Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...

Статьи Чертежи Таблицы О сайте Реклама

Свойства однонаправленных композитов

После описания некоторых временных свойств составляюш их материалов самое время исследовать временные свойства и самих композитов. В отличие от некоторых механических свойств волокнистых композитов, которые могут быть определены по правилу смесей , определение длительной прочности вообще гораздо сложнее. В особенности это проявляется, если рассматривать хрупкие волокна, которые в окружении вязкоупругой матрицы обладают различными значениями прочности. Такая комбинация волокно — матрица может привести к замедленному разрушению композита под напряжением, даже если он однонаправленный и нагрузка прикладывается в направлении волокна.  [c.285]


Рассмотрим классификацию и основные особенности композитов. Простейший случай волокнистой структуры, характеризующей особенности данного класса материалов, представляет собой набор однородных волокон, заключенных в пластичной матрице. Свойства такого композита, образованного однонаправленно ориентированными волокнами, анизотропны.  [c.12]

Таблица 7.1. Механические свойства однонаправленных композитов с эпоксидной матрицей Таблица 7.1. Механические свойства однонаправленных композитов с эпоксидной матрицей
В соединении с полимерной матрицей, которой может служить эпоксидная или полиэфирная смола. В табл. II приведены характерные свойства однонаправленных композитов углеродные волокна — эпоксидная смола. В ряде научных центров проводятся исследования композитов с углеродными волокнами и металличе-  [c.364]

ТИПИЧНЫЕ СВОЙСТВА ОДНОНАПРАВЛЕННЫХ КОМПОЗИТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МОКРОЙ УКЛАДКОЙ (ПРОПИТКОЙ В ПРЕСС-ФОРМЕ)  [c.365]

Определение предельных напряжений для слоистых композитов исходит, как правило, из информации о прочностных свойствах однонаправленного слоя. Есть все основания утверждать, что при современном состоянии технологии необходимым условием анализа процесса разрушения слоистого композита является предварительная оценка прочностных свойств однонаправленного композита. В то же время существуют очень убедительные данные, что это, условие не является достаточным. Напряженное состояние однонаправленного слоя определяется действием трех главных напряжений (нормальных в направлении волокон и под углом Эб к ним, касательных в плоскости слоя), а также возникающими в композите напряжениями межслойного сдвига и нормальными напряжениями перпендикулярно плоскости слоев. Рассмотрим коротко соотношения между - прочностными свойствами слоя и свойствами составляющих его компонент.  [c.39]

Анизотропия свойств однонаправленных композитов с эпоксидным связующим  [c.792]

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]

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]


В данной главе излагаются микромеханические теории, применяемые для предсказания прочности однонаправленных композитов при одноосном нагружении. В этих теориях заранее предполагаются известными необходимые для расчетов свойства компонентов и считается, что направление нагружения совпадает с главными осями однонаправленного композита. Рассматриваемые прочности связаны с сопротивлением либо нагружению в плоскости, либо изгибу, либо простому сдвигу. Обсуждение относится в первую очередь к волокнистым композитам с неметаллической матрицей, в которых все волокна уложены параллельно и в одной плоскости. Однако представленные здесь микромеханические теории можно перенести и на волокнистые композиты с металлической матрицей, если при этом не нарушаются основные допущения. Некоторые описанные ниже представления могут быть также приложены к композитам с дисперсными частицами.  [c.107]

Установление зависимости прочности однонаправленного композита от механических свойств его компонентов является сложной проблемой. Как мы видели, на прочность влияет большое количество факторов — от механических свойств компонентов до характеристик процесса изготовления и окружающей среды. Однако, принимая некоторые разумные допущения, удается вывести рабочие уравнения. Правда, как было отмечено, зти уравнения могут оказаться не всегда надежными, но они дают удобный аппарат для определения степени влияния тех или иных величин на прочность однонаправленного композита. Кроме того, представленные в настоящей главе уравнения можно использовать для оптимизации материала, разумно оценивая его потенциальные возможности. Таким же образом можно достаточно точно оцени-  [c.161]

Как только были созданы вычислительные программы для расчета перемещений в характерном элементе системы волокно — матрица, стало доступным рассмотреть широкий класс возможных расположений волокон и свойств компонентов. Можно исследовать частные случаи нагружения параллельно направлению укладки волокон, перпендикулярно этому направлению, случаи сдвига параллельно и перпендикулярно волокнам и с.лучаи температурной усадки. Более общие результаты можно получить при суперпозиции этих простых видов нагружения. Таким образом, возможно определить основные константы композита, распределения напряжений и деформаций в матрице, распределение напряжений около границы раздела волокно — матрица, а также на основе различных критериев можно предсказывать разрушение. Справедливость результатов обычно проверяется точностью предсказания упругих констант однонаправленных композитов. Предсказания прочности знаяительно менее надежны.  [c.335]

