Изгиб слоистых композиционных материалов

НЕДОСТАТКИ ПРОСТОГО ПРАВИЛА СМЕСИ ПРИ АНАЛИЗЕ ИЗГИБА СЛОИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.193]

При использовании механических соединений слоистых композиционных материалов необходимо учитывать не только напряжения при растяжении и изгибе в композите, но и напряжения изгиба в соединении, потери прочности при растяжении за счет сверления материала, сдвиговые свойства соединения трение между соединяемыми частями, уменьшающее напряжение типы соединений и их усталостные свойства. [c.380]

Более сложные виды пар напряжение — деформация, включая изгиб и кручение, встречаются, когда имеется несколько композиционных слоев с различной ориентацией наполнителя, как, например, в случае некоторых несимметричных слоистых композиционных материалов. [c.213]

Проектирование ферм из композиционных материалов таких, какие показаны, например, на рис. 1—4, осуществляется на основе методов, обычно используемых для расчета на прочность. Для того, чтобы определить жесткость, несущую способность или критическую нагрузку элемента фермы, изготовленного из композиционного материала, необходимо учитывать анизотропию и структуру материала [5, 64]. Коэффициенты местной устойчивости, прочность, собственные частоты и упругие постоянные материала определяются свойствами отдельных анизотропных слоев и характером их ориентации в слоистом материале. Эти вопросы и рассмотрены в настоящей главе. Отметим, что согласно принятому ранее определению фермы изгиб ее стержней из рассмотрения исключается. [c.112]

На практике тип разрушения не изменяется при критическом значении LjD. Наоборот, в достаточно широком интервале LjD наблюдается смешанный характер разрушения, в результате чего измеренная прочность не является ни истинной межслоевой прочностью при сдвиге, ни истинной прочностью при изгибе. Хотя не всегда пластины из композиционных материалов получают укладкой тонких листов предварительно пропитанных связующим волокон и, следовательно, термин межслоевая прочность не совсем точен, характер разрушения, показанный на рис. 2.58, является общим как для пластин истинно слоистых материалов, так и для материалов, получаемых методом намотки или мокрой укладки волокон. Сдвиговая прочность в других плоскостях, пе- [c.120]

Довольно трудно определять истинное значение сдвиговой прочности композиционных материалов, поэтому существуют значительные разногласия в выборе наилучшего способа испытания. В работе [111] дан последний обзор описанных способов и результаты некоторых из них сравнены экспериментально. В большинстве, если не во всех способах, предложенных в литературе, на образец действуют помимо чисто сдвиговых напряжений другие типы напряжений. Эти напряжения искажают измеряемые значения кажущейся сдвиговой прочности. Так, автор работы [111] получил для композиционных материалов, содержащих 60% (об.) углеродных волокон, различные значения сдвиговой прочности 100 МН/м2 — способом трансверсального сжатия, 80 МН/м — способом поперечного сдвига и 60 МН/м — способом изгиба короткой балки. Благодаря своей простоте наиболее часто применяется способ трехточечного изгиба короткой балки. Этот метод не дает абсолютных значений сдвиговой прочности, но при соблюдении некоторых условий может быть использован для получения сравнительных данных. Было показано, что для плит конечной ширины межслоевая прочность при сдвиге может быть очень большой у краев и значительно меньше вблизи средней линии, тогда как теория слоистых плит предсказывает однородность межслоевой прочности по ширине П2]. [c.123]

Именно слоистые конструкции делают возможным практическое использование высокотехнологических, но обладающих высокой стоимостью композиционных панелей, работающих в условиях изгиба и сжатия. Такие слоистые материалы состоят из относительно толстой сердцевины, имеющей низкую плотность, облицованной тонким листом стеклопластика (рис. 2.) Именно благодаря высокотехнологическому покрытию слоистые композиции эффективно работают на изгиб и сжатие. [c.203]

Элементарная теория изгиба с допущением о гомогенности материала непригодна для тех материалов, в которых модуль упругости из.меняется в поперечном сечении от слоя к слою, что имеет место в композиционных слоистых материалах. Внешние слои, будучи деформированными ири изгибе больше внутренних, оказывают большее влияние на изгибающий момент при данной кривизне поверхности и, следовательно, на жесткость. [c.193]

Через этот образовавшийся при обжиге промежуточный слой передаются возникающие при нагрузках на-пр.яження. Слоистые композиционные материалы обладают ярко выраженной анизотропией свойств. Прочность таких композиционных материалов велика (достигает 500 МПа при испытании на изгиб). Поскольку такие композиционные материалы в большой степени анизотропны, прочность в направлении силы, приложенной перпендикулярно, значительно меньше, чем в параллельном иаправлепии. Эта же закономерность наблюдается и в отношении теплопроводности таких композиционных материалов. Их изготовляют путем поочередного складывания стопкой металлической (толщиной 0,1—0,9 мм) и керамической пластин. Пленка готовится пленочным литьем пластифицированных керамических масс. Далее стопки уплотняют прессованием, затем удаляют времен- [c.248]

Рис. 2.55. Прочность при изгибе при комнатной (заштрихованная часть) и повышенной (350 °С) (незаштрихован-ная часть) температуре слоистых композиционных материалов на основе термостойких полимеров

