Напряжения растяжения на волокнах

Надреза влияние 476 Наклеп матрицы 135 Напряжения внутренние 154 остаточные 154 растяжения на волокнах 25 Ниобиевая проволока 255 Нитрид бора 432 [c.500]

В композициях с короткими волокнами полимер является непрерывной фазой. Продольные растягивающие напряжения передаются на волокна через сдвиговые напряжения в матрице [3, 17, 39—50]. Сдвиговые напряжения, в матрице максимальны у концов волокон и постепенно уменьшаются до нуля к их середине. Растягивающие напряжения в волокнах равны нулю на концах и постепенно возрастают до постоянного значения в средней части волокна. Следовательно, участки волокон вблизи их концов несут значительно меньшую нагрузку, чем центральные участки. Сумма длин концевых участков волокна, необходимых для достижения максимального значения растягивающих напряжений в них, часто называется критической, или неэффективной длиной кр. так как концевые участки являются неэффективными в сопротивлении нагрузке. Другими словами, волокна должны иметь длину не менее, чем кр, чтобы напряжение растяжения в них достигало максимальных значений. Критическая длина волокна зависит от отношения модулей упругости обеих фаз, прочности сцепления между фазами, прочности при сдвиге матрицы и прочности при растяжении волокон. При высокой прочности адгезионной связи, когда разрушение происходит не по границе раздела, а по волокнам или матрице, и матрица разрушается пластически, критическая длина волокон равна [c.271]

Можно решить и обратную задачу — определить наибольший допускаемый изгибающий момент по допускаемому напряжению на растяжение [сГр] или сжатие [Осж]. Для решения этой задачи запишем по формулам (11.39) напряжения растяжения и сжатия в крайних волокнах балки, находящихся на расстояниях hi и /гг от нейтрального слоя [c.328]

В двутавровом сечении (рис. VII.41, а, б) наибольшие напряжения в крайних волокнах равны между собой. Размеры сечения будут определяться допускаемым напряжением на растяжение, которое меньше, чем допускаемое напряжение на сжатие. Напряжение в сжатой зоне будет меньше допускаемого. Материал используется не полностью. [c.218]

Еще более рациональным по расходу материала для чугунных балок является сечение, показанное на рис. УП.41, д. Толщина стенки принимается минимальной по расчету на касательные и главные напряжения. Соответствующим подбором размеров полок можно получить необходимое смещение нулевой линии, с тем чтобы напряжения в крайних волокнах были равны допускаемым на растяжение и сжатие. [c.219]

Определение, напряжений в верхних волокнах не представляет интереса, так как они по модулю меньше, чем в нижних, а по условию задачи допускаемые напряжения на растяжение и сжатие одинаковы. [c.223]

Но при неравномерном распределении напряжений по сечению и при пластичном материале, как это было показано при рассмотрении кручения вала, метод определения размеров сечения по допускаемым нагрузкам дает иной результат, чем метод допускаемых напряжений, хотя запас прочности остается одинаковым. Совершенно так же дело обстоит и п).и изгибе балки из пластичного материала, диаграмма растяжения которого схематично показана на рис. 140, а. Когда в наиболее опасном сечении балки в крайних волокнах напряжение достигнет величины а , эпюра напряжений в сечении будет иметь вид, показанный на рис. 140, б. При дальнейшем увеличении нагрузки максимальное напряжение в крайних волокнах, вследствие текучести материала, не будет увеличиваться. С увеличением нагрузки будет увеличиваться [c.242]

Разработан ряд прямых методов измерения характеристик напряженного состояния на поверхности раздела и адгезионной прочности. Поляризационно-оптический метод волокнистых включений наиболее надежен при определении локальной концентрации напряжений. Испытания методом выдергивания волокон из матрицы пригодны для измерения средней прочности адгезионного соединения, а методы оценки энергии разрушения — для определения начала расслоения у концов волокна. Прочность адгезионной связи можно установить по результатам испытаний композитов на сдвиг и поперечное растяжение. Динамический модуль упругости и (или) логарифмический декремент затухания колебаний применяются для определения нарушения адгезионного соединения. Динамические методы испытаний и методы короткой балки при испытаниях на сдвиг обычно пригодны для контроля качественной оценки прочности адгезионного соединения и определения влияния на нее окружающей среды. [c.83]

