Композиты однонаправленные

Если (fi = 0°, получается однонаправленный монослой. Значения модулей упругости и пределов прочности такого монослоя даны в табл. 7.1. Приведенные данные заметно изменяются в зависимости от рецептуры связующего и от методов изготовления композита. [c.342]

Рис. 5. Способы укладки волокон а — поперечная нормальная нагрузка, приложенная к однонаправленно армированному композиту, б — прямоугольная укладка, в — ромбическая укладка.

Когда однонаправленный композит нагружается поперек волокон, возникает критическая ситуация. При этом жесткость достигает минимума и критерий прочности определяется величиной напряжений и деформаций в матрице. Относящиеся к этому случаю микромеханические исследования большей частью носят аналитический характер [9]. В некоторых исследованиях рассматриваются средние (макроскопические) механические характеристики и даются выражения для модулей в поперечном направлении и коэффициентов теплового расширения композита. Некоторые из этих работ основаны на энергетических [c.493]

Подставляя (34) в уравнение (31), получим выражения для компонент напряжения вблизи кончика трещины. Для исследованного композита (однонаправленный Скотч-плай 1002) значения [c.235]

Прочность наиболее распространенных (клепаны, болтовы , резьбовых) соединений металлнческвк элементов аначительно превосходят прочность аналогичны соединений конструкций из композитов. Из-еа невысокой прочности на смятие и срез может быть сведен на <нет весь выигрыш в массе от применения в конструкции композитов. Если для металлов соотношение характеристик прочности при растяжении Ов, смятии Осм и срезе Тср составляет соответственно 1,0 1,3 0,7, то для композитов однонаправленной структуры оно равно 1,0 [c.487]

Задача о прочности пучка волокон с различной прочностью его индивидуальных составляющих была полностью исследована в работе Даниелса (1945 г.), относящейся к текстильным нитям. Схема Даниелса с незначительным изменением была перенесена на проблему прочности при растяжении однонаправленного композита, армированного непрерывным волокном. В основу этой схемы полагаются некоторые упрощающие предположения, а именно, считается, что модуль упругости всех волокон одинаков. При выводе соответствующих формул, если число волокон весьма велико, нам нет необходимости даже вставать на вероятностную точку зрения. Представим себе пучок детерминированным, пусть Р(о)—отношение числа волокон, разрывающихся [c.693]

На рис. 20.7.3 приведена фотография разорванного образца из однонаправленного углепластика. Видно, что короткие поперечные разрывы разделяются длинными продольными трещинами и схема пучка, описанная в 20.4, может быть применена лишь с большой натяжкой. Таким образом, прочность однонаправленного композита даже при растяжении в значительной мере определяется сдвиговой прочностью матрицы и прочностью адгезии, которую в свою очередь можно характеризовать критическим коэффициентом интенсивности Кц с- Определение прочности матрицы на сдвиг обычно производят путем опыта на изгиб [c.704]

Несколько сложнее выглядит матрица податливости в случае монотропии, или, как ее часто называют, трансвер-салъной изотропии, которая свойственна композитам с однонаправленной укладкой нитевидного наполнителя (рис. 7.33). [c.339]

Таблица 7.1. Механические свойства однонаправленных композитов с эпоксидной матрицей

Особенности испытаний на растяжение высокопрочных однонаправленных композитов. — Механика полимеров, 1978, № 4, с. 717—723. [c.219]

Для удобства приведем здесь полный набор выражений для различных компонент через технические константы для ор-тотропного материала, каким является армированный параллельными волокнами слой композита. Относительно лежащих в плоскостях упругой симметрии осей х, у, z (одна из этих осей параллельна волокнам в однонаправленном композите) имеем следующие выражения [26] [c.52]

В качестве примера, иллюстрирующего характер искажений в пограничном слое, о которых говорилось выше, мы приведем некоторые результаты решения задачи теории упругости для слоистого тела, изображенного на рис. 2. Тело состоит из четырех анизотропных слоев однонаправленного композита, ориентация волокон в разных слоях которого задается углами [—0, 0, [c.55]