Наиболее специфичными среди слоистых композиционных материалов являются трехслойные (сэндвичевые) конструкции, которые характеризуются высокой жесткостью при изгибе в результате использования тонких оболочек из жесткого материала во, внешних слоях, связанных с толстой, но низкомодульной сердцевиной (заполнителем). Такие конструкции интенсивно разрабатываются в авиационной промышленности, где сочетание тонких металлических слоев, покрывающих с обеих сторон сердцевину из сотового заполнителя или другого материала с низкой плотностью, нозволяет создать очень жесткую, но достаточно легкую конструкцию. Аналогичные конструкции используются в строительных панелях и кораблестроении, где оболочки часто изготовляются из стеклопластиков, а заполнителем является бальзовое дерево или пенопласт. При применении таких конструкций главной функцией заполнителя является удаление жесткой оболочки от центральной плоскости (нейтральной оси при изгибе) с целью увеличения эффекта повышения жесткости. В этом случае используется прием, аналогичный увеличению жесткости листовых материалов с помощью ребер жесткости или фитингов, часто используемый в реальных конструкциях, например при изготовлении корпусов лодок из стеклопластиков, которые представляют собой однооболочковые конструкции. [c.194]

В заключение рассмотрим теорию слоистых пластин, играющую важную роль при исследовании пластин из композиционных материалов. В настоящем разделе ограничимся пластинами, со-стоящимй из ортотропных слоев, расположенных симметрично относительно некоторой плоскости, например плоскости х х, . При этом нагружение в плоскости пластины не вызывает ее изгиба. Вывод уравнений теории слоистых пластин, свободных от такого ограничения, представлен в книгах Аштона и др. [3] и Кал-кота [10]. [c.48]

Число работ, посвященных нелинейным колебаниям оболочек из композиционных материалов, сравнительно невелико, причем исследовались только симметричные по толщине слоистые структуры. Багдасарьян и Гнуни [2А] рассмотрели нелинейные изгиб-ные колебания пологих оболочек, а Новинский [208] — апало- [c.242]

К группе слоистых материалов следует отнести гранулослоистые композиционные материалы. Они обладают высокими ударной вязкостью и прочностью, при изгибе и хорошей термостойкостью и стойкостью к окислению, некоторой пластичностью, чего нет у чистой керамики. Изготовляют гранулослоистые композиционные материалы прессованием изготовленных гранул, которые состоят из чередующихся слоев металлической и керамической фаз. Далее изделие обжигают при температуре, присущей данной паре компонентов. В некоторых случаях применяют горячее прессование. [c.249]

Экспериментальных данных о поведении композиций с короткими волокнами при циклических нагрузках очень мало. По данным, полученным в работе [75], установлено, что предел усталостной выносливости поликарбоната при 10 циклов возрастает в 7 раз при введении 40% стекловолокон длиной 6,4 мм. В работе [76] определено число циклов до разрушения эпоксидных смол, наполненных короткими борными волокнами, и установлено, что при циклических нагрузках с амплитудой, составляющей любую долю от разрушающего напряжения, число циклов до разрушения быстро возрастает с увеличением характеристического отношения волокон, достигая постоянных значений при Ijd около 200. Эту величину можно считать критическим характеристическим отношением, выше которого усталостная прочность постоянна и пропорциональна статической прочности при изгибе (рис. 2.48). В этой же работе исследованы свойства эпоксидных смол с ориентированными асбестовыми волокнами. При этом установлено, что их поведение мало отличается от поведения эпоксидных смол с борными волокнами длиной 25 мм. Оуэн с сотр. [77] показали, что усталостная прочность при 10 циклах полиэфирной смолы, наполненной стекломатом с хаотическим распределением волокон, колеблется между 15 и 45% от разрушающего напряжения при статическом растяжении. В работе [78] изучали поведение при циклическом растяжении и изгибе эпоксидной смолы, содержащей 44% (об.) ориентированных стеклянных волокон длиной 12,5 мм. Полученные результаты показывают, что этот материал является перспективным для изделий, работающих при циклических нагрузках, так как предел его усталостной выносливости составляет более 40% от разрушающего напряжения при растяжении. Эти результаты необычны для стеклопластиков, для которых, очевидно, нет истинно безопасного нижнего предела при циклических нагрузках даже в случае непрерывных волокон [79]. Недавно были исследованы свойства при циклических нагрузках промышленных полиэфирных премиксов [80]. Полученные кривые зависимости амплитудного напряжения от числа циклов до разрушения для литьевых премиксов с хаотическим в плоскости распределением волокон (рис. 2.49) можно сравнить с кривыми, полученными Оуэном с сотр. [81] для композиционных материалов с однонаправленными непрерывными волокнами и для слоистых пла- [c.106]

При оценке прочностных свойств создаваемых композиционных материалов неизбежно возникают ситуации, когда необходимо учитывать неоднородность напряженного состояния, вызванную не только накоплением повреждений внутри материала, но и особенностями приложения нагрузки, а также формой исследуемых образцов, например наличием в них концентратов напряжений в виде надрезов. С определенной степенью приближенности эти эффекты также можно учитывать при имитационном моделировании iipone oB разрушения на ЭВМ. Например, выше (см. разд. 5) учитывалась неоднородность распределения напряжений по сечению слоистого материала, работающего на изгиб. Ниже рассмотрены еще примеры учета макронеоднородности напряженного состояния, вызванной [c.247]

Аналогично может быть рассчитана по правилу смеси жесткость композиции при действии напряжения изгиба в плоскости композиционного материала. Однако при поперечном изгибе или напряжении кручения многослойные слоистые материалы ведут себя согласно правилу смеси только в тех случаях, когда они состоят из больпюго числа слоев и распределение высоко- и низкомодульных материалов равномерно по всей толщине композиционного материала. Жесткость прямоугольной балки или плиты, состоящих из большого числа перемежающихся слоев тонких пластин двух разнородных материалов, как показано на рис. 11, а, будет близка к жесткости однородного материала [c.62]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...