Композиционные материалы многослойные

Эта задача является весьма важной для оптимального проектирования простейших композиционных материалов — многослойных пластин и оболочек, когда все слои — из одного и того же материала. Наиболее дешевая и простая технология соединения металлических слоев — холодная прокатка с использованием специальных плакировочных адгезионных пленок. Можно ожидать, что в ближайшем будущем будут изготовляться таким способом все важнейшие, несущие толстостенные элементы металлических конструкций (атомные и химические реакторы, сосуды давления, трубопроводы, броня танков, корпуса судов и подводных лодок и т.д. [1]). Эта технология позволит также освоить более прочные марки сталей, которые при старой технологии были малонадежны. [c.217]

Исследование устойчивости стержней из композиционных материалов предусматривает учет ортотропии материала. Достаточно полный анализ однородных и многослойных анизотропных пластин содержится в работе Лехницкого [45]. Устойчивость ортотропных Колонн различных типов рассмотрена в ряде работ [12, 15, 31, 45, 56, 641. То же можно сказать и о сжатых в осевом направлении тонких цилиндрических оболочках [46, 56]. [c.122]

Примеры структуры облицовочных и конструкционных слоистых пластиков приведены в табл. 2 и 3. В большинстве своем композиционные материалы — это многослойные, многофункциональные системы. [c.316]

Из всего многообразия применяемых в данное время композиционных материалов системы металл—металл или металл—неорганическое вещество в зависимости от формы поверхности раздела могут быть выделены две основные группы I — материалы матричного типа, состоящие из различным образом расположенных упрочняющих частиц или армирующих элементов, соединенных связующим веществом, и II — материалы слоистого типа, к которым следует отнести биметаллы, а также различного рода многослойные металлические материалы (рис. 114). Предлагаемая схема охватывает лишь некоторые основные типы композиционных материалов. Необходимо отметить, что для создания рациональных композиций материалов как первой, так и второй групп очень важно изучить процессы взаимодействия компонентов. Эта взаимодействие может быть как физико-меха-ническим (возникающим в процессе совместного деформирования), так и химическим (образующимся в результате протекания диффузионных процессов). Следует различать первичное взаимодействие между компонентами, развивающееся на поверхностях раздела при изготовлении материала, и вторичное взаимодействие составляющих, возникающее в условиях службы материала при различных режимах теплового и механического нагружения. [c.199]

Рис. 114. Схематическое изображение особенностей строения некоторых основных типов композиционных материалов на металлической основе (I группа — волокнистые и дисперсионно-упрочненные материалы II группа — биметаллы и многослойные плакированные металлические материалы).

Проектирование конструкций и изделий требует знания теорий прочности анизотропных композиционных материалов. В настоящее время изучение прочности композиционных материалов ведется в двух направлениях. В работах первого направления 19,10] и других композиционные материалы рассматриваются как неоднородные составные материалы, представляющие собой регулярную многослойную среду из чередующихся слоев арматуры и прослоек полимерного связующего. При практическом использовании этой теории возникают трудности, обусловленные технологическими дефектами изготовления конструкций, дефектами структуры и пр. [c.19]

В работах [3, 6] рассмотрены возможности и перспективы применения композиционных материалов при пайке. Композиционная структура в шве может быть получена за счет применения композиционного припоя, при диспергировании паяемых материалов или в процессе диффузионной пайки. Наполнитель в большинстве случаев обеспечивает основные физико-механические, в частности, прочностные свойства. Матрица может вводиться в припой в виде порошков или покрытий, которые наносятся на паяемые поверхности. По способу введения в зазор композиционные припои подразделяются на четыре основных вида применяемые в виде многослойных покрытий используемые в виде фасонных или простых профилей (фолы, лент, втулок и т. д.), получаемых методами порошковой или волокнистой металлургии в сочетании с обработкой давлением (прокатка, штамповка после пропитки матрицей порошков или волокон) методами нанесения покрытий на профили и т. д. применяемые в виде смеси порошков или паст, которые обычно вводят в зазор непосредственно перед пайкой комбинированные способы — сочетания приведенных выше видов. [c.55]

Многослойные пластинки и оболочки находят широкое применение в различных областях техники, строительстве, самолетостроении, судостроении и т.д. Фундаментальные вопросы теории расчета многослойных конструкций рассмотрены в работах как отечественных, так и зарубежных авторов[11,16,29]. В этих работах отмечено, в частности, что теории расчета пластинок и оболочек, построенные на основе гипотезы прямых нормалей, во многих случаях обеспечивают приемлемую для практических целей точность результатов, в том числе и для конструкций, выполненных из композиционных материалов. [c.51]

