Потеря слоистых композитов

МЕХАНИЗМЫ УСТАЛОСТИ И ПОТЕРИ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ В СЛОИСТЫХ КОМПОЗИТАХ [c.33]

Потеря устойчивости слоистых композитов [c.319]

Данные композиты макроскопически одинаковы, и во всех них способно развиваться растягивающее межслойное нормальное напряжение вблизи свободных кромок при осевом сжатии. Если нет общей потери устойчивости слоистого композита, то можно [c.119]

Локальная потеря устойчивости — основной вид разрушения при сжатии слоистых композитов с зонами расслоения. Когда слоистый композит с расслоением подвергается действию сжимающей нагрузки, в зонах расслоения наблюдается, как показано на рис. 3.48, локальная потеря устойчивости (выпучивание) [36]. Выпучивание обусловлено высокой концентрацией межслойного напряжения на фронте расслоения (вершине трещины) далее при возрастании нагрузки область выпучивания увеличивается до критического размера, после чего наступает общая потеря устойчивости нагружаемой пластины. Обычно это происходит при нагрузке, намного меньшей прочности при сжатии неповрежденного композита, или нагрузки общей потери устойчивости пластины. Существует несколько расчетных моделей, позволяющих прогнозировать рост зоны выпучивания и влияние различных параметров на распространение расслоения [36—38]. В этих моделях используется либо критерий прочности, либо критерий механики разрушения (скорость высвобождения энергии деформирования). Однако из-за сложности задачи, обусловленной такими факторами, как геометрия зоны расслоения, толщина композита после появления [c.182]

Введение. Потеря устойчивости в структуре волокнистых и слоистых материалов является основным механизмом разрушения композитных материалов при сжатии. Сжимаюш,ие напряжения в структуре композитных материалов возникают при эксплуатационных нагрузках и в технологических процессах создания композитных материалов. Так, технологические сжимаюш,ие напряжения возникают при создании композитных материалов, когда в качестве матрицы применяется эпоксидная или другая смола. В этом случае производят полимеризацию при определенной температуре, и затем материал (смола совместно с волокнами) остывает до комнатной температуры при этом за счет разности коэффициентов теплового расширения возникают сжимаюш,ие напряжения, которые действуют на волокна. Аналогичные процессы происходят и при создании композитов с металлической (обычно алюминиевой) матрицей. Обычно волокна имеют жесткость на один-два порядка больше по сравнению с жесткостью матрицы при повышенных температурах, характерных для технологических процессов, жесткость матрицы еш,е уменьшается на один-два порядка. Таким образом, представляется актуальным исследование неустойчивости в структуре волокнистых и слоистых композитов, когда жесткость волокон превосходит жесткость матрицы на несколько порядков. [c.331]

В дальнейшем будут рассматриваться композиты на основе термореактивных связующих и следующих волокон стекловолокон, борных, арамидных ( Кевлар ), углеродных. Композиционный материал (слоистый пластик) состоит из многих слоев армирующей компоненты. Армирующая компонента воспринимает растягивающие и сжимающие нагрузки, в то время как матрица (связующее) перераспределяет напряжения между волокнами и предотвращает потерю устойчивости волокон. Тип матрицы определяется в основном величиной температуры эксплуатации изделия. [c.381]

В предыдущих разделах мы обсудили способ обнаружения начала расслоения, основанный на измерении деформации (рис. 3.3 и 3.4). Снижение жесткости композита в продольном направлении после расслоения зависит от площади расслоения [33]. На рис. 3.44 представлены осевая и поперечная деформации образца слоистого графито-эпоксидного композита (0°/ 45°/90°)j до и после расслоения. В приведенном примере изменение поперечной деформации более сильное, чем осевой деформации. В работе [33] предложен способ расчета потери жесткости частично расслоенного образца, основанный на правиле смеси [c.178]

Изготовление и использование маховиков из композитов в виде слоистых сплошных профильных дисков сопряжено с рядом технических трудностей. К их числу относятся невозможность точной реализации теоретического профиля (Ь - оо), технологические сложности изготовления дисков, потери в несущей способности, связанные с креплением дисков, возможности преждевременного расслоения по радиальным плоскостям из-за концентрации напряжений у кромок слоев и т. д. Результаты исследований, представленные в [19—22], также свидетельствуют о том, что профилирование вращающихся дисков из композитов является малоэффективным с точки зрения их энергоемкости. Поэтому в дальнейшем будут рассматриваться лишь диски постоянной толщины. [c.427]