Для того чтобы проиллюстрировать изложенную выше теорию, рассмотрим эффективные модули слоистого композита, состоящего из трех слоев однонаправленного бороэпоксида. Слои имеют равную толщину /г/3, а волокна в нижнем, среднем и верхнем слоях ориентированы под углами —60, О и 60° соответственно относительно оси х. Здесь угол от оси х до направления волокна измеряется по часовой стрелке, если смотреть со стороны положительной полуоси z волокна всех слоеа лежат в плоскостях, параллельных плоскости (х,у). Значения упругих модулей слоев взяты следующими [c.55]

До сих пор большая часть исследований композиционных материалов относилась к волокнистым композитам, среди которых различаются два главных типа композиты с непрерывными волокнами и композиты с короткими (разорванными) волокнами. В свою очередь, в первом из указанных типов длинные волокна могут быть либо расположены строго параллельно друг другу, либо сплетены в ткань, пропитанную полимерным связующим. Поскольку в процессе сплетения возможны повреждения волокон и композит получается более низкого качества, здесь основное внимание будет уделено однонаправленным волокнистым композитам. [c.63]

Симс [106] использовал уравнение Халпина — Цая, чтобы вычислить модули релаксации однонаправленных графитоэпоксидных и боро эпоксидных композитов. Результаты, полученные квазиупругим методом и методом коллокаций обращения преобразования Лапласа, очень хорошо согласовались. При расчете предполагалось, что модуль всестороннего сжатия эпоксидной смолы постоянен, а податливость при сдвиге меняется по степенному закону (формула (76)). Согласно данным, приведенным в разд. II, Ж,2, более реально считать постоянным [c.153]

Мы полагаем, что уравнения (128) —(132) с приемлемой точностью дают главные модули и податливости для однонаправленных композитов, таких, как бороэпоксидные или графитоэпоксидные. Исключение составляют эффективные модули при растяжении. Тем не менее для М-фазных однонаправленных композитов со сравнительно жесткими волокнами модуль Ек [c.156]

Проведенные выше рассуждения можно применить к эффективным коэффициентам теплового расширения термореологически простых материалов. Рассмотрим, например, полученное Шепери [88] выражение для коэффициента линейного расширения вдоль волокон двухфазного однонаправленного волокнистого композита [c.160]

Вернемся к обзору некоторых экспериментальных результатов и их теоретическому толкованию. Шульц и Цай изучали колебания консольных балок из однонаправленных волокнистых [100] и слоистых [101] композитов стекло —эпоксид. Исследовались свободные и вынужденные стационарные колебания с частотами от 5 до 10 000 Гц [100] и вынужденные колебания с частотами от 30 до 9400 Гц [101], что позволило найти вещественную часть комплексного модуля (модуль накопления), а также коэффициент затухания для балок в соответствии с рис. 12 коэффициент затухания, скажем у, в случае вынужденных колебаний для каждой резонансной частоты определяется как Л(о/(2и ) (что приближенно равно [c.172]

Было установлено, что для однонаправленных композитов модули мало зависят от частоты, в то время как коэффициенты затухания у (величины порядка 10 ) заметно возрастают с частотой. Это возрастание можег быть (хотя бы частично) обусловлено деформациями сдвига и связано с возбуждением высших мод в проведенных выше теоретических рассуждениях этот эффект сказывается в возрастании функции dfonldX с частотой (см. формулу (168)). Для модулей накопления и коэффициентов затухания для балок с различной ориентацией волокон были получены вполне удовлегворительные результаты. [c.172]

Покажем теперь, как проведенный выше анализ может быть применен к решению задачи для упругой кохмпозиционной среды. Для доказательства мы используем теорию эффективной жесткости Геррмана и Ахенбаха [53], в которой приближенным энергетическим методохм выводятся дифференциальные уравнения, учитывающие особенности структуры слоистых и волокнистых композитов. Рассмотрим, в частности, однонаправленный двухфазный композит, в котором поперечные волны распространяются в направлении волокон (скажем, в направлении оси х). Предполагается, что решение имеет вид [c.179]

Рис. 19. Кривые ползучести и упругого последействия для однонаправленных стеклоэпоксидных волокнистых композитов при 6 = 30°, температуре 73 1 °С и влажности 21 1%. Для случая (1) показаны теоретические результаты, полученные методом суперпозиции (косые крестики) и следующие из нелинейной теории (темные кружки). По оси абсцисс — время в часах, по оси ординат — деформация в процентах, значения напряжений в правой части рисунка указаны в фунт/дюйм . По данным работы [63].

