ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Композиты, армированные системой трех нитей из "Композиционные материалы " Более сложные зависимости для расчета характеристик дает второй вариант, основанный на рассмотрении трехмерно-армированного материала как слоистой среды. [c.284] Здесь верхний индекс указывает направление волокон слоя. [c.284] При 1=1, / = 2, =3 и На == О формулы (9.24) и (9.25) вырождаются в зависимости (см. табл. 9.1) для упругих постоянных отдельного слоя, параллельного плоскости 12. Формулы (9.24), (9.25) весьма удобны для ориентировочного анализа изменения модулей упругости трехмерно-армированного материала в зависимости от параметров объемного армирования. [c.285] Примечание. Принятые обозначения кр — кремнеземные кв — кварцевые в — высокомодульные волокна. [c.287] Все эти материалы имеют линейные диаграммы деформирования при испытаниях на растяжение в направлениях укладки арматуры. На рис. 9.13 приведены типичные зависимости а (е) при растяжении материалов, изготовленных на основе алюмоборосиликатных, кварцевых и кремнеземных волокон. При испытании на трехточечный изгиб образцов из рассматриваемых композитов изменение прогиба от нагрузки для большинства из них нмеет линейную зависимость вплоть до разрушения. Наличие некоторой нелинейности в зависимости а (е) для композитов на основе кремнеземных и кварцевых волокон обусловлено относительно небольшой (до 5,0%) пористостью их матриц. [c.287] Упругие характеристики композитов, изготовленных на основе алюмоборосиликатных волокон с двумя различными схемами укладки нх в направлении 3, имели близкие значения как общего коэффициента армирования, так и коэффициентов армирования в направлениях 1 и 2. Коэффициенты армирования в направлении 3 отличались примерно в 2 раза. Различие в значениях коэффициентов армирования Из этих композитов существенным образом отражается иа значениях модулей упругости Ех (см. табл. 9.13). Заметного расхождения в значениях остальных упругих характеристик рассматриваемых композитов не наблюдается. [c.288] Расчет упругих постоянных материалов осуществлялся по упрощенным зависимостям (9.16)—(9.25), описывающим верхнюю (I) и нижнюю (II) границы (см. табл. 9.13). Упругие характеристики арматуры и связующего материалов С-1-59 и С-П-63 составляли Еа= 73,1 ГПа, Ес = = 3,3 ГПа, для материалов С-1П-45 кв, С-П1-43,5 кв — д = = 73,0 ГПа, Ео= 2,9 ГПа. Для материалов УП-1П-43 соответственно Еа = 245 ГПа, с = 2,9 ГПа. Коэффициенты Пуассона арматуры и связующего всех исследованных материалов равны соответственно Уа = = 0,25, Гс = 0,35. [c.288] Зависимость прочности исследованных материалов от угла вырезки образца по отношению к направлениям армирования показана на рис. 9.15. Здесь же приведены расчетные значения. Экспериментальные значения прочности, как видно из рис. 9.15, удовлетворительно согласуются с расчетными. [c.290] П р и м е ч а н и я 1. В этой и последующих таблицах расчетные значения характеристик обозначены снизу цифровыми индексами, а экспериментальные — буквенными. [c.291] Стеклопластик первого типа, как видно из анализа данных табл. 9.17. отличается высокими характеристиками сопротивления сдвигу в плоскостях ху (укладки основной арматуры) и хг. Высокие значения модуля сдвига и прочности при сдвиге в плоскости ху обусловлены укладкой арматуры под углом 45°. [c.292] При расчете характеристики арма туры и связующего приняты равными а = 73 ГПа, Ес = 2,9 ГПа, Va = = 0,25, V = 0,35. Согласованность расчетных и экспериментальных данных модулей упругости достаточно хорошая, а также модуля сдвига в плоскости ху, т. е. в плоскости основного расположения арматуры. Несколько завышенные его экспериментальные значения для стеклопластика типа 1 обусловлены наличием искривленных волокон в плоскости хг. [c.292] Для модуля сдвига в плоскостях, перпендикулярных плоскости основного расположения арматуры, как следует из табл. 9.17, имеет место существенная несогласованность между расчетными и экспериментальными (последние выше расчетных) значениями для обоих типов исследованных материалов. Такое явление обусловлено двумя факторами наличием технологических дефектов, что особенно свойственно стеклопластику первого типа, и влиянием косоугольной укладки арматуры под углом 45° в плоскости ху на значения этих характеристик. Завышенное значение большинства упругих характеристик (выше расчетного) свидетельствует о высокой реализации свойств исходных компонентов в композите (см. табл 9.17). [c.292] Прочностные характеривтики угле-род-углеродных материалов также чувствительны к технологическому режиму их создания. Замена полимерной матрицы на углеродную в меньшей степени отражается на прочности при сжатии материала и в большей степени влияет на прочность при растяжении и изгибе. Прочность при сдвиге углерод-углеродных материалов как высокотемпературных весьма высока и мало отличается от прочности слоистых материалов на основе полимерной матрицы. [c.293] Пр имечание. Коэффициент вариации для упругих характеристик составляет 4—6%, для прочностных — 9-11%. [c.293] Примечание. Коэффициент вариации не превышал 10% при определении прочностных характеристик 7% рп определгиии упругих. [c.294] При расчете модуль упругости углеродной матрицы принят равным 6110 МПа (усредненные данные эксперимента), волокон — 2,2-10 МПа. Содержание пор для всех исследованных материалов было примерно одинаковым и равным 18%. [c.295] Увеличение циклов графитизации для материалов с пековой матрицей приводит к значительному отклонению от установленного уровня значений модуля сдвига и особенно модулей упругости. Большое значение имеет также характер распределения волокон в формировании упругих свойств этого класса материалов равномерное распределение в большей степени способствует науглероживанию волокон йсех направлений армирования, а неравномерное — преимущественно в на яравлении меньшей плотности. [c.295] Для материалов с пироуглеродной матрицей удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных значений наблюдается в основном для моде ей упругости, причем незначительное превышение экспериментальных значений над расчетными свойственно только для направлений х, у (основного армирования). Объясняется это тем, что процесс создания материалов е пироуглеродной матрицей способствует образованию закрытых пор и в меньшей степени (ло сравнению с пековой) способствует науглероживанию волокон Наличие пор заметно снижает экспериментальные значения, но при расчете это не учитывается. Наличие пор в мзчериале (в объеме 18%) приводит к снижению значений модулей сдвига в 1,7— 3,5 р.аза. [c.295] Вернуться к основной статье