Для многих частных видов структуры пакета слоев многослойного материала формулы (1.67) заметно упрощаются. Рассмотрим три вида структур, часто используемых при создании конструкций из композиционных материалов. [c.25]

Относительно небольшая жесткость при сдвиге многих современных полимерных композиционных материалов нередко приводит к заметному изменению исходных углов укладки монослоев за счет деформаций сдвига. Этот вид нелинейностей, связанный с изменением геометрических параметров (углов укладки слоев) структуры многослойного композита, назовем структурной нелинейностью. Приближенный учет этого вида нелинейности может быть проведен путем коррекции углов укладки слоев следующим образом -f- [c.57]

Иллюстрация рассмотренного итерационного процесса для одномерного случая приведена на рис. 3.11, а. Если на каждом шаге приближения не проводить корректировку матрицы IG ] (значит оставлять прежней матрицу жесткости конструкции), а лишь уточнять невязки )с т. то итерационный процесс будет соответствовать модифицированному методу Ньютона (рис. 3.11, б). На практике для решения нелинейных задач деформирования многослойных конструкций из композиционных материалов часто применяют пошаговое нагружение. В пределах шага по нагрузке уточнение выполняют модифицированным методом Ньютона. Матрица касательных модулей корректируется при изменении нагрузки. [c.108]

В ряде случаев при эксплуатации тонкостенных конструкций из композиционных материалов (КМ) возможны большие перемещения, которые требуют учета в расчетах геометрической нелинейности. Также возможны структурные изменения отдельных слоев, связанные с трещинообразованием от сдвиговых напряжений и напряжений поперек армирования. Как указывалось ранее в гл. 2, проведение многочисленных испытаний образцов и опыт эксплуатации многослойных конструкций из КМ показывают, что исчерпание несущей способности рационально спроектированных конструкций наступает гораздо позже первых этапов структурного изменения. Образова-,ние первых трещин в многослойном композите приводит к перераспределению напряжений в слоях и обусловливает его физическую нелинейность. По этой причине уточненные поверочные расчеты следует проводить с учетом более детального рассмотрения внутренних механизмов деформирования. [c.182]

Верхняя и нижняя обшивки в общем.случае представляют многослойные тонкие панели, отдельные слои которых выполнены из различных ортотропных материалов и могут иметь различные толщины. При использовании композиционных материалов отдельный слой может быть перекрестно-армированным (см. рис, 5.10). Материал заполнителя ортотропный, главные направления его упругих свойств совпадают с осями х, у, г. Для конструктивно-ортотропных запол- [c.226]

Назначение программы. Программа предназначена для количественного описания процесса деформирования и разрушения многослойных композиционных материалов (КМ) с полимерным связующим (стеклопластики, углепластики, органопластики и т. д.) при плоском напряженном состоянии. [c.241]

РАСЧЕТ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛАСТИН И ОБОЛОЧЕК ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.264]

Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, их сочетания, количественного соотношения и прочности связи между ними. Армирующие материалы могут быть в виде волокон, жгутов, нитей, лент, многослойных тканей. [c.475]

Для послойной визуализации и дефектоскопии внутренней микроструктуры промышленных изделий, образцов композиционных материалов, многослойных конструкций, минералов и биологических объектов разработан микротомофаф ВТ-50. [c.163]

УФД-С Бальто Сонятест, Великобритания 0,1—18 МГц Сеть 50 Гц батарея аккумуляторов 8.5 Контроль клеевых соединений в многослойных конструкциях, обнаружение дефектов в пластиках, композиционных материалах, шинах и т. п. [c.307]

Для анализа работоспособности существующих и для создания новых композиционных материалов предложена модель конструкционной стенки применительно к теплонагруженным элементам конструкции в виде многослойного пакета из различных материалов, выполняющих заданные функции. Для целого ряда элементов конструкций необходимо обеспечить прежде всего [c.89]

Балки из композиционных материалов могут быть многослойные и трехслойные. Можно привести множество примеров многослойных балок от простого короткого образца для испытаний до более сложных двутавровых балок переменного сечения (рис. 15) или искривленных балок (рис. 16). Конфигурация трехслойных балок также может изменяться в пшроких (хотя и не до такой степени) пределах — от образца для испытаний (рис. 17) до перекрестных балок и панелей переменной толщины. [c.133]

Кручение. Для того чтобы завершить рассмотрение многослойных балок из композиционных материалов, полезно рассмотреть задачу кручения таких балок. Основное уравнение, определяющее с учетом принципа Сен-Венана функцию напряжения Ф в задаче кручения анизотропного бруса, было получено Хиермоном [31] и имеет вид [c.141]

