Композиционные материалы тепловое расширение

Добавим, что для полного описания свойств материала нужно еще найти его тепловое расширение. Для композиционных материалов эта задача далеко не тривиальна, если учесть, что их тепловое расширение меняется при уменьшении остаточных напряжений в результате нагрева, т. е. зависит от истории нагревания. Поэтому тепловое расширение надо исследовать отдельно на ненагруженных образцах, находящихся в нужном температурном режиме. [c.116]

Стекловолокно- стало одним из компонентов многих композиционных материалов. Возьмем, к примеру, синтетические полимеры. Они отличаются низким удельным весом, устойчивостью против коррозии и, к сожалению,. невысокой прочностью, которая более чем в 10 раз уступает прочности мягкой стали. Как повысить их прочность с тем, чтобы использовать их в строительстве и в производстве. Армировать их Но металлы не могут быть арматурой пластмасс — такая арматура для них дорога, тяжела, неудобна, да и коэффициенты теплового расширения у пластмасс и металлов различны. [c.100]

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.241]

Предположим, что композиционный материал на основе термопластов или реактопластов изготавливается при температуре выше комнатной. В процессе охлаждения (и отверждения для реактопластов) каждая фаза дает усадку, причем частицы наполнителя препятствуют усадке матрицы и вызывают возникновение сжимающего напряжения на границе раздела фаз. С течением времени эти напряжения могут релаксировать. При нагревании композиционного материала матрица стремится расшириться в большей степени, чем частицы наполнителя, и при прочности адгезионного сцепления по границе раздела фаз выше возникающих напряжений расширение матрицы будет ограничено. При теоретическом анализе теплового расширения композиционных материалов делается допущение, что пограничный слой способен передавать возникающие при этом напряжения между фазами. [c.254]

Отсутствие адгезии между фазами. Если в композиционном материале между двумя фазами отсутствует адгезия, то при ут>Ур и отсутствии в пограничном слое остаточных деформаций сжатия матрица при нагревании будет расширяться независимо от частиц наполнителя. В этом случае Y = Vm и не зависит от состава композиционного материала. На рис. 6.6 этому случаю соответствует отрезок прямой АВ. Этот отрезок, который можно принять за базовую линию при сравнении теплового расширения композиционных материалов, заканчивается в точке, соответствующей объемной доле наполнителя, при которой полимер перестает быть непрерывной фазой. [c.255]

Анализ этих формул свидетельствует о различном поведении композиционных материалов при тепловом расширении. Это наглядно иллюстрируется рис. 6.7, на котором приведены зависимости расчетных значений уо полученных с помощью, этих формул, [c.261]

Влияние времени. Для полимерных композиционных материалов зависимость теплового расширения от времени может быть обусловлена по крайней мере тремя причинами изменением в самой матрице, вызываемым изменением ее объема при отжиге и кристаллизации, или, как в случае полиэфирной и других [c.275]

Тепловое расширение анизотропных композиционных материалов. [c.278]

Изменение аь Ог и аи в зависимости от я)) для композиционных материалов на основе полиэфирной смолы и стекловолокна при фр = 0,5 показано на рис. 6.21. В настоящее время накоплено еще очень мало экспериментальных данных о тепловом расширении композиционных материалов такого типа. [c.282]

Коэффициенты термического расширения композиционных полимерных материалов изучены недостаточно, в частности, в литературе приводятся ограниченные данные о коэффициентах теплового расширения пентапласта и его модификаций /I, 2/. [c.77]

