Напряжения в композитах

При исследовании механических свойств поверхностей раздела возникают проблемы, близкие к тем, с которыми сталкиваются при физико-химическом исследовании. Можно использовать изолированные поверхности раздела, но и в этом случае не воспроизводятся распределения остаточных напряжений в композитах, а сложное напряженное состояние при их деформации не идентично состоянию типичного композитного материала. С другой стороны, испытания по вытягиванию волокна также недостаточно воспроизводят условия в композите по причинам, рассмотренным более подробно в гл. 2. [c.40]

Нежелательное влияние термических остаточных напряжений на механические свойства композита в целом (но не обязательно й на свойства поверхности раздела) может быть уменьшено, если перераспределить остаточные напряжения, осуществляя механическую деформацию в пластической области. Предварительное растяжение композита в направлении волокон часто значительно улучшает свойства при последующих испытаниях [20]. Показано, что этот эффект связан с уменьшением абсолютной величины остаточных напряжений в композитах, а не с деформационным упрочнением при предварительном растяжении. Знак дополнительной составляющей остаточных напряжений, создаваемых при нагружении в области пластического течения матрицы и последующем разгружении, противоположен знаку остаточных напряжений, возникающих при охлаждении, поэтому общее напряженное состояние становится менее жестким. [c.68]

Расчет остаточных напряжений в композитах, состоящих из полимерного связующего и армирующих волокон, является, по существу, задачей вязкоупругого анализа конструкций под действием переменной температуры, когда полимерное связующее переходит из высокоэластического состояния в стеклообразное. Этот расчет легко выполним при помощи существующих методов в предположении о термореологической простоте и линейности свойств полимерного связующего. Однако справедливость развитого подхода все-таки нуждается в проверке, особенно в диапазоне температур, близких к Tg. [c.217]

НЕУПРУГАЯ МИКРОМЕХАНИКА УСАДОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В КОМПОЗИТАХ [c.249]

Неупругая микромеханика усадочных напряжений в композитах 251 [c.251]

В экспериментальном исследовании данной группы армированных пластиков использовались образцы, обозначенные в табл. 5.3 буквами г, д, е, ж. Зависимости ст. для этих образцов приведены на рис. 5.11. Косвенным индикатором знака рассчитанных межслойных нормальных напряжений в композитах может служить характер деформации [c.323]

В главе 1 рассматриваются методологические аспекты применения машинного моделирования к исследованию процессов разрушения, обсуждаются вопросы получения исходной информации. Дается анализ вероятностных подходов, кинетических моделей разрушения, а также различных подходов к исследованию перераспределения напряжений в композитах. [c.9]

Концентрация напряжений в композитах [c.63]

В работе [21] приводится точное аналитическое решение для эффективных упругих свойств и полей напряжений в композитах, когда модули сдвига матрицы и волокон совпадают, волокна имеют круговые поперечные сечения и расположены произвольно при любых физически допустимых значениях наполнения Уо- Например, напряжения в произвольной точке матрицы такого композита можно найти по формулам [c.149]

Здесь а — коэффициент, учитывающий то, что в одно и то же сечение композита попадают разные сечения оборванных волокон. На конце волокна напряжение равно нулю, в середине оно равно <0/(Zo)>, поэтому коэффициент а. равен примерно 1/2. Величина От—это то напряжение в матрице, при котором рвутся или выдергиваются короткие волокна, оно меньше чем От, если материал матрицы способен к упрочнению. На рис. 20.6.2 в координатах o — Vf уравнению (20.6.2) соответствует прямая 1. [c.701]

При нерациональных режимах облучения повышается чувствительность твердых сплавов к циклическим и ударным нагрузкам. Разрушение инструментального материала в этом случае происходит по механизму хрупкого скола. Этому способствуют концентраторы напряжений в виде различных дефектов структуры. Помимо режимов облучения, следует принимать во внимание и марку твердого сплава, что связано с изменением трещиностойкости композитов после лазерной обработки. [c.226]