Несколько монографий посвящено расчету различных типов пластин из композиционных материалов. Однослойные анизотропные пластины рассмотрены в книге Лехницкого [94], многослойным пластинам посвящены книги Амбарцумяна [7], а тдкже Аштона и Уитни [18] . [c.157]

Другой основной подход ж построению теории пластин из слоистых композиционных материалов, армированных волокнами, основан на представлении пластины как системы чередующихся относительно жестких (со свойствами, определяемыми волокнами) и податливых (со свойствами, аналогичными свойствам связующего) слоев. Такой подход был развит в работах Болотина [35], Сана и др. [157 ], Сана [155 ], Ахенбаха и Зербе [4 ], Райана [125 ], а также Сана и Ченга [156 ]). В какой-то степени он напоминает подход, используемый при описании многослойных пластин с легким заполнителем. Существенным отличием обсуждаемых здесь теорий является то, что они в конечном итоге предусматривают замену системы слоев некоторой условной макрооднородной средой, обладающей микроструктурными свойствами исходной системы. [c.194]

Поскольку традиционные (симметричные относительно срединной поверхности и имеющие изотропные несущие слои) трехслойные оболочки подробно описаны в книге Плантема [224] и в руководстве [76], основное внимание здесь уделено следующим вопросам, недостаточно полно отраженным в этих работах 1) большим прогибам 2) многослойным конструкциям 3) конструкциям с обшивками из композиционных материалов. [c.246]

Принципиальная схема изготовления композиционного материала электрохимическим методом с использованием непрерывных волокон показана на рис. 79. Волокно перематывается с катушки через натяжное приспособление на специальную металлическую оправку, служащую катодом. Оправка частично погружена в электролит и совершает вращательное движение с заданной скоростью. Анод, изготовляемый из осаждаемого металла высокой чистоты, помещается на определенном расстоянии. Частота вращения оправки определяется скоростьго осалодения покрытия н требуемым содержанием волокон в композиционном материале. Характер осаждения и формирования монослойного и многослойного материала в значительной степени зависит от диаметра волокон, расстояния между волокнами на оправке, электропроводности волокон и условий осаждения. Плотный, бесгюристый материал получается тогда, когда покрытие равномерно покрывает поверхность волокон и пространство между волокнами. При использовании в качестве упрочнителя тонких, непроводящих волокон, как правило, не наблюдается образования пористости, н композиционный материал фактически не требует дальнейшего уплотнения методом прессования, спекания или прокатки. При использовании же волокон бора, карбида бора или металлических волокон диаметром 100 мкм и более в процессе формирования композиции образуется пористость. [c.176]

В монографии изложены методы расчета и оптимального проектирования многослойных конструкций, находящихся под воздействием статических и динамических нагрузок, температурных воздействий, и методы расчета на устойчивость особое внимание уделено конструкциям, состоящим из чередующихся слоев существенно различных лсесткостей, описаны методы определения эффективных физико-механических характеристик и оптимального выбора структуры и компонентов слоистых композиционных материалов. [c.136]

В ИМАЫ АН СССР разработаны универсальные алгоритмы и программы оптимизации элементов конструкций из многослойных разно-ориентированных волокнистых композитов, поскольку технологическая возможность изменения числа слоев и их ориентации позволяет оптимально проектировать макростроение материала для заданных условий нагружения и функционального назначения элемента конструкции. Использование разработанных универсальных программ для ЭВМ при оптимизации по массе высоконагруженных элементов конструкций из композиционных материалов приводит к снижению их массы на 20—3(У% по сравнению с металлическим вариантом конструкции. [c.18]

Технология изготовления ленточных материалов. Совершенствование технологии изготовления композиционных материалов привело к созданию многослойного материала, состоящего из стальной ленты, на одну из поверхностей которой наносят спеканием слои бронзового порошка, пропитанного составом на основе ПТФЭ (материал DU и МФЛ, группа 29). Поры ленточного материа.>1а на поточной линии заполняют суспензией ПТФЭ. Паста, предварительно нанесенная на поверхность пористого слоя, впрессовывается в поверхность ленты при протягивании ее между валками. При этом воздух из пор полностью удаляется через сообщающиеся поры. В целях предотвращения проскальзывания и выдавливания пасты применяют валки с шероховатой поверхностью. [c.44]