По мере удаления от конца волокна Of линейно возрастает. Соответствующая этому напряжению деформация волокна Sf равна деформации матрицы Sm. В этом случае на поверхности раздела матрицы и волокна действуют напряжения сдвига и величина а/ принимает постоянное значение. Вид распределений напряжений показан на рис. 5.21. Когда напряжение Of достигает своего максимального значения сг max, т. е. прочности волокна при растяжении Ofu, начинается [c.125]

Борные волокна имеют плотность 2,63 г/см , прочность при растяжении 4300 МПа и модуль упругости 380 ГПа по сравнению с углеродными волокнами они обладают преимуществами благодаря сочетанию высоких прочностных и упругих свойств. Механические характеристики борных волокон практически совпадают с аналогичными характеристиками углеродных волокон. Следует отметить, что диаметр борных и углеродных волокон сушественно различается. Это необходимо иметь в виду при оценке их работоспособности в составе армированного материала в условиях различного напряженного состояния. Борные волокна обычно имеют диаметр 100 мкм выпускаются также борные волокна диаметром 140 и 200 мкм. По сравнению с углеродными волокнами, диаметр которых составляет 5-6 мкм, плошадь поперечного сечения борных волокон на 2—3 порядка выше. При производстве борных волокон химическим осаждением на сердечник из вольфрамовой проволоки или на углеродное волокно [7] увеличение диаметра борных волокон приводит к повышению производительности технологического процесса их производства. Больший диаметр волокон дает следующие преимущества 1) простоту в обращении 2) хорошее проникновение матрицы в межволоконное пространство вследствие малой удельной внешней поверхности 3) высокое сопротивление потере устойчивости при сжатии. [c.268]

При прямом чистом изгибе в поперечном сечении стержня возникает только один силовой фактор — изгибающий момент (рис. 9.11). Чистый прямой изгиб сводится к одноосному растяжению или сжатию продольных волокон с напряжениями а. При этом часть волокон находится в зоне растяжения (на рис. 9.11 это верхние волокна при у > 0), а другая часть — в зоне сжатия (> < 0). Эти зоны разделены нейтральным слоем (п—п), не меняющим своей длины, напряжения в котором равны нулю. Мерой деформации стержня при прямом чистом изгибе является кривизна нейтрального слоя [c.407]

На рис. 14 представлены диаграммы напряжение — деформация композиционного материала, содержаш его 50 об.% борного волокна, а также аналогичные диаграммы для матрицы и волокна. При охлаждении матрица сжимается пластически и упруго, в то время как волокна сжимаются только упруго. На матрице остаются остаточные напряжения растяжения, Ом г, равные по величине [c.458]

Прочность сердцевины значительно ниже прочности волокна в целом. В сердцевине возникают напряжения сжатия, а в прилегающих участках бора — напряжения растяжения. Это приводит к появлению остаточных напряжений и возникновению радиальных трещин. При небольшой плотности волокна бора обладают высокой прочностью и жесткостью. Высокая прочность борных волокон объясняется мелкокристаллической структурой. Большое влияние на прочность оказывает и структура их поверхности. Поверхность имеет ячеистое строение, напоминающее по внешнему виду початок кукурузы (рис. 14.28). Наличие крупных зерен на поверхности, а также включений, трещин, пустот снижает прочность борных волокон. При температуре выше 400 °С борные волокна окисляются, а выше 500 °С вступают в химическое взаимодействие с алюминиевой матрицей. Для повышения жаростойкости и предохранения от взаимодействия с матрицей на борные волокна наносят покрытия из карбида кремния, карбида и нитрида бора толщиной 3-5 мкм. [c.452]

При испытании стального образца на внецентренное растяжение установлены нормальные напряжения в крайних волокнах (Ji= 1600 кГ1см и аг=1000 кГ1см . [c.153]

Такое леренапряжение вполне допустимо. Нетрудно убедиться, что верхние волокна недогружены на 14%-Так как материал одинаково сопротивляется растяжению и сжатию, ясно, что невыгодно, когда наибольшие рабочие напряжения растяжения и сжатия не равны между со бой (по абсолютной величине). [c.223]

