Вязкость разрушения слоистых материалов

Слоистые композиты, как показано, обладают тем преимуществом, что в них слабые плоскости могут быть ориентированы желательным образом. Эти композиты можно использовать как материал, задерживающий или распределяющий трещину. В первом случае можно обеспечить максимальную вязкость разрушения на основании известных соотношений между вязкостью разрушения и толщиной. В обоих случаях поверхность раздела может быть почти так же прочна, как матрица, что не отражается на наблюдаемых закономерностях поведения композита однако заметное снижение прочности поверхности раздела может привести к ухудшению других свойств. [c.305]

Слоистые пластики получают прессованием пакета с чередующимися слоями пленки термопласта и ткани. В связи с тем, что вязкость расплавов термопластов весьма высока и на несколько порядков превышает вязкость растворов термореактивных смол, применяемых для пропитки тканей, получить монолитный слоистый материал очень трудно. Для того чтобы связующее полностью заполнило межтканевое и межслоевое про-, странство, необходимо применять достаточно толстую пленку термопласта, что снижает степень наполнения армированного материала. Если же уменьшить толщину пленки, то при расплавлении термопласта возможно образование пустот в результате разрывов тонкого слоя термопласта при контакте с тканью, а также неполное обволакивание наполнителя связующим и, следовательно, ухудшение свойств. армированного материала. При повышении давления прессования не всегда достигается желаемый результат, так как появляется опасность разрушения наполнителя, что, безусловно, сказывается на значениях показателей механических свойств композиций. [c.214]

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]

Использование металлических пластин в любых инженерных конструкциях перспективно только в тех случаях, когда они улучшают какие-либо свойства или сочетания свойств, а также имеют более низкую стоимость по сравнению со стоимостью монолитного материала. При выборе металлических пластин для использования в слоистых материалах рассматриваются следующие свойства упругость, прочность, пластичность, вязкость разрушения, физические или химические свойства, такие, как плотность, тепло- и электропроводность, химическая активность или 11оррозионная стойкость. [c.61]

Экспериментальными исследованиями показано, что слоистые металлические композиционные материалы, у которых прочность связи или прочность промежуточных слоев меньше, чем у основных компонентов, обладают более высоким сопротивлением распространению трещин по сравнению с монолитным материалом или с композиционным материалом с очень высокой прочностью связи. Арнольд [7] указал на преимущества слоистого материала из стальных листов с точки зрения улучшения вязкости, а Блюм [10] обсуждал этот эффект, исходя из бимодальной модели разрушения. Эмбури и др. [16] определили два основных механизма разрушения. [c.67]

Дональдсон [67], используя модель расслоения выпучиванием Уиткома [66], исследовал влияние вязкости материала на условия начала расслоения в слоистых композитах под действием сжатия. Уитком вывел выражения для G и G,, как функций приложенной нат>узки, длины трещины, ширины слоистого композита, осевой и изгибной жесткостей расслоенного композита и параметров, определяемых из решения методом конечных элементов по модели расслоения выпучиванием. При выводе таких выражений был применен метод смыкания трещины [60]. Параметры, использованные при решении задачи, включали виртуальное расстояние смыкания трещины Да, решения для сил и деформаций в вершине трещины при единичной нагрузке. Решения для четырех классов слоистых композитов для единичных сил и перемещений представлены Уит-комом в виде таблиц. В работе [67] аналитические выражения для G, и G,,, полученные Уитком ом, использованы в сочетании с итерационной процедурой для определения критических нагрузок, связанных с распространением трещины. Итерационная процедура включала выбор величин такой критической нагрузки, при которой искомые величины G и G,, одновременно удовлетворяли рассматриваемому критерию разрушения смешанного типа. [c.290]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...