Прочность межслоевая

Высокотемпературная пайка производится и с использованием эвтектических припоев системы алюминий—кремний при температурах порядка 575—615° С. Верхний температурный предел работы такого соединения составляет не более 315° С. Технологический процесс может осуществляться как в вакууме, так и погружением в соляную ванну. Время пайки такими припоями должно быть сведено к минимуму из-за возможного разупрочнения волокон. Прочность соединения на срез довольно высока, более 10 кгс/мм, и может превышать прочность межслоевого сдвига самого композиционного материала. [c.191]

Рассмотрим теперь слоистый композит ширины ш, составленный из N чередующихся параллельных листов армирующих элементов толщины и из (Л — 1) слоев растяжимой матрицы толщины Следуя Скопу и Аргону [32], мы идеализируем слоистый композит в виде композита, состоящего просто из N параллельных армирующих элементов без матрицы между ними, но при этом, конечно, нужно помнить об осуществляемой матрицей межслоевой передаче усилий между армирующими элементами. В этой модели вычисленная любым методом прочность слоистого композита на 100% определяется армированием, и действительная прочность композита может быть найдена умножением на объемную долю армирующей фазы. [c.186]

Прочность слоистого композита, состоящего из N параллельных армирующих слоев постоянной ширины и , которые связаны друг с другом межслоевыми усилиями, зависящими от характеристик матрицы, определяемая по формуле (30), будет в общем случае зависеть от числа параллельных армирующих элементов. Заметим, что, как уже обсуждалось выше, при такой идеализации матричная фаза не несет нагрузки, но межслоевые взаимодействия сохраняются. Следовательно, в данном выше утверждении никак не затрагивается объемная доля упрочняющей фазы, но отмечается, что прочность слоистого композита зависит от числа отрезков, по которым проходит каскад разрушения, и от числа мест, из которых начинается разрушение. [c.190]

Прочность при межслоевом сдвиге, МПа 78 98 69 [c.22]

Недостаточно высокая прочность лри межслоевом сдвиге [c.24]

В этом разделе приведены такие характеристики углепластиков, как прочность при растяжении, сжатии, изгибе и межслоевом сдвиге. [c.132]

Прочность при межслоевом сдвиге, МПа [c.146]

Рис. 4.18. Относительная прочность при межслоевом сдвиге (отношение значений прочности при межслоевом сдвиге при повышенной и комнатной температурах) эпоксидных углепластиков с различным содержанием влаги [2].

В табл. 4.11 и 4.12 приведены величины прочности и модуля упругости при изгибе и прочности при межслоевом сдвиге слоистых углепластиков после длительного старения на открытом воздухе и при относительной влажности 50%. Как следует из приведенных в таблицах данных, после теплового старения при температуре 127 ° С относительная прочность превышает 70%, а после старения при температуре 177 ° С она снижается приблизительно до 50%. Высушивание материала после теплового старения приводит к восстановлению практически исходной прочности материала. Содержание влаги в окрашенном и неокрашенном материалах оказалось одинаковым. Это означает, что окраска материала совершенно не предохраняет его от адсорбции воды. Для защиты от влаги можно [c.161]

Прочность при межслоевом сдвиге. 0,13 0,56 [c.283]

Прочность при межслоевом сдви- 0,1 0,09 0,1 [c.285]

Предел прочности без концентратора напряжений, МПа при продольном растяжении при поперечном растяжении при продольном сжатии при поперечном сжатии при межслоевом сдвиге Предел прочности с концентратором напряжений, МПа при продольном растяжении при поперечном растяжении при продольном сжатии при поперечном сжатии при сдвиге (D/t > 2) [c.315]

Требования к материалам при соединении композиционных материалов в отношении предела прочности при смятии приведены в табл. 22.1. Необходимыми при конструировании являются данные по прочностям при сдвиге межслоевом в боковом направлении, при разрыве. В табл. 22.4 приведены данные по сдвиговым характеристикам материалов, которые основаны на предположении об отсутствии влияния концентраторов напряжений. При учете влияния концентраторов напряжений неизбежно снижение прочностных характеристик при межслоевом сдвиге и срезе. [c.387]

Тед (межслоевой сдвиг, метод короткой балки), МПа Прочность при смятии, МПа Ударная вязкость по Изоду, Дж/см Коэффициент Пуассона v [c.569]

Если межслоевую прочность композиционного материала при сдвиге обозначить через Ть а разрушающее напряжение через Ос, то образец, испытываемый при трехточечном изгибе, разрушится в результате межслоевого сдвига при условии [c.120]

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]

Рис. 2.59. Корреляция межслоевой прочности при сдвиге композиционных материалов на основе углеродных волокон с модулем упругости волокон [110]