Рис. 5. Результаты усталостных испытаний при осевом пульсирующем растяжении однонаправленных композитов с поверхностно обработанными высокомодульными волокнами, изготовленных из предварительно пропитанных листов (листов препрега) предварительно сгущенная эпоксидная смола Шелл Эпикот 828/1ЭВЗ/ВРз400 объемная доля волокон 62%, 7000 цикл/мин [6]. а — статические свойства на растяжение. Рис. 5. Результаты усталостных испытаний при осевом пульсирующем растяжении однонаправленных композитов с поверхностно обработанными высокомодульными волокнами, изготовленных из предварительно пропитанных листов (листов препрега) предварительно сгущенная эпоксидная смола Шелл Эпикот 828/1ЭВЗ/ВРз400 объемная доля волокон 62%, 7000 цикл/мин [6]. а — статические свойства на растяжение.
Широкое применение конструкций из композитов немыслимо без точного определения их несущей способности и, следовательно, без умения надежно предсказывать предельные напряжения и деформации каждого конкретного композита в условиях эксплуатации. Как правило, основным источником информации о прочностных свойствах композита являются испытания в условиях одноосного напряженного состояния, тогда как в реальных конструкциях материал находится в сложном напряженном состоянии. Элементы современных силовых конструкций из композитов составляются обычно из различно ориентированных однонаправленных слоев, уложенных в определенной последовательности по толщине. Прочностные свойства слоистых композитов в отличие от изотропных и однородных материалов обладают отчетливо выраженной анизотропией. Более того, достижение  [c.140]

Теория наибольших нормальных деформаций Сен-Венана была распространена на анизотропные материалы в работах [17—19]. При этом предполагалось, что исчерпание несущей способности однонаправленного композита происходит тогда, когда любая из компонент деформации в направлении главных осей достигает предельного значения. Первоначальные формулировки предполагали линейность диаграмм деформирования материала слоя до разрушения, следовательно, жесткость и податливость слоистого композита в процессе нагружения оставалась неизменной. Дальнейшее совершенствование указанного подхода позволило учесть и нелинейность механических свойств композита [19].  [c.143]

В соответствии с приближенным квазиупругим методом свойства ползучести однонаправленного композита получаются после следующих замен в уравнениях (5,1) —(5.5) и при помощи уравнения (5.6)  [c.182]


На рис. 7.5,6 показано распределение термических напряжений в матрице композита с ортогональной схемой армирования [0°/90°]s (свойства компонентов те же, что и у рассмотренного однонаправленного композита). Как видно, распределение усадочных напряжений в матрице изменяется со схемой армирования композита. У композита [0790°]s напряжения в матрице в направлении армирования значительно выше, чем в однонаправленном материале, и отношения главных напряжений различны. Влияние термических усадочных напряжений на механические характеристики слоистого композита будет обсуждаться в следующих разделах. Предварительно рассмотрим, как влияют на величину усадочных напряжений свойства ползучести полимерной матрицы. Без учета этих свойств нельзя рассчитать изменения поля напряжений, связанные с режимом охлаждения и дополнительного отверждения.  [c.262]

Применим, например, рассмотренный анализ к однонаправленному композиту (см. рис. 7.3), в котором при температуре отверждения нет усадочных напряжений. Допустим, что температура резко упала от 177 до 24°С. Термоупругие свойства компонент возьмем из табл. 7.1. Скорости ползуче-  [c.268]

Перед тем как проводить нелинейный анализ, необходимо выполнить ряд вычислений на основании линейного подхода для определения как начальных характеристик жесткости композита, так и его предела текучести. Эта процедура осуществлена при помощи метода конечных элементов для повторяющегося сегмента структуры однонаправленного композита. Таким образом определены модули упругости в направлении армирования и в поперечном направлении, модуль сдвига и соответствующие коэффициенты Пуассона однонаправленного слоя. Эти константы позволяют рассчитать упругие свойства композита. Далее из начальных линейных зависимостей о(е) композита можно определить линейные приближения для деформаций композита, соответствующих любым конкретным нагрузкам в плоскости. Затем вычисляются деформации каждого слоя в предположении о том, что нормали к поверхности недеформированного композита остаююя прямыми и перпендикулярными после нагружения. Осредненные напряжения в каждом слое определяются через уже известные соотношения о(е) для слоя.  [c.276]

