ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние многонаправленности волокон на деформируемость пространственно-армированных композиционных материалов из "Пространственно-армированные композиционные материалы " Анализ изменения упругих свойств материала с увеличением направлений пространственного армирования можно проводить для каждой компоненты тензора упругих свойств (в частности, технических констант) в отдельности или для совокупности деформационных характеристик при повороте осей координат или (и) изменении поля напряжений. В первом случае анализируется деформируемость материала в узком смысле — на заданную нагрузку и определенную ориентацию осей упругой симметрии материала в конструкции. Во втором случае получают интегральные оценки деформируемости материала, по существу отражающие характер анизотропии и полезные для качественного сравнения различных анизотропных материалов. В этом плане введена Б рассмотрение в качестве характеристики деформируемости материала поверхность деформируемости, заданная в пространстве напряжений . [c.86] Полярный радиус-вектор точек этой поверхности направлен по лучу нагружения. Длина его определяется значением функции от инвариантов деформаций, полученных при ограниченных по величине напряжениях на этом луче. Условие ограничения задается постоянной величиной второго инварианта напряжений. Степень анизотропии деформируемости композиционного материала является интегральной характеристикой она определяется для всей поверхности деформируемости как среднее квадратичное отклонение относительного значения полярного радиуса-вектора от его усредненной величины. [c.86] При двухнаправленном равновесном армировании композиционного материала волокнами с углом между ними, равном 60 , интегральная оценка степени анизотропии его деформируемости равна 0,45. При армировании в шести направлениях она снижается до 0,27 (табл. 3.11, вариант 3). В случае армирования по варианту 4 степень анизотропии деформируемости становится равной нулю. [c.86] Количественные оценки отдельных технических констант деформируемости композиционного материала в зависимости от его пространственной структуры армирования в отличие от рассмотренных интегральных оценок необходимы при проектировании материала и конструкции, работающих на заданные нагрузки. [c.86] Увеличение жесткости материала в направлениях или плоскостях, воспринимающих основные нагрузки, может быть вполне оправданным, несмотря на возрастающую при этом степень анизотропии при рассмотрении всех возможных вариантов нагружения. [c.86] Примечания I. Система 1 2 3 повернута относительно системь/ 123 на угол 45 вокруг оси 3, параллельной 3. [c.87] Таким образом, оси координат 123 являются главными осями кубической симметрии для материалов, армированных по любому варианту табл. 3.11. [c.88] Между рассмотренными вариантами армирования имеется принципиальное различие в их целевом предназначении. Для создаваемых на их основе композиционных материалов проектируется либо повышение жесткости на растяжение, либо улучшение сдвиговых свойств в определенной плоскости, либо их совместное увеличение во всем объеме. Так, у материалов, армированных в трех ортогональных направлениях согласно варианту 1, следует ожидать наибольшие значения модулей упругости в этих направлениях но сравнению со всеми остальными вариантами пространственного армирования. Такое же утверждение относительно модулей сдвига в трех главных плоскостях упругой симметрии следует для композиционного материала, армированного по варианту 3 с шестью направлениями армирования. [c.88] Оптимальное сочетание модулей Юнга и сдвига в трех ортогональных направлениях и трех плоскостях следует ожидать в материалах, армированных по варианту 6 с девятью направлениями волокон. [c.88] Сдвиговые свойства пространственно-армированного композиционного материала оценивают в двух аспектах. Во-первых, выявляют возможности использования существенно повышенной сдвиговой жесткости трех направленного ортогонально-армированного материала в одной из неглавных плоскостей упругой симметрии материала. Поэюму целесообразно ориентировать оси материала в конструкции так, чтобы сдвиговое нагружение происходило в плоскости Г2, повернутой относительно осей 12 на угол 45 вокруг оси 3. При этом в двух других ортогональных к Г2 плоскостях сохраняется плохое сопротивление сдвигу. Во-вторых, оценивают возможность повышения сдвиговых свойств за счет косоугольного равновесного армирования в трех ортогональных плоскостях. В этом случае число направлений армирования становится равным шести и более коэффициент армирования по сравнению с трех- и четырехнаправленным материалом снижается, что, в свою очередь, не приводит к ожидаемому эффекту повышения сдвиговой жесткости в трех ортогональных плоскостях. [c.88] Тенденция к снижению его значения при л = 3 ч- 6 весьма существенна, но при л 6 значения модуля упругости меняются немонотонно. Учитывая, что с увеличением числа направлений волокон л предельный коэ4х()и-циент армирования композита снижается, следует считать значения его модуля Юнга одинаковыми и равными для материала с изотропными свойствами (вариант 4, табл. 3.11). [c.89] Максимальное значение модуля Юнга в четыре.хнаправленном композиционном материале, армированном Вдоль диагоналей куба (темные точки на рис. 3.14), соответствует направлениям вдоль волокон, не являющимся главными осями кубической симметрии. В главны.х осях значение модуля упругости четырех направленного композиционного материала весьма низкое. [c.89] Максимальное значение модуля сдвига при п = 3 получено для плоскости, повернутой вокруг одной из главных осей на угол 45°. [c.89] Характерно, что у четырехнаправленного композиционного материала, армированного по варианту 2, все три модуля сдвига в главных плоскостях кубической симметрии являются максимальными, и их значения выше, чем у материалов, армированных по другим вариантам табл. 3.11. [c.89] Вернуться к основной статье