Межслоевая прочность при сдвиге всех типов композиционных материалов в решающей степени определяется факторами, влияющими на прочность сцепления волокон с матрицей. Так, в стеклопластиках, обработка волокон аппретами повышает меж-слоевую прочность, а выдержка во влажной среде резко уменьшает ее. [c.122]

Корреляция между межслоевой прочностью при сдвиге композиционных материалов на основе углеродных волокон и модулем упругости волокон (рис. 2.59) [110] отражает важнейший недостаток углеродных волокон. В общем случае сдвиговая прочность композиционных материалов снижается с повышением модуля упругости углеродных волокон (степени их графитизации). Это частично обусловлено тем, что поверхность низкомодульных высокопрочных (тип 2) углеродных волокон — открытая и высокопористая, тогда как поверхность высокомодульных (тип 1) волокон — более гладкая. Пористость волокон вызывается выделением летучих продуктов пиролиза, количество которых уменьшается в процессе графитизации с одновременным повышением регулярности кристаллов в результате протекания диффузионных процессов, Другим важным фактором, определяющим сдвиговую прочность этих материалов, является способность полимерного связующего смачивать поверхность углеродных волокон. Низкомодульные углеродные волокна имеют более высокую поверхностную энергию из-за наличия большого количества химически активных групп. Количество этих групп уменьшается при повышении температуры карбонизации, и они практически исчезают при графитизации. Для решения проблемы низкой сдвиговой прочности композиционных материалов на основе углеродных волокон было проведено большое число исследований по повышению адгезионной прочности сцепления волокон с матрицей без снижения прочности волокон. При этом использовали два основных способа — повышение шероховатости поверхности волокон для обеспечения их лучшего механического сцепления с матрицей и создание химических связей между волокнами и матрицей (аналогично применению аппретов в стеклопластиках). Оба эти способа заключались в окислении поверхности углеродных волокон [c.122]

Чамис и др. [39] провели испытания по Изоду миниатюрных образцов из эпоксидных стекло- и углепластиков (размеры образцов 7,9 X 7,9 X 37,6 мм) с волойнами, параллельными и перпендикулярными оси консоли. Эксперименты выявили различные формы разрушения — расщепление, сопровождающееся выдергиванием волокон и расслоением. При поперечном армировании разрушение образца сопровождалось нарушением когезионных и адгезионных связей, а также расщеплением волокон. Как установлено авторами, ударная прочность образцов с поперечным армированием для всех испытанных материалов находится в соответствии с пределом прочности при межслоевом сдвиге. [c.314]

Вообще говоря, поле напряжений у вершины трещины в анизотропной пластине включает составляющие Ki п Ки- Однако в настоящее время испытания проводят, как правило, при ориентациях, исключающих одну из этих составляющих это прежде всего относится к ортотропным материалам, которые ориентируют таким образом, чтобы нагрузка была параллельна одной главной оси, а трещина—другой. В таких условиях значительная анизотропия, свойственная некоторым композитам, может привести к явлениям, не наблюдающимся у обычных металлов. Так, при растяжении образцов с направленным расположением упрочнителя часто наблюдают продольное расщепление (рис, 8). Его может и не быть, если поперечная и сдвиговая прочности достаточно высоки [5] тем не менее, этот возможный тип разрушения материалов необходимо учитывать. Кроме того, приложение одноосных растягивающих напряжений к образцу с поперечным расположением слоев приводит к появлению локальных межслоевых напряжений т,2у и нормальных напряжений Ozzt перпендикулярных плоскости образца [35], что показано на рис. 9. Ориентация и значения величин Он и Тгу зависят от порядка укладки слоев, упругих постоянных каждого слоя и величины продольной деформации. Значительные межслоевые растягивающие а г. и сдвиговые х у напряжения могут привести к расслаиванию [11, 35], которое опять-таки является особенностью анизотропных слоистых материалов. Последний пример относится к поведению материала с поверхностными трещинами. В изотропных материалах трещина распространяется, как правило, в своей исходной плоскости (рис. 10, а). У слоистых материалов прочность связи между слоями обычно мала, и они обнаруживают тенденцию к расслаиванию по глубинным плоскостям (рис. 10,6). Три этих простых примера приведены здесь, чтобы проиллюстрировать некоторые из различий между гомогенными изотропными материала- [c.276]