Цель настоящей вводной главы заключается в том, чтобы дать обзор некоторых из наиболее существенных черт микромеханики композиционной среды. В отличие от охватывающих обширную литературу обзоров [3, 5], в которых рассматриваются различные подходы к определению эффективных свойств неоднородных тел, основой нашего изложения является разъяснение понятия эффективных упругих модулей и использование этого понятия. Сравниваются физическое и математическое определения эффективных модулей и обсуждается роль таких модулей в исследовании слоистых композитов, широко применяемых в технике. В заключение излагается метод, позволяющий изучать неоднородные (линейно изменяющиеся) мембранные напряжения в слоистых композитах, [c.13]

Все рассмотренные выше работы выполнены для двумерных моделей композитов. Поскольку волокнистые 1композиты трехмерны, можно ожидать, что полученные выше выводы применимы к трехмерным системам лишь с определенными ограничениями. Некоторые результаты были получены для цилиндрических систем, однако в таком композите трудно точно оценить влияние соседних волокон. Оуэн и др. [47] провели сопоставительный анализ плоскостной и цилиндрической моделей, но, к сожалению, объемные доли волокон в этих случаях были неодинаковыми. Каррара и Мак-Гэрри [11], исследуя в условиях упругой деформации поведение системы, содержащей одиночное волокно, пришли к выводам о важной роли передачи напряжений через концы волокна (порядка 20% общей нагрузки на волокно) и о возникновении поперечных напряжений у концов волокна. Эти радиальные и тангенциальные напряжения могут намного превосходить соответствующие напряжения в композитах с непрерывными волокнами так. в исследованной системе радиальные напряжения на поверх- [c.64]

Высокий уровень остаточных напряжений на поверхности раздела волокно — матрица может сильно влиять на по ведение поверхности раздела, а также и композита в целом. Выше было показано, что остаточные напряжения в композитах могут быть и растягивающими, и сжимающими поэтому связь на поверхности раздела может казаться более слабой (в случае растягивающих напряжений) или более прочной (в случае сжимающих напряжений), чем в действительности. Остаточные напряжения сдвига, возникающие у разры вов волокну, также могут осложнять проблему, что и наблюдалось в стеклопластиках [10]. [c.68]

Силановые аппреты на поверхности раздела в некоторой степени позволяют регулировать величину термических напряжений в композитах таким образом, что минеральные частицы становятся усиливающими наполнителями (табл. 4), и армированные апяре- [c.208]

Рассмотрено применение метода конечных элементов для расчета термических усадочных напряжений ) в композитах. В введении отмечено, что большинство ранее предложенных методов основано на линейном подходе. Это приводит, как правило, к завышенной оценке уровня усадочных напряжений. Основной источник ошибок заключается в неучете ползучести полимерной матрицы. В этой главе остаточные напряжения, рассчитанные с учетом ползучести матрицы, сравниваются с соответствующими напряжениями, полученными в предположении об отсутствии ползучести. Показано влияние температурного режима цикла отверждения на напряженное состояние композита носле завершения технологического процесса. Рассмотрены такие ситуации, когда превышение остаточными напряжениями пределов текучести одной из компонент композита приводит к изменениям его деформативных свойств. Дана оценка влияния остаточных напряжений на неунругое поведение композита. [c.249]

Недавно Блумберг и Тамуж [47] изучили кромочные эффекты и концентрашю напряжений в композитах, изготовленных из жестких слоев силикатного или органического стекла, соединенных полимерной прослойкой. Использованы определяющие уравнения, подобные уравнениям, полученным Пэйгано [31], однако не столь общие. Например, рассматривались только изотропные слои, а для жестких слоев считалась справедливой классическая теория Кирхгофа—Лява. Кроме того, граничные условия на кромке недостаточны для удовлетворения принципу равновесия слоя . Дифференциальные уравнения решались методом возмущения, так что определялись зависимые переменные в трех различных областях по ширине слоистого компози- [c.80]

Глава 2 посвящена исследованию перераспределения напряжений в композитах при разрыве отдельных волокон и при некоторых других видах накопления микроповреждений. Приводятся алгоритмы расчета полей напряжений для случаев упругого, упругопластического и вязкоупругого поведения компонентов, анализируются полученные зависимости и вьще-ляются критериальные соотношения, используемые при имитационном моделировании процессов разрушения на ЭВМ. [c.9]