Слоистые металлические композиционные материалы состоят из двух и более слоев или пластин различных металлов, соединенных друг с другом таким образом, чтобы свойства получаемой композиции значительно превосходили свойства составляющих ее компонентов. Эти материалы могут быть предварительно рассчитаны и получены с заданными свойствами. К таким свойствам относятся коррозионная стойкость, поверхностная твердость, износостойкость, стойкость к удару, вязкость, прочность, улучшенные тепло- и электропроводность, магнитные свойства, контролируемое тепловое расширение, эластичность, формоизменение и др. Компоненты композиционного материала подбирают таким образом, чтобы одно (или более) из перечисленных выше требуемых свойств было достигнуто. Например, плакированная медью коррозионно-стойкая сталь является хорошим кровельным материалом, поскольку каждый компонент улучшает свойства всего слоистого материала медь обеспечивает требования к внешнему виду и обрабатываемость, тогда как сталь повышает прочность и уменьшает потребление более дорогой меди. Кроме того, более низкая в сравнении с медью теплопроводность коррозионно-стойкой стали улучшает способность слоистого материала к пайке. С другой стороны, медная плакировка на коррозионно-стойкой стали улучшает ее теплопередачу при использовании в системах охлаждения. [c.424]

II. Из-за различий в тепловом расширении материала матрицы и армирующей фазы в сварных соединениях композиционных материалов возникают дополнительные термоупругие напряжения, вызывающие образование различных дефектов растрескивание, разрушение хрупких армирующих фаз в наиболее нагретой зоне 4 соединения, расслоения по межфазным границам в зоне 3. [c.502]

Комплекс тепловых свойств определен путем составления и решения уравнений тепло- и массопереноса, а также уравнений кинетики разупрочнения образцов стеклопластиков при одностороннем высокотемпературном нагреве. Рассмотрено влияние состава и свойств компонентов на характеристики теплопроводности и температурного расширения стеклопластиков с учетом анизотропии структуры материала при нормальных и повышенных температурах. Составлена программа и приведены примеры определения тепловых свойств стеклопластиков в условиях термодеструкции с учетом зависимости их от температуры и степени завершенности процесса термодеструкции. Изложенный подход к определению тепловых свойств и теплостойкости стеклопластиков при неравномерном нагреве применим ко многим другим теплостойким композиционным полимерным материалам. [c.2]

Стальные формы с керамическими вставками и без них наиболее широко применяются в производстве высококачественных композиционных материалов. Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения керамические вставки обеспечивают высокую точность укладки в форме компонентов слоистого пластика. Такие формы очень удобны для производства больших партий соотверждаемых конструкций, в которых клеевой шов отверждается одновременно со стеклопластиком. Однако такая оснастка дорогая, а объем производства изделий часто оказывается недостаточным для амортизации ее стоимости при конкурентоспособных ценах на выпускаемую продукцию. В этих условиях для изготовления форм желательно использовать менее дорогие материалы. [c.86]

Развитие полимерных композиционных материалов сопровождается появлением большого количества литературы, посвященной теории и практике их получения и применения. Советскому читателю предлагается перевод книги, написанной большим коллективом авторов, в которой рассматриваются принципы создания и использования полимерных композиционных материалов. В отличие от других переводных книг по композиционным материалам, например однотомника Современные композиционные материалы (изд-во Мир , 1970 г.) и восьмитомника Композиционные материалы под редакцией Л. Браутмана и Р. Крока (изд-во Мир , 1977—1979 гг.) в основу которых положены главным образом проблемы механики композиционных материалов, настоящая книга написана с позиций общего материаловедения. В ней анализируются важнейшие эксплуатационные свойства промышленных полимерных композиционных материалов основных типов жесткость, прочность, вязкость разрушения, усталостная выносливость, вязкоупругие и антифрикционные свойства, тепловое расширение, тепло- и электропроводность, горючесть, — а также рассматривается применение этих материалов в таких важных областях, как строительство и строительные конструкции, машиностроение, транспорт, производство бытовых товаров, тары и упаковки. [c.10]