На основе результатов испытаний композитов с полиэфирной матрицей, армированных направленно расположенными углеродными волокнами, Харрис и др. [14] пришли к выводу, что Vs энергии разрушения расходуется на вытягивание волокон. В этих экспериментах поверхность волокон подвергали различным видам обработки, изменявшим прочность связи (последнюю оценивали косвенно — по величине прочности при межслоевом сдвиге). В случае наименее прочной поверхности раздела (минимальная сдвиговая прочность) волокна вытягивались на большую длину и энергия разрушения была выше. Аналогичные результаты были получены для композитов с эпоксидной матрицей, армированных углеродным, волокном [2, 42]. Фитц-Рендольф и др. [10], исследовавшие бор-эпоксидиые композиты, заключили, что значительный вклад в работу разрушения вносит и энергия разрушения волокна, и работа вытягивания разрушенных волокон из эпоксидной матрицы. По мнению Меткалфа и Кляйна [27], при данной прочности волокон с ростом коэффициента ее вариации усиливается тенденция к разрушению волокон в точках, далеко отстоящих друг от друга, что-должно привести к увеличению вязкости разрушения (рис. 11). [c.281]

Прочность поверхности раздела в углепластиках выше, чем в бор-эпоксидных композитах, что обусловливает две их особенности поведения. Во-первых, трещины в углепластике более извилисты (рис. 23, а) во-вторых, в углепластике наблюдается межслое-вое разрушение (рис. 24). Последнее является одним из специфических видов разрушения слоистых материалов и выражено наиболее ярко в случаях значительного межслоевого сдвига. [c.296]

Простейшие слоистые материалы состоят из связанных гомогенных изотропных пластин. При изготовлении этих материалов слабые плоскости можно располагать благоприятным образом — так, чтобы обеспечить высокую вязкость разрушения композита. Рассмотрим идеализированный слоистый материал, изображенный на рис. 25. Поле напряжений перед трещиной задается уравнением (2). На небольшом расстоянии перед вершиной трещины развиваются поперечные растягивающие напряжения 0 . Они, в сочетании со сдвиговыми напряжениями Хху (возникающими при любых зиачениях угла 0, кроме 0=0°), могут вызвать межслоевое разрушение. Маккартни и др. [24] изучали сопротивление развитию трещины слоистого материала из высокопрочной стали (203 кГ/мм ) для случаев низкой, средней и высокой прочности связи. Связь низкой прочности (3,5—7,0 кГ/мм ) обеспечивали с помощью эпоксидных смол, а также оловянного и свинцово-оловянного припоя, связь средней прочности (38—60 кГ/мм )—с помощью серебряного припоя, а высокопрочную связь (140 кГ/мм ) — путем диффузионной сварки слоев. Во всех случаях при испытании на ударную вязкость по Шарпи образцы разрушались лишь до первой плоскости соединения слоев. Остальная часть образца сильно деформировалась и расслаивалась по той же поверхности раздела, но не разрушалась. Сходные результаты получил и Эмбе-ри с сотр. [9]. Если прочность связи уступает прочности листов, то происходит торможение трещины. Ляйхтер [23], однако, установил, что охрупчивающая фаза, возникающая при использовании некоторых твердых припоев, может существенно снизить вязкость разрушения. [c.296]

Бор. Волокна бора характеризуются высоким сопротивлением сжатию наряду с высоким удельным модулем. Это позволяет использовать их, в особенности для конструкций, работающих под давлением (с ограниченной устойчивостью) и обладающих высокой жесткостью. Свойства волокон высоко стабильны. Благодаря высокому модулю упругости бора в полимерной матрице возникают низкие напряжения. Волокна имеют хорошую адгезию к связующему (матрице), что подтверждают высокие результаты стандартных испытаний на межслоевой сдвиг по методу короткой балки. Сочетание этих свойств ведет к повышению усталостной прочности волокнистых материалов с применением бора, составляющей, как правило, 70% от предельного значения кратковременной йрочно-сти для одноосноармироваиных материалов. [c.83]

Данное условие является разновидностью энергетического критерия и учитывает различие упругих и прочностных характеристик относительно осей упругой симметрии материала. Этот критерий прочности был предложен для композиционного материала, каждый слой которого представляет собой ортотропную упругую и однородную пластинку с отсутствием межслоевого сдвига и продольного изгиба. Предложенная модель материала существенно отличается от реального, этим в первую очередь можно объяснить расхождение теоретических и эскперименталь-ных значений прочности. [c.30]

Типичное S-стекло содержит, % (по массе) 65 SiOg, 1 25А120э, 10 MgO и некоторые малые добавки. Имеется не- сколько разновидностей S-стекла. Сначала было разрабо- 5 тано стекло S-994 (или просто S-стекло). Стекло S2 при таких же прочности и модуле упругости имеет меньшую (в - 5 раз) стоимость. Единственный недостаток — несколько пониженная межслоевая прочность при сдвиге. Большинство стеклопластиков для низких температур армировано S-стеклом [5,6]. Стекла Е и S используют в виде моноволокна, ровницы или стеклоткани. [c.74]

