ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механика разрушения композитов (В. В. Болотин) из "Композиционные материалы " Проанализируем поведение принятой модели композита при различных видах внешних воздействий. [c.147] Металлокомпозитам свойственно обусловленное взаимодействием упругого волокна и изотропно упрочняющейся матрицы существенно анизотропное упрочнение. Свободное температурное деформирование металлокомпозитов может носить неупругий характер. [c.147] Композиты с металлической матрицей могут проявлять обусловленные процессами релаксации структурных напряжений деформации, аналогичные деформациям обратной ползучести, но возникающие в результате мгновенного силового или чисто температурного воздействия на материал. [c.147] Металлокомпозиты могут различным образом деформироваться при растяжении и сжатии, а их жесткостные свойства при определенных условиях могут зависеть от времени. [c.147] Экспериментальные исследования особенностей деформирования металлокомпозитов при сложном напряженном состоянии (в объемах, достаточных для надежной экстраполяции проявляемых ими свойств на траектории нагружения и на температурные режимы общего вида) осложняются анизотропией этих свойств н требуют проведения большого числа достаточно трудоемких испытаний. Преодолеть возникающие трудности и заметно сократить количество необходимых экспериментов позволяет использование (наряду с феноменологическим) структурного подхода к исследованию и описанию неупругих свойств металлокомпозитов. [c.148] Исследования полей структурных напряжений, естественно, требуют решения задачи в точной постановке. Точные методы весьма сложны в реализации. Это обстоятельство не позволяет использовать их для определения проявляемых композитами жесткостных свойств непосредственно при расчетах несущей способности элементов конструкций. Полученные точными методами результаты нри этом неизбежно должны быть аппроксимированы с использованием той или иной феноменологической модели деформирования материала. [c.148] Использование простых моделей композитной среды позволяет получать результаты, вполне пригодные для нужд практики. После надлежащей экспериментальной проверки или проверки сопоставлением результатов расчетов с результатами точных решений простые модели композитной среды могут использоваться непосредственно для расчетных оценок несущей способности и рационального проектирования элементов конструкций нз композитов. При этом оказывается возможным прогнозировать несущую способность конструкций в зависимости от объемного содержания и свойств армирующих волокон и материала матрицы. [c.149] Модель тонких сечений предполагает разбиение представительного элемента однонаправленного материала на элементарные слои (рис. 5.23), не взаимодействующие друг с другом по смежным граням. Напряженное состояние компонентов в пределах элементарного слоя считается однородным контакт по границе их раздела — идеальным. [c.149] Здесь ф — угол армирования -го слоя. [c.151] Приведенные зависимости пригодны для описания процессов деформирования волокнистых композитов в случае, когда связь напряжений с деформациями для компонентов неоднородна. [c.151] При решении конкретных задач возникает необходимость аппроксимировать теми или иными соотношениями экспериментальные зависимости, определяющие свойства компонентов. [c.153] Здесь Ti — вначение аргумента, при котором д = G = F + yi)l2. При Т Tj следует положить у — У. Таким образом, зависимость (5.72) задается значениями пяти пмаметров yi, уц, Т%, Тз и Тз. На рис. 5.26 представлены результаты аппроксимации с использованием приведенных выше соотношений кривых деформирования при различных температурах сплава Д16АТ. [c.154] Зависимости коэффициентов линейного расширения [см. (5.67) и (5.69) и компонентов от температуры можно аппроксимировать кусочно-линейными функциями, которые задаются координатами Ух и Г,- точек разбиения рассматриваемого температурного интервала. [c.154] Простое геометрическое толкование коэффициентов приведенных соотношений облегчает аппроксимацию определяющих свойства компонентов зависимостей. [c.154] Х 0 (°С) 1 0= Ш). Связующим в обоих с.чучаях служил алюминиевый сплав Д16АТ (у =0,31 а = 25Х ХЮ (°С) 1 А = 10 с ), свойства которого приведены на рис. 5.26. [c.155] Результаты расчетов упругих констант Е1, Ез, 0x2, Vl2 и коэффициентов х и оСа однонаправленного бороалюминия (vf = 0,5), полученные при разбиении представительного элемента на различное число элементарных слоев, свидетельствуют о том, что для определения эффективных жесткостных свойств композитов в рамках рассматриваемой модели вполне допустимо разбиение представительного элемента на два элементарных слоя. [c.155] При получении результатов, представленных на рис. 5.28—5.32, объемная доля волокна принималась равной 0,5. [c.155] На рис. 5.28, а, б приведены кривые деформирования при нормальной температуре соответственно бор- и углеалюминия со схемами армирования [ ф1 для различных значений угла укладки слоев ф. Анизотропия углеродных волокон существенно снижает поперечную и сдвиговую жесткости однонаправленного материала. Как следствие, квазиизотропные структуры металлокомпозитов на основе углеродных волокон даже при равенстве продольного модуля упругости арматуры по жесткости уступают. материалам, армированным, например, волокнами бора. Это следует иметь ввиду при выборе материала для изготовления элементов конструкций, работоспособность которых определяется их жесткостью. [c.155] И повторном нагружении металлокомпозитов в направлениях, отличных от направлений преимущественной ориентации армирующих волокон, у композиций с высоким пределом текучести материала матрицы и при низких уровнях действующих напряжений. В целом металлокомпозитам свойственно существенно анизотропное упрочнение, что необходимо учитывать при использовании феноменологического подхода для описания их неупругих свойств. [c.156] Вернуться к основной статье