Показано, что усадочные напрял<ения фактически не изменяют поведения однонаправленных и ортогонально армированных боропластиков при статическом нагружении в направлении армирования и сдвиге (почти до разрушения). Исключение составляет лишь отсутствие отчетливо выраженной точки начала текучести. Однако этот вывод основывается скорее на теоретическом, чем на экспериментальном изучении свойств слоистых композитов после достижения предела текучести. Значительное изменение поведения однонаправленного композита в результате действия усадочных напряжений обнаружено лишь для случая нагружения в поперечном направлении. Причем от уровня этих напряжений зависят как начальный модуль, так и предел пропорциональности. В общем оказывается, что если комбинация статических нагрузок или схема армирования композита таковы, что его поведение определяется главным образом характеристиками волокна,  [c.283]

На практике часто используются слоистые композиты, которые представляют собой набор соединенных между собой слоев из однонаправленных композитов. В табл. 1.1 приведены сочетания исходных материалов, из которых образуются композиты, и даны наименования для соответствующих композитов. В данной книге предпринята попытка описать свойства ряда композитов.  [c.11]

В общем случае диаграмма растяжения однонаправленного волокнистого композита (рис. 7.3) должна состоять из трех основных участков [ - матрица и волокна деформируются упруго П - матрица переходит в упруго-пластическое состояние, волокна продолжают дефор.миро-ваться упруго III - оба компонента системы находятся в состоянии пластической деформации. В зависимости от свойств компонентов композита участки И и III на кривой могут отсутствовать.  [c.83]

Максимов Р. Д., Плуме Э. 3., Понома-ров в. М. Прочностные свойства однонаправленно армированных гибридных композитов //  [c.314]

Эффективные упругие свойства однонаправленных волокнистых композитов с квазипериодической структурой  [c.83]

В монографии [10] приведены результаты исследования методом локального приближения (модифицированный вариант) механического поведения однонаправленных композитов на основе титана с волокнами бора, борсика, молибдена и высокопрочной стали при осевом растяжении в поперечной плоскости. Вычислены эффективные упругие постоянные и коэффициенты теплового распшрения с учетом частного вида анизотропии механических свойств, построены эпюры напряжений в характерных сечениях ячейки периодичности. Исследованы закономерности процессов зарождения и развития пластических деформаций в титановой матрице в зависимости от свойств и объемного содержания волокон.  [c.99]

Свойства композитов зависят не только от свойств волокон и матрицы, но и от способов армирования. По этому признаку различают композиты образованные из слоев, армированных параллельными непрерывными волокнами (свойства их в основном определяются свойствами однонаправленного слоя) армированные тканями (текстолиты) с хаотическим и пространственным армированием.  [c.757]

Хотя слово композит сравнительно новое, к композитам, т.е. составным материалам, можно отнести почта все искусственные материалы, применяемые в инженерной практаке. Однако, если в прошлом находка нового материала иногда приводила к новой эпохе в истории человечества, то в наше время новые материалы, обладающие замечательными свойствами, создаются целенаправленно и довольно часто, а в будущем, несомненно, материалы с заданными свойствами будут проектироваться подобно конструкциям. Тем не менее структура и свойства некоторых природных композитных материалов, без сомнения, достойна изучения и подражания (к таким материалам можно отнести, например, нефрит, материал зубов, кровеносных сосудов и многие другие). Несомненно, например, что механизм разрушения древесины во многом схож с механизмом разрушения таких современных однонаправленных композитов, как углепластик, стеклопластик, боралюминий и некоторые другие, уже нашедших широкое применение.  [c.4]

Максимов Р.Д., Плумс Э.З., Пономарев В.М. Прочностные свойства однонаправленно армированных гибридных композитов // Механика композит, материалов. — 1984. — № 1. — С. 35—41.  [c.281]

Разрушения, происходящие вследствие естественным образом появившихся трещин, следует отличать от разрушения образца с заданным начальным надрезом. В последнем случае накопление повреждений начинается в неповрежденном композите при наличии острых концентраторов напряжений у конца надреза. После некоторого увеличения трещины на ее фронте появляются расслоения, концентрация напряжений снижается, в композите возникают рассеянные повреждения. Таким образом, условия работы образца с надрезом приближаются к условиям работы образца с трещиной, образованной в результате естественного накопления повреждений. Перечисленные особенности характерны для любых материалов с неоднородной структурой, в том числе и для традиционных конструкционных сплавов, но в однонаправленных композитах ввиду их сильной анизотропии и амбивалентности механических свойств они проявляются сильнее.  [c.152]


