ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Однонаправленно-армированные пластики из "Прочность армированных пластиков " Дисперсная структура однонаправленно-армированных пластиков дает возможность прогнозировать упругие свойства этих материалов по упругим свойствам их компонентов. Такой подход раскрывает возможность решения и обратной задачи — оптимизации упругих свойств компонентов по заданным упругим свойствам композиции. [c.45] В качестве расчетной модели будем пользоваться повторяющимся элементом двоякопериодической схемы распределения волокон в поперечном сечении армированного пластика. Такими, например, являются схемы с прямоугольной и гексагональной укладкой волокон. [c.45] Для определения модуля продольной упругости обычно пользуются правилом смеси. В работе [4] получено точное выражение для модуля упругости в направлении армирования для волокон с круглым поперечным сечением в случае, когда коэффициенты Пуассона компонентов различны. [c.46] Если деформативные свойства однонаправленно-армированных пластиков в направлении армирования в основном определяются жесткостью волокон и практически не зависят от геометрии упаковки волокон, а в ряде случаев и от деформативных свойств полимерного связующего, то на деформативные свойства пластика в направлении, поперечном направлению армирования, существенно влияют как деформативные свойства полимерного связующего, так и геометрия распределения волокон в поперечном сечении пластика. [c.47] Следует отметить, что именно определение модуля поперечной упругости является наиболее сложной задачей определения деформативных свойств композита по соответствующим характеристикам компонентов. В зависимости от расчетной модели и метода расчета могут быть получены значительно различающиеся результаты. Поэтому в литературе приводится множество выражений для определения модуля поперечной упругости по упругим и структурным параметрам компонентов композита. Некоторые результаты, полученные различными авторами, сопоставлены в работе [12]. Ввиду того что решение объемной граничной задачи теории упругости для двухфазного повторяющегося элемента композита весьма трудоемко и результаты в основном получаются в численном виде, понятны стремления многих авторов получить более простые, хотя иногда и весьма приближенные решения. [c.47] В дальнейшем для определения упругих свойств композитов в поперечном направлении и анализа зависимости их от упругих свойств компонентов и структурных параметров будут использованы результаты, полученные при применении метода тонких слоев к двоякопериодической расчетной модели композита. Повторяющийся элемент такой модели представлен на рис. 2.5. [c.47] Зависимость (2.12) содержит интеграл, определение которого целесообразно проводить численными методами. [c.49] Г—стеклопластик [10] 2—боропластик [15] углепластик (тип I) углепластик (тип II). [c.49] Эта зависимость получена в результате предположения, что напряжения, возникающие в компонентах за счет различия коэффициентов Пуассона волокон и полимерного связующего, в направлении, поперечном направлению нагружения, значительно ниже напряжений в направлении армирования. Такое предположение тем справедливей, чем выше степень анизотропии волокон, ибо тогда разность коэффициентов Пуассона волокон в плоскости изотропии и в перпендикулярной ей плоскости резко увеличивается, при этом модуль поперечной упругости волокна снижается и приближается к модулю упругости полимерного связующего. [c.51] Здесь предполагается, что Евг Еа. В обратном случае следует заменить характеристики с индексом А на характеристики с индексом В. [c.52] Изменение коэффициента Пуассона однонаправленно-армированного пластика в плоскости изотропии согласно (2.14) в зависимости от объемного содержания и соотношения деформативных свойств компонентов в этой плоскости показано на рис. 2.8. Из рисунка видно, что соотношение модулей упругости полимерного связующего и арматуры существенно влияет на значения У[ . Из рисунка также следует, что коэффициент Пуассона в плоскости изотропии для пластиков с выраженным различием модулей упругости в этой плоскости (стеклопластики, боропластики) не подчиняются закону смеси . В этих случаях значения коэффициента Пуассона для объемных содержаний волокон, применяемых в конструкционных материалах, существенно ниже значений коэффициента Пуассона Увгд. [c.52] Для определения модуля продольного сдвига предлагается метод, основанный на модели, содержащей неограниченное число слоев бесконечно малой толщины. Слои получаются из реального материала с помощью гипотетических разрезов, параллельных или перпендикулярных плоскости, в которой приложена нагрузка. [c.52] В случае гипотетического разреза, перпендикулярного плоскости нагружения материала, на каждый действует постоянное сдвиговое напряжение, и задача сводится к установлению распределения поля деформаций. [c.53] Оценка той или иной схемы разрезов может быть проведена, исходя из соотношения между интегральными величинами напряжений и деформаций для каждого случая и сопоставив их с экспериментальными результатами. [c.53] На рис. 2.10 приведены построенные согласно формуле (2.16) кривые изменения модуля сдвига 0 х в зависимости от коэффициента армирования ф. Из рис. 2.10 видно, что для армированного пластика с прямоугольной укладкой волокон значения модуля сдвига выше, чем для пластиков с гексагональным распределением волокон. Расхождение при г1з=0,65 составляет 30%. [c.54] Пример 2.2. Определить независимые упругие характеристики одно-направленно-армированного стеклопластика при следующих исходных данных ф = 0,50 Еа = 3000 МПа уд = 0,36 - Ев == 70 ООО МПа Ув = 0,23. [c.54] Укладка волокон квадратичная. [c.54] Вернуться к основной статье