Несмотря на определенные достижения в построении моделей деформируемых сред с неоднородной структурой и в изучении накопления повреждений в материалах в условиях сложного напряженного состояния [24—26, 97, 98, 121, 157, 158, 162, 165, 187, 188, 196, 204], при анализе процессов перераспределения напряжений в композитах, как правило, используются наиболее простые схемы, отражающие механику взаимодействия ком-ионентов на фоне акрооднородных, одноосных полей напряжений. Среди подходов, изучающих распределение напряжений на микроструктурном уровне, можно вьщелить два основных направления исследование перераспределения напряжений при разрыве волокон или при наличии дискретных волокон и анализ перераспределения напряжений, вызванного различием упругопластических свойств компонентов при их совместном деформировании. [c.29]

Эти противоречия между принципиальной возможностью методов и ограниченностью полученных результатов обусловлены тем обстоятельством, что геометрия расчетной модели, как правило, лишь весьма приближенно отражает реальную конфигурацию повреждений, вызванных, например, разрушением отдельного волокна. В силу этого построение точных моделей и применение мощных расчетных методов в ряде случаев представляется малооправданным. Можно также отметить, что наличие чрезвычайно большого количества моделей, описыв11ющих перераспределение напряжений в композитах, и то, что эти модели продолжают создаваться и уточняться, является показателем определенной неудовлетворенности, которую испытывают исследователи в этой области. [c.31]

Как уже отмечалось, при описании перераспределения напряжений в композитах наиболее эффективными являются модели, учитьшающие наличие в волокнах лишь осевых, растягивающих напряжений, а в матрице — наличие лишь касательных напряжений в площадках, параллельных поверхностям волокон. Одномерные модели оказались применимыми при исследовании динамических эффектов, при этом попытки учесть объемный характер напряженного состояния в данных задачах, по-видимому, пока не имели успеха. [c.95]

Попытка более полно отразить случайный характер укладки волокон и распределения в них дефектных участков, а также учесть специфические особенности перераспределения напряжений в композитах содержится в работе [52]. Особенность разработанной объемной модели заключается в том, что дефектные участки волокон случайным образом распределялись по их длинам и, таким образом, в памяти ЭВМ хранилась информация как о локальных значениях прочности волокон, так и о координатах волокон в поперечном сечении композита, а также о координатах возможных разрывов волокон. При возникновении разрьшов волокон моделировалось перераспределение напряжений, при этом учитьталось изменение напряжений как по дпине волокон, так и по мере удаления волокон от места разрыва. Приращение напряжений на некотором /-м волокне задавалось как [c.143]

Используя теории слоистых конструкций, можно формулировать содержательные краевые задачи, по решениям которых можно судить о жесткости и устойчивости слоистых композитов. Найдя в результате решения конкретной краевой задачи основные зависимые переменные Э1их теорий, т. е. результирующие силы и моменты, по принятой частной теории можно определить распределение макроскопических напряжений в слое. Вместо приближенных теорий слоистого тела можно попытаться применить точный анализ, как обсуждалось выше. В этом случае основными переменными являются макроскопические напряжения в слое и последний шаг оказывается излишним. В свою очередь, если известен подход (обсуждаемый в разд. VIII), позволяющий рассматривать неоднородные макроскопические напряженные состояния, то напряжения в каждом компоненте можно определить средствами микромеханики. Таким образом, микромеханика указывает связь между механическим поведением используемых в технике слоистых композитов, с одной стороны, и поведением их компонентов — с другой. [c.18]

Разность между и Сда может быть малой и представлять чисто академический интерес, однако в существующей литературе не проводилось четкого сравнения этих величин. К счастью, поверхностные слои обычно составляют малую часть объема используемых на практике слоистых композитов, так что выбор величин их эффективных модулей не оказывает значительного влияния на расчеты. Рассмотрев задачу о нескольких рядах волокон, Халберт и Рыбицки заключили, что напряжения в элементах, расположенных вдоль свободной поверхности, не зависят от числа рядов волокон в композите. Если предположить, что этот вывод верен для произвольного слоистого композита, т. е. что в поверхностном слое механическое поведение каждой фазы композита зависит только от усредненных деформаций ёц и граничных условий на поверхности, то можно определить локальное (фазовое) поведение вблизи граничной поверхности путем решения задачи об одном включении при граничных условиях, аналогичных (7) и (16), и средней но объему деформации, равной ё . Задача об определении внутри слоев произвольных слоистых композитов будет рассматриваться в гл. 2. [c.26]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...