Повреждение п разрушение однонаправленных композитов обусловлено по крайней мере двумя одновременно действующими механизмами — обрывом волокон и их расслоением, а свойства композита зависят по крайней мере от двух характерных длин —радиуса волокон р и длины передачи Я,,. Поэтому трудно ожидать, чтобы механика хрупкого разрушения, основные результаты которой представляют собой следствие соотношений подобия и размерности, оказалась применимой в данном случае. В действительности разброс прочности технических волокон не слишком велик, а показатель а 52 5, поэтому случай а = 1 представляет лишь академический интерес.  [c.157]

Булманис В. Н., Панфилов Н. А., Портнов Г. Г. Оценка влияния транс-версалышх свойств на несущую способность колец из однонаправленных композитов, работающих под давлением.- Механика полимеров,  [c.153]

Максимов Р. Д,, Плуме Э. 3., Пономарев В, М. Прочностные свойства однонаправленно армированных гибридных композитов,— Механика композитных материалов, 1984, № 1, с, 35—41.  [c.156]

Конструкционные слоистые композиты этого типа обычно изготавливаются на основе полимерной матрицы, армированной непрерывными волокнами. Такой системой, например, является препрег однонаправленного эпоксидного углепластикового монослоя. Обычно слоистый композит содержит набор однонаправленных слоев, спрессованных вместе и отверждшных с образованием слоистой структуры. Глобальные свойства слоистого композита могут проектироваться так, чтобы удовлетворить конкретным конструкционным требованиям путем выбора соответствуюШей последовательности укладки слоев и направлений ориентации волокон в них. Однако эти же переменные параметры слоистых композитов влияют на виды их разрушения, которые принципиально отличаются от металлов.  [c.89]

Типичные результаты, полученные из испытаний на межслой-ный сдвиг указанным способом, приведены в табл. 4.1 [3]. Однонаправленный графито-зпоксидный композит AS-1/3502 представляет группу современных материалов с высокими эксплуатационными свойствами. Его характеристики типичны для композитов с хрупкой эпоксидной матрицей. Результат для однонаправленного композита X-AS/PEEK характерен для композитов с пластичной мат-  [c.198]

Одна из главных целей подхода к количественному описанию расслоения, основанного на механике разрушения, состоит в установлении взаимосвязи между основными свойствами полимерного связующего как самостоятельного материала и его поведением in situ в виде матрицы композита. В работах [31, 34] было показано, что образец в виде двойной консольной балки с тонкой прослойкой связующего имеет такие же значения G , как и двойная консольная балка из однонаправленного композита на том же связующем. В частности, испытание проводилось на двойной консольной балке, образованной двумя алюминиевыми подложками, соединенными слоем изучаемого связующего (рис. 4.34).  [c.237]

Однонаправленный волокнистый композит. Рассчитаем эффективные упругие свойства однонаправленного волокнистого композита (см. рис. 2.2), когда коэффициенты Пуассона матрицы и волокон равны 0,39 и 0,2 соответственно. Численные значения компонент тензора С композита с тетрагональной периодической однонаправленной волокнистой структурой известны [31]. Считаем разупорядоченность волокон в плоско-  [c.80]

Максимальные прочность и жесткость однонаправленного композита реализуются в направлении укладки волокон и могут быть в общем случае рассчитаны по известным свойствам его компонентов и их количественному соотношению.  [c.12]

Свойства однонаправленных гибридных композитов на основе углеродного волокна Торнел-300 и арамидного волокна Кевлар-49  [c.63]

В области 111 максимальной энергоемкостью обладают диски с /п = 0,9 и с разрушением от окружных напряжений. Оптимальные размеры дисков с максимальной объемной и массовой энергоемкостями для этой области параметров могут существенно отличаться. Максимальные удельные энергоемкости и соответствующие им оптимальные относительные размеры дисков, образованных окружной намоткой однонаправленных композитов (свойства их приведены в табл. 6.1), представлены в табл. 6.2. При свободной посадке максимальной удельной объемной энергоемкостью обладают сравнительно тонкие диски-ободы с одновременным разрушением от радиальных и окружных напряжений. Оптимальные относительные размеры находятся в диапазоне т = 0,7-ь0,8, т. е. эффективно используется лишь небольшая часть конструкционного объема. И массовая, и объемная энергоемкости сво-бодновращающихся дисков, образованных намоткой, больше, чем у дисков с жесткой посадкой. Поэтому в дальнейшем рассматриваются лишь диски со свободной посадкой.  [c.431]


Смотреть страницы где упоминается термин Свойства однонаправленных композитов : [c.290]    [c.364]    [c.143]    [c.267]    [c.229]    [c.877]    [c.126]    [c.139]    [c.12]    [c.64]    [c.147]    [c.298]   
Справочник по композиционным материалам Книга 2 (1988) -- [ c.315 ]



ПОИСК



Композит



© 2025 Mash-xxl.info Реклама на сайте