При феноменологическом подходе неоднородный композит рассматривается как сплошная среда, математическая модель которой строится на основе экспериментально полученных данных без объяснения механизмов, определяющих поведение композита. Если при построении модели уделяется должное внимание математическим требованиям, то феноменологический подход может быть использован для инженерного описания свойств материала, определяющих как локальное поведение, так и поведение материала в целом. В качестве примера описания в целом можно привести рассмотрение однонаправленных композитов как однородных анизотропных пластин (Хирмон [21], Лех-ницкий [28]). [c.402]

Данное ограничение инвариантности иногда считается необязательным, если материал обладает очевидными главными осями, как, например, в случае однонаправленного слоистого композита. При этих условиях оси координат можно направить по главным осям упругой симметрии, а все приложенные напря- [c.407]

Ломакина О. Г., Реализация прочности волокон в однонаправленных композитах, Машиноведение, № 2 (1975). [c.490]

Напряжения в поперечной плоскости матрицы однонаправленного композита возникают по многим причинам (1) усадка матрицы при отверждении, (2) изменения температур и возникающие при этом различные тепловые расширения матрицы и включений, (3) осевое нагружение и возникающие при этом неравные поперечные деформации матрицы и включений, (4) поперечное нагружение. Первые три вида напряжений одинаковы по своей природе, поскольку они вызываются однородной поперечной деформацией, различной в матрице и во включениях. Для изучения распределений таких напряжений обычно изготавливается двумерная фотоупругая модель поперечного сечения [c.500]

Первоначально анализ ограничивался изучением поверхности изолированных включений типа стержней. Некоторые эксперименты, в которых применялся метод рассеянного света и исследовались одиночные включения в виде стержней, описаны в работах [52, 41]. О первом подробном исследовании напряжений в реалистической трехмерной модели композита сообщили Мар-лофф и Дэниел [47]. В этой работе обычная методика замораживания напряжений применялась для определения напряженного состояния в матрице однонаправленно армированной композиционной модели, подвергающейся усадке и нормальной поперечной нагрузке. В этой модели отношение модулей материала матрицы и включений приближалось к соответствующем отношению для боропластика. [c.527]

Динамические фотоупругие исследования композитов сравнительно немногочисленны. Хантер [37] описал предварительное динамическое фотоупругое исследование распространения волны в модели композита. Двумерная модель, состоящая из чередующихся полос материалов волокна и матрицы , подвергалась взрывной нагрузке на одном конце при фотографировании динамических картин полос в качестве источника света применялся лазер с модулированной добротностью. Исследование носило качественный характер, а модель была нереалистической, поскольку отношение динамических модулей материалов волокна и матрицы составляло всего 1,61. Автор [16, 17] провел фотоупругое исследование динамики распространения трещин в более реалистической модели волокнистого композита. Цель этой работы заключалась в изучении распространения в матрице однонаправленного волокнистого композита трещины, возникающей при разрушении одного внутреннего волокна. Внезапно высвобождающаяся энергия обычно вызывает распространение трещины по направлению к соседним волокнам. Постановка эксперимента и результаты этого иследования вкратце описываются ниже. [c.540]

В предыдущей главе было рассмотрено влияние поверхности раздела на прочность композитов пр и растяжении в направлении, параллельном волокнам. Настоящая глава посвящена исследованию влияния поверхности раздела на прочность композитов в условиях, когда нагружение приложено под углом к осям волокон. Обсуждение ограничено случаем одноосного нагружения композитов с непрерывными однонаправленными волокнами, поскольку экспериментальные данные и теоре гические модели поверхности раздела для более сложных случаев расположения волокон и более сложного напряженного состояния отсутствуют. Хотя характе- ристики внеосного растяжения определены для многих композитов, лишь несколько работ было посвящено исследованию влияния лойерхности раздела на прочность при растяжении. Идеальные условия, рассмотренные в настоящей главе, проще условий, ветре- [c.185]