Несмотря на высокую прочность в плоскости атомных слоев, кристалл может быть легко изогнут вследствие низкого модуля сдвига. Межслоевой сдвиг затрудняется при введении в кристаллическую решетку дефектов. Дефекты внутри слоев типа вакансий, внедрений, дисклинациий и дефекты упаковки соседних слоев приводят к возрастанию межслоевого расстояния. Внутрислоевые и межслоевые дефекты часто взаимосвязаны, поскольку дефекты внутри слоя могут приводить к неправильной упаковке соседних слоев, а вследствие того и к возрастанию межслоевого расстояния, что вызывает неполную делокализацию л-электронов и затрудняет межслоевой сдвиг. Дисклинации также препятствуют сдвигу и приводят к появлению вакансий и неправильной упаковке соседних слоев. [c.15]

Адгезия на границе раздела углеродное волокно - полимерная матрица определяется следующими факторами 1) механическими связями вследствие проникновения полимера в шероховатости поверхности волокон 2) химическими связями между поверхностью углеродных волокон и полимерной матрицей 3) физическими связями (обусловленными силами Ван-дер-Ваальса). Основными являются фжторы 1 и 2. Образование химических связей в системе углеродное волокно — полимерная матрица определяется химически активными функциональными группами на поверхности углеродных волокон. Эти функциональные группы связываются с атомами углерода соседних ароматических фрагментов. По мере увеличения числа таких атомов углерода усиливается химическая связь между углеродным волокном и полимерной матрицей. В реальном случае при обработке поверхности возрастает число кислотных функциональных групп и соответственно повышается прочность углепластика при межслоевом сдвиге (рис. 2.7) [15]. При использовании высокомодульных углеродных волокон адгезия на границе раздела волокно — полимер определяется преимущественно механическими связями вследствие шероховатости поверхности углеродных волокон этого типа [16]. [c.37]

Изделия из углепластиков часто подвергаются совместному влиянию влажности и повышенной температуры, например в условиях, возникающих при полетах сверхзвуковых самолетов, когда повышение температуры происходит вследствие аэродинамического нагрева. На рис. 4.17 и 4.18 приведены данные соответственно для относительной прочности при изгибе и при межслоевом сдвиге после цикла испытаний при повышенных температурах влагосодержащих углепластиков. [c.160]

По удельной прочности и жесткости углепластики существенно превосходят стеклопластики, сталь, алюминиевые и титановые сплавы. Слабая адгезионная связь полимерной связующей с углеродным волокном обусловливает их пониженную прочность при межслоевом сдвиге. Прочность стеклопластика КМУ-1В, армированного вискеризованным углеродным жгутом, имеет прочность при межслойном сдвиге до 100 МПа. [c.290]

Для проверки гарантированных изготовителем свойств пре-прега необходимо провести контроль качества отвержденных панелей. Соответствие материала техническим условиям оценивается по результатам определения предела прочности при растяжении и изгибе и межслоевой прочности на сдвиг по главным направлениям препрега. [c.103]

Результаты испытаний иа усталостную прочность при кручении однонаправленного композиционного материала, состоящего из волокон 5-стекла и смолы 826, при статическом межслоевом напряжении сдвига 82 МПа, АГ = 1 и / = 0,1 [c.248]

В заключение можно сказать, что важность эффектов межфаз-ного расслаивания и отрыва в композиционных материалах очень широко обсуждается в литературе [58—61] и в последующих главах им будет уделено соответствующее внимание. Однако следует помнить, что многие аспекты проблемы граничных явлений все еще находятся на стадии исследований и существуют различные мнения по этим вопросам. Одним из таких примеров служит выявление механизма разрушения композиционных материалов, в которых межфазное расслоение играет большую роль. Некоторые исследователи оспаривают правомерность широко распространенной концепции о межслоевой сдвиговой прочности для характеристики межфазной адгезионной прочности [64—65] и предлагают использовать межфазную энергию разрушения, позволяющую исключить, наряду с другими факторами, влияние геометрической формы и размеров образцов. Сталкиваясь с этими и многими другими еще нерешенными проблемами, необходимо помнить, что межфазные явления, как бы важны они не были, это только один из многих факторов, определяющих физические, механические и прочие свойства композиционных материалов. [c.47]

В работе [106] было показано, что пористость композиционных материалов в решающей степени снижает их сдвиговую прочность, а в работе [108] было установлено, что присутствие 5% (об.) пустот в стеклопластиках снижает их сдвиговую прочность в 2 раза. Бимон и Харрис также установили, что межслоевая прочность при сдвиге композиционных материалов на основе эпоксидной матрицы и высокомодульных углеродных волокон типа 1 уменьшается на 25% при 10% (об.) пор [109]. [c.121]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...