Рис. 1.33. Характерные сечения полуфабрикатов композиционных материалов — моноволокна с металлическими покрытиями и многофиламентные жгуты, пропитанные металлом 2 — прутки, армированные жгутами или моноволокнами 3 — ленты с однослойным и многослойным армированием 4 — трубы и цилиндрические корпусы с продольными и продольно-окружным армированием

Содержит методы н примеры расчета силовых влемеитов конструкций из композиционных материалов, задачи статики и устойчивости многослойных анизотропных пластин и оболочек, способы решения динамических задач, некоторые данные механических испытаний волокнистых композиционных материалов и типовых элементов конструкций. [c.4]

В настоящей книге предпринята попытка изложить, минимум сведений, необходимых для выполнения всех основных этапов прочностного расчета оболочечных конструкций из композиционного материала. В двух первых главах приведены зависимости для описания упругих свойств анизотропных тел и упругих характеристик однонаправленных и многослойных композиционных материалов. Кроме того, с помощью одной из наиболее простых структурнофеноменологических моделей дано наглядное представление о специфике деформирования волокнистого композиционного материала с полимерной матрицей. Основное внимание в книге уделено изложению вариационно-матричного метода расчета сложных оболочечных конструкций применительно к многослойным конструкциям из композиционных материалов. В приложениях даны некоторые специальные подпрограммы для ЭВМ. [c.5]

Учет специфики анизотропных и деформатнвных свойств, неразрывно связанных с самой структурой композиционных материалов, потребовал развития теоретических подходов к расчету многослойных оболочек. Обзоры основных направлений н результатов исследований по этим проблемам можно найтн в работах [I, 18]. [c.122]

К наиболее распространенному виду многослойных оболочек из композиционных материалов относятся оболочки вращения. Анализ прочности, устойчивости и динамики тонких многослойных оболочек вращения проведем с использованием кольцевого оболо-чечного элемента. Специфика многослойной структуры элемента будет характеризоваться интегральными жесткостными свойствами по толщине пакета, которые подробно рассмотрены в гл. 1. [c.135]

Среди многослойных силовых конструкций трех лойные пластины и оболочки занимают особое место. Их давно широко применяют в тех случаях, когда требуются повышенная жесткость и минимальная масса. Высокая удельная изгибная жесткость в трехслойных конструкциях достигается простым приемом разнесения на некоторое расстояние (за счет промежуточного легкого слоя заполнителя) двух жестких несуш их слоев. В качестве заполнителя часто используют различные пенопласты, соты из металлической фольги или полимерной бумаги, гофры, ячейки и др. Для несуш их слоев применяют различные металлические сплавы, а также композиционные материалы с высокими удельными жесткостными характеристиками. Для обеспечения совместного деформирования несуш ие слои скрепляются со слоем заполнителя, например, с помош,ью высокопрочных клеев. [c.191]

С ПЮГРАММА ДЛЯ РАСЧЕТА ДИАГРАММ С ДЕФОРМИРОВАНИЯ И УСЛОВИЙ РАЗРУШЕНИЯ С МНОГОСЛОЙНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ С КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПРИ ПЛОСКОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ DIMENSION STEP(3),EP 4,9), [c.244]

Решениями XXVII съезда Коммунистической партии Советского Союза одной из важнейших задач отечественной науки и техники на 1986-1990 годы и на период до 2000 года определено развитие порошковой металлургии, создание новых композиционных материалов, а также материалов с износостойкими многослойными покрытиями. Заметную роль в этом направлении играет карбид гитана. [c.4]

Для изучения физических и механических процессов, происходящих при выполнении ряда технологических операций в различных областях техники (химическая технология, материаловедение, обогащение руд), достаточно общими моделями могут служить многофазные среды (взвеси мелкодисперсных фаз, например твердых частиц и пузырьков в жидкостях). Осуществление многих технологических процессов связано с созданием определенных форм относительного движения фаз многофазных сред. Например, для получения суспензий, эмульсий, а также интенсификации некоторых химических реакций, происходящих между мелкодисперсными и несущими фазами среды, необходимо организовать перемешивание фаз в других случаях (выделение и локализация вредных примесей при плавке и кристаллизации металлов, тонкая очистка топлива и т. п.) требуется разделить фазы. Для некоторых более тонких технологических процессов (зонная очистка переплаапяемых металлов, получение изделий с регулируемой плотностью, адгезионное и многослойное литье, производство композиционных материалов) необходимо реализовать более сложные формы движения, при которых некоторые элементы многофазной среды совершают колебательные движения, другие— монотонные, односторонне направленные движения, а третьи удерживаются в определенных локальных областях пространства, занятых многофазной средой. [c.100]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...