Для решения этих уравнений и определения зависимости Г7к= =/(0) необходимы экспериментальные значения продольной, поперечной и сдвиговой прочности композита при сжатии и растяжении. Теория не предполагает определенного механизма разрушения влияние поверхности раздела на прочность при внеосном растяжении может быть учтено лишь косвенно — с помощью экспериментальных данных для О и 90°, а форма кривой при значениях углов, близких к 45°, определяется в основном сдвиговой прочностью композита и величиной недиагональных членов тензора Fij. Цай и By показали, что с теорией хорошо согласуются экспериментальные данные по прочности однонаправленных углепластиков при внеосном нагружении, но для других композитов или более сложных видов напряженного состояния теория не проверялась., , [c.191]

В первую очередь рассмотрим разрушение путем отрыва в случае, когда трендина перпендикулярна волокнам. В однонаправленно армированных композитах с полимерной матрицей этот тип разрушения бывает получить нелегко, поскольку их склонность к продольному расщеплению велика. В композитах с металлической матрицей отношение прочности при поперечном растяжении к сдвиговой прочности не столь велико, и трещинам приходится распространяться поперек волокон. В композитах (как с полимерной, так и с металлической матрицей), где упрочнитель ориентирован в нескольких нанравлениях, трещина часто вынуждена распространяться в направлении, перпендикулярном главным осям ортотропии, а они обычно совпадают с направлением одного или многих слоев волокон. Значит, при распространении трещины разрушаются волокна. [c.279]

Электронно-микроскопическим методом при большом увеличении изучались реплики, снятые с поверхности стекловолокон, обработанных силановым аппретом. Было установлено, что оптимальными свойствами обладают однонаправленные композиты, которые армированы стекловолокнами, обработанными 0,1—0,25%-ным раствором силановых аппретов, в то время как для образования мономолекулярного слоя требуется всего лишь 0,02—0,04% силана. На электронной микрофотографии стекловолокна, обработанного о, 1%)-ным водным раствором силана, можно видеть большое количество гидролизованного силана в матрице между волокнами (рис. 2). Промывание стекловолокон горячей водой приводит к разрушению большей части силановых мостиков, не ухудшая свойств композитов, армированных таким стекловолокном. Отсюда следует, что для прочной связи волокна с полимером достаточно наличия на стеклянной поверхнасти мономолекулярного слоя аппрета. На практике обычно используются силаны более высокой концентрации с учетом неоднородного осаждения их на пряди (пучке) волокон. Видимые островки аппрета, осевшего на поверхности стекловолокна, незначительны, что подтверждается результатами электронно-микроскопичеокого исследования реплик. Даже при самом большом увеличении на стекловолокне нельзя обнаружить монослоя аппрета. В работе [47] было показано, что осаждение равномерно деформируемого пластичного слоя силиконового полимера на поверхности раздела зависит от природы силанов. [c.18]

На рис. 11 схематически показаны типичные поверхности разрушения однонаправленных композитов при растяжении вдоль оси [c.51]

Рис. 38. Зависимость напряжения, передаваемого на волокно (а), эффективных термических напряжений (б) и неэффективной длины волокон (е) в однонаправленных композитах, армированных волокнами 8-стекла, от содержания волокна [15].

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ВОЛОКОН НА ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ НА ИЗГИБ ОДНОНАПРАВЛЕННЫХ ЭПОКСИДНЫХ КОМПОЗИТОВ ПОСЛЕ КИПЯЧЕНИЯ В ВОДЕ [c.264]

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ГРАФИТОВОГО ВОЛОКНА НМО-50 — 2256-0820 НА ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ НА СДВИГ ОДНОНАПРАВЛЕННЫХ ЭПОКСИДНЫХ КОМПОЗИТОВ [871 [c.269]

Б. Типичные кривые напряжение — деформация для однонаправленных композитов. ............................. 111 [c.106]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...