Еще труднее установить величину допустимого напряжения. В конструкциях с коэффициентом запаса, равным 1,5, допустимое напряжение можно определить как две трети предела прочности или как напряжение, вызывающее либо необратимую деформацию слоистого композита, либо чрезмерную потерю жесткости (смотря по тому, что меньше). Для типичного эпоксидного боропластика с ориентацией волокон 0° разрушение происходит при напряженки 140 кгс/мм , тогда как предел пропорциональности (иамененке наклона кривой напряжение — деформация) составляет 84 кгс/мм . Соответственно за допустимое следует принять напрян ение 84 кгс/мм . Зачастую полиимидиые углепластики с ориентацией волокон по слоям о, 45 и 90° под действием температурных [c.98]

Теоретически прочность композитов при сжатии изучалась Розеном [74] и Шурчем [76]. Они рассматривали разрушение слоистого, а не волокнистого композита получены уравнения, описывающие потерю устойчивости композита в результате выпучивания. Было обнаружено, что при высоком содержании более жесткого компонента слои теряют устойчивость в фазе при напряжении Ос — (хт1Ут При НИЗКОЙ концентрации жесткого компонента слои выпучиваются в противофазе , т. е. происходит разрушение, при котором матрица находится в состоянии либо растяжения, либо сжатия. Теория Розена для этого случая дает [c.455]

Для слоистого композита со схемой армирования [0790°], растягиваемого в направлении армирования, картина несколько иная. Величина сдвиговой жесткости, которая определяет перераспределение касательных напряжений от ядра разорванных волокон к неповрежденным смежным волокнам, не зависит от процентного соотношения количества слоев О и 90°. Предполагается, что при достижении сдвиговыми деформациями у предельных значений uit разрушение от сдвига происходит вблизи вершины трещины одновременно в слоях с ориентацией О и 90°. Это не приводит, однако, к росту трещины в направлении нагружения, как при растяжении однонаправленного композита. Дело в том, что разрушение от сдвига в рассматриваемом случае не обязательно влечет за собой разрушение волокон. Следовательно, волокна слоев 90° еще остаются неповрежденными, хотя сдвиговая жесткость материала в области разрушения уже потеряна. [c.66]

Как и в большинстве методов построения предельных поверхностей слоистых композитов, считается, что разрушение локализовано в слое, для которого выполнен критерий проч-ностп. После изменения упругих свойств разрушенного слоя в соответствии с его новым состоянием снова определяются эффективные значения матриц жесткости и податливости композита. Действующие на композит нагрузки теперь воспринимают слои, в которых предельное состояние еще не достигнуто. Процесс ступенчатого приложения нагрузки повторяется до разрушения слоистого композита в целом. Считают, как правило, что для полной потери несущей способности композитом достаточно, чтобы по крайней мере в двух слоях было достигнуто предельное напряжение (деформация) в направлении волокон. [c.153]

Па рис. 2 а, б показаны [4] зависимости кз и кз" от безразмерной частоты и = Ьш Р2/ с 3 2 слоистого композита из двух чередующихся слоев с параметрами С33д = 2ОС33Д, р = 2р2,1З1 = = 0,5. При этом первый слой является упругим ( 1 = 0), а тангенс угла потерь второго слоя принимается равным 2 = 0 (сплошные линии), 62 = 0,05 (штриховые линии), 62 = 0,5 (пунктирные линии). Из рисунков видно, что при малых 62 затухание обусловлено в основном геометрической дисперсией и существенно проявляется только на частотах запирания волн в упругом случае (при 62 — 0,05 кривые практически не отличаются от кривых для упругого случая 62 =0). С ростом 62 затухание вязкоупругих волн на частотах пропускания упругих волн возрастает, причем с увеличением номера этих зон затухание также увеличивается (штриховые кривые). При еще большем увеличении тангенса угла потерь 62 затухание с ростом частоты увеличивается (на больших частотах монотонно), а фазовая скорость остается практически постоянной (пунктирные кривые). [c.823]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...