Анализ экспериментальных данных, имеющихся в литературе, позволяет сделать некоторые выводы о поведении композиционных материалов при тепловом расширении (рис. 6.8). Для. удобства, кривые на рис. 6.8 экстраполированы к фр = 1,0, хотя в литературе приводятся, главным образом, данные для объемной доли наполнителя не выше 0,5. Основными источниками информации служила периодическая литература, хотя используются также некоторые ранее не публиковавшиеся данные. На рис. 6.8 приведены данные для композиционных материалов на основе различных полимеров, термические коэффициенты расширения которых лежат в широком интервале — от 7т = 9-10 К для полиэфирной смолы и до Ym = 72-10 s ji -i дJJд полиуретана, а также разнообразных наполнителей, коэффициенты расширения которых лежат в интервале от ур = 0,5-10 для, стекла до ур=Н-10 К для хлорида натрия. Приведены также данные для наполнителей, различающихся по форме и размерам частиц (в литературе имеется мало данных по этому вопросу). Пунктирные линии на рис. 6.8 соответствуют свойствам композиционных материалов, содержащих в качестве наполнителя ткани и волокна, а сплошные — дисперсные наполнители. Ключом к рис. 6.8 является табл. 6.6. Рис. 6.8 достаточно сложен, поэтому данные, приведенные на нем, обобщены в виде графика на рис. 6.9. [c.263]

Анализ данных, приведенных на рис. 6.10 и 6.11, показывает, что введение наполнителей оказывает существенное влияние на тепловое расширение полимеров и что коэффициент термического расширения зависит не только от объемной доли, но в значительной степени от формы и размера частиц наполнителя. Это положение наглядно иллюстрируется табл. 6.7 на примере композиционных материалов, содержащих 0,5 объемных долей паполиителя. [c.269]

Волокнистые композиционные материалы имеют три основных термических коэффициента расширения, зависящих от свойств компонентов и ориентации волокон. Это — продольный, трансвер-сальный и касательный коэффициенты. Для анализа теплового расширения волокнистых композиционных материалов необходимо знание только двух из них — продольного Ua и трансверсального Oi . Кроме того, если волокна ориентированы под углом к основному направлению, как, например, в сбалансированных или двухосноориентированных композиционных материалах, то вводится [c.278]

В однонаправленных композиционных материалах элементарные волокна ориентированы только в главном направлении (рис. 6.18,а). Это самый простой случай с точки зрения теоретического анализа и экспериментального изучения, так как такие композиционные материалы легко получить и испытать и для их характеристики необходимо знать только два термических коэффициента расширения. Вопросы теплового расширения однонаправленных волокнистых композиций были рассмотрены Грещуком [13], который вывел расчетные формулы, исходя из равновесия сил и соответствия деформаций. Полученные формулы имеют вид [c.279]

Из ЭТИХ данных очевпдно полное соответствие экспериментальных (для аас) и расчетных (по уравнению Грещука) значений. Хорошо известно, что коэффициенты теплового расширения таких композиционных материалов в продольном направлении имеют низкие значения, а при объемных долях наполнителя более 0,2 ар. [c.280]

Грещука для шс в обоих случаях экспериментальные кривые проходят ниже линии, соответствующей простому правилу смеси. Однако экспериментальные значения а с Для стеклопластиков значительно ниже значений шс, рассчитанных с помощью правила смеси. Это можно объяснить тем, что расширение композиционных материалов в поперечном направлении сильно затруднено и материал при фр выше определенной величины ведет себя так, как если бы он был изготовлен из непрерывной стеклянной фазы и дисперсной фазы полиэфирной смолы, т. е. в этом случае Шс = аас- Отсюда можно сделать очень интересный вывод о том, что при фр, близком к 0,4, материал, являющийся ярко выраженным анизотропным по структуре, с точки зрения теплового расширения становится практически изотропным. [c.281]

Двухосноориентированные волокнистые композиционные материалы, получаемые поперечной намоткой. В композиционных материалах, получаемых, например, поперечной намоткой, волокнистая структура является сбалансированной, т. е. следующие друг за другом слои ориентированы под углами -фи — -ф соответственно (см. рис. 18,б). В этом случае взаимное влияние двух слоев на коэффициент термического расширения можно определить, рассматривая общую зависимость напряжение — деформация для такой слоистой структуры. Выводы расчетных формул приведены в работе [13], однако экспериментальные данные о тепловом расширении таких материалов практически отсутствуют. [c.282]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...