Изменение напряжений вдоль ремня показано на рис. 18.6. Наибольшие напряжения испытьгаают наружные волокна в зоне контакта ремня с малым шкивом. Здесь к растю ивающим напряжениям ст1 от усилия натяжения добавляется напряжение растяжения от изгиба ремня (как стержня) вокруг шкива [c.295]

Для получения упрощенных зависимостей, описывающих усредненные упругие характеристики двухмерноарми-рованного слоя, использованы подходы, изложенные в работах [4, 18, 49]. Сначала укажем на основные допущения, принятые при приближенном описании деформативных характеристик однонаправленного композиционного материала [49] 1 — компоненты армированного пластика (волокно и матрица) изотропны и линейно упруги и работают совместно на всех этапах деформирования 2 — единичный объем материала находится в условиях плоского напряженного состояния 3 — пренебрегается напряжениями, перпендикулярными к волокнам при действии нормальной нагрузки вдоль волокон 4 — деформации вдоль нагрузки при поперечном (к направлению волокон) растяжении-сжатии пропорциональны в каждой компоненте ее объемному содержанию в материале 5 — напряжения неизменны в объеме отдельных компонентов. [c.57]

Можно ожидать, что разрушение по поверхности раздела легче происходит при определенных условиях нагружения. Обычно механические испытания композитов начинают с продольного растяжения, но такие условия испытания могут не быть наиболее чувствительными к свойствам поверхности раздела. Под действием продольных напряжений передача нагрузок между волокном и матрицей может осуществляться на больших длинах, и поэтому напряжения сдвига на поверхности раздела могут быть невелики. С другой стороны, поперечное нагружение неблагоприятно для передачи нагрузки по длине волокна, и условия нагружения поверхности раздела в этом случае могут быть более жесткими. Приложение к композиту внеосных напряжений может создать еще более жесткое напряженное состояние на поверхности разде--ла оно зависит от относительной прочности поверхности раздела [c.24]

В отличие от гладкой поверхности раздела образца, отожженного в течение 0,5 ч, поверхность образца, отожженного перед испытанием в течение 150 ч, сильно изрыта и нерегулярна из-за взаимодействия волокна с матр Ицей (рис. 6). Диборид алюминия, образующийся на стороне поверхности раздела, обращенной к борному волокну, остается на волокнах, а AIB2, образующийся на стороне, обращенной к алюминию, частично разрушается и вклинивается в матрицу. Продукт взаимодействия на волокнах у поверхности раздела имеет грубую гранулярную структуру, наследуя очень нерегулярную поверхность волокна. В результате этого возникает много дефектов поверхности, которые, возможно, являются концентраторами напряжений и, конечно, могут способствовать уменьшению прочности при растяжении волокон и композита в целом. Один из таких дефектов указан на ри с. 6 стрелкой. [c.150]

На рис. 24 приведены результаты поляризационно-оптического метода исследования напряжений в волокнистой -модели [48, 49] с квадратичным расположением волокон. Напряжения даны на графике как функция радиального расстояния от исходной точки, расположенной посредине между волокнами (эта точка схематически показана на рисунке). Из рис. 24 видно, что радиальные остаточные напряжения являются напряжениями сжатия и минимальны на поверхности раздела. Напротив, окружные напряжения— напряжения растяжения и максимальны в плоскости, находящейся посредине расстояния между волокнами, и минимальны на поверхности раздела. Продольные напряжения растяжения остаются почти постоянными в пространстве между волокнами. Этот результат особенно важен, так как при упрощенных микро-механических анализах исходят из того, что величина продольного остаточного напряжения в матрице постоянна. В боропласти-ках остаточные радиальные напряжения на поверхности раздела [c.65]

В работе [11] модель накопления повреждений при растяжении распространена на случай действия касательных напряжений в плоскости слоя. При этом действие нормальных напряжений, перпендикулярных армирующим волокнам слоя, не учитывается. Однако в слоях композита при плоском напряженном состоянии в зависимости от схемы армирования могут возникать все три ко.мпоненты напряжений (нормальные в направлении армирующих волокон, перпендикулярные им и касательные в плоскости слоя). Следовательно, для применения критерия прочности [II] к анализу слоистого композита необходимо учитывать и нормальные напряжения, перпендикулярные направлению армирования. Простые рассуждения показывают, что действие этих напряжений в композите с полимерной матрицей может проявиться в первую очередь в деформировании матрицы, а не волокон. Поскольку подобное предположение справедливо и для касательных напряжений в плоскости, логично ол<идать, что совместное действие нормальной и касательной компонент может привести к появлению неупругости матрицы при более низких напряжениях, чем при действии каладой из компонент в отдельности. [c.47]

By предполагает, что в условиях простого напряженного состояния (например, растяжения) статистический разброс прочности материала можно отнести за счет изменения размеров микродефектов и, следовательно, изменений критического объема, характеризуемого расстоянием Гс. При таком подходе напряженное состояние на поверхности объема гс) выражается при помощи сингулярных форм а,/ (см., например, (6.18)) при г = Гс- Это означает, что Гс всегда лежит в зоне преобладающего влияния упругой особенности типа квадратного корня от г в знаменателе. Отличное экспериментальное подтверждение подхода By было получено на одно-наиравлениом стеклопластике (S ot hply 1002) для смешанного вида нагружения при наличии трещин, параллельных волокнам. Более того, оказалось, что Ki и Кпс и величина критического объема для различных ориентаций трещины относительно приложенных нагрузок постоянны. Величина Гс оказалась приблизительно равной 1,95 мм. [c.237]

На рис. 3.7 и 3.8 иредставлены результаты расчета. На рис. 3.7 показано расиределенне касательных напряжений на поверхности волокна. В анализе разрушения и текучести ири растяжении упрочняющего волокна важными факторами являются условия разрушения и текучести. Если в рассматриваемом случае воспользоваться эквивалентным напряжением а, то можно установить распределение напряжений, показанное на рис. 3.8. При построении распределения напряжений использовалась безразмерная величина а/От, в которой От— среднее напряжение. Следует обратить внимание на заштрихованные области. Эти области соответствуют элементам, в которых имеет место текучесть. [c.61]

При накатывании происходит нагартовка во внутренних волокнах коль-вд создаются напряжения сжатия, противоположные напряжениям растяжения, возникающим при надевании кольца на поршень, благодаря чему можно безопасно увеличить ширину кольца с вьшгрышем в давлении. [c.132]

Деформированный поверхностный слой металла способствует благоприятному распределению напряжений по сечению детали — на поверхности появляются напряжения сжатия, которые достигают нескольких десятков кПмм . Для создания равновесия волокна металла, расположенные под растянутым поверхностным слоем и связанные с ним, стремятся уменьшить растяжение поверхностных волокон вследствие этого на поверхности образуются внутренние напряжения сжатия, а под упрочненным слоем — напряжения растяжения. [c.296]

Растягивающее папряжегше нарастает линейно от концов волокна при постоянном напряжении сдвига, как показано на рис. 4. В случае композиционного материала с прерывистыми волокнами может быть определена минимальная критическая длина армирующей фазы, при которой напряжения могут возрасти и достигнуть величины разрушающего напряжения. Если Ор — предел прочности при растяжении волокна, то критическую длину армирующей фазы L можно определить, используя предел текучести при сдвиге матрицы т. Из уравнения (10), которое описывает область напряжений сдвига на каждом конце волокна длиной х, определяем [c.25]

Полная эффективная деформация при разрушении борного волокна была получена при испытании на растяжение пучка несвязанных волокон (рис. 14). Таким образом, повышается также полная деформация до разрушения всего композиционного материала, поскольку она определяется разрушением борного волокна. Увеличение чисто сжимающих остаточных напрял ений на волокне в результате термообработки может, следовательно, увеличить деформацию до разрушения и прочность композиционного материала, по сравнению с прочностью его в состоянии после изготовления. Ческис и Хекел [18, 19] подтвердили приведенные выше предположения. Они измеряли рентгеновским методом напряжения в матрице и на волокнах (для материала вольфрам — алюминий) и в матрице (на боралюминии) перед испытанием и в процессе испытания композиционного материала при растяжении. [c.459]

При упрочнении волокнами конечной длины нагрузка на них передается через матрицу с помощью касательных напряжений. В условиях прочного (без проскальзывания) соединения волокна с матрицей нагрузка на волокна при растяжении равна rirdl, где г — касательное напряжение, возникающее в матