладок выполняется только при наличии нормального напряжения по фронту трещины. Таким образом, поведение образца при нагружении все равно соответствует деформированию смещанного типа. [c.269] Здесь т = Ej h /E( h2, и — критические значения Р и б, связанные с началом движения трещины и — эффективные модули упругости слоистого композита в направлении нагружения для соответственно основного стержня и накладок — критическое значение скорости высвобождений суммарной знергии деформирования. Для разделёния по видам деформирования применительно к данному виду образцов необходим более сложный анализ, например, с использованием метода конечных злементов [16, 51]. [c.270] Выровненные концы основного стержня и накладок находятся в одинаковых условиях, т. е. в таких же, как у стандартных образцов для нагружения растяжением. [c.271] Зависимости податливости и критической нагрузки от длины трещины, полученные из серии кривых нагружение—разгрузка (рис. 4.58), представлены на рис. 4.59 и 4.60. Наклон аппроксимирующей прямой на рис. 4.59 определяет величину коэффициента А, а среднее значение Р . определено по рис. 4.60. Полученные таким образом экспериментальные характеристики позволяют рассчитать по уравнению (129) среднее значение G . Для данных на рис. 4.59 и 4.60 = 228 Дж/м . Испытания четырех образцов из этого же материала дали среднее значение G = 250 Дж/м [53]. [c.272] Как отмечалось выше, вклад деформации типа II в поведение образца можно регулировать, изменяя отношение толщин основного стержня и накладок. При проектировании составного образца необходимо выбрать размеры склеиваемых стержней так, чтобы произошло именно расслоение, а не разрушение наиболее нагруженного стержня. Этот вопрос рассмотрен в работе [54]. [c.272] КОМПОЗИТЫ. Укладка основного стержня ( 45°/0°/90°) , а накладок — ( 45°/0°/90°)5 для несимметричного образца и ( 45°/0°/90°)4j для симметричного. Результаты экспериментов представлены в табл. 4.10. Большой разброс результатов, полученных для несимметричных образцов, связан с тем, что трещина не растет самоподобным образом и первое прорастание трещины не всегда начинается от фронта инициирующего надреза. Поведение такого рода может быть обусловлено сильным изгибом вследствие несимметричности образца. Результаты, полученные для симметричных образцов (рис. 4.59 и 4.60), характеризуются значительно меньшим разбросом. Однако эти результаты получены при испытании шестислойных однонаправленных композитов, а не многонаправленных слоистых композитов большой толщины. Малая толщина шестислойных образцов снижает влияние общего изгиба. Проблем, присущих испытаниям несимметричных образцов, не существует для симметричных. Некоторая несимметрия роста трещин все же наблюдалась, т. е. первоначально устойчивый рост трещин становился прерывистым, когда одна трещина стремилась остановиться вместе с другой [52]. [c.275] Другая проблема, связанная с обработкой данных, полученных при испытании составных образцов на продольный сдвиг, заключается в разделении вкладов разных видов деформирования. В работе [55] было показано, что скорости высвобождения энергии деформирования типов 1 и 11 не сходятся в случае, когда трещина распространяется вдоль поверхности раздела между двумя разными ор-тотропными материалами. В работе [55] было также показано, что скорость высвобождения суммарной энергии деформирования хорошо определяется. Проведение испытания составной балки на продольный сдвиг применительно к однонаправленному материалу не связано с какими-либо трудностями пример — результаты, представленные на рис. 4.59 и 4.60. Иначе обстоит дело с образцами многонаправленного композита, результаты испытания которых приведены в табл. 4.10. В этих образцах инициирующий надрез между основным стержнем и накладкой приходится на поверхность раздела между слоями +45° и -45°. Поэтому расчет методом конечных элементов, используемый вместе с методом смыкания трещины, не дает правильных результатов. В работе [55] показано, что результаты такого подхода зависят от отношения Аа/а, где Аа — приращение трещины, используемое в методе смыкания трещины. Несходимость скоростей высвобождения энергии деформирования типов 1 и 11 объясняется осциллирующей природой сингулярности в вершине трещины, проходящей по поверхности раздела между двумя материалами. [c.276] Проблемы, связанные с разделением вкладов различных видов деформирования и/или их дозировкой, серьезно ограничивают область практического применения составных образцов. Не разделив указанные вклады, трудно соотнести данные испытаний составных образцов на продольный сдвиг с поведением реальных конструкций. Из-за несходимости компонент деформаций типов I и II при распространении трещины между двумя разными материалами рекомендуется ог1заничить применение составных образцов однонаправленными композитами. Общего изгиба, возникающего при испытании составного образца с одной накладкой, можно избежать, перейдя к испытанию симметричного образца с двумя накладками. [c.277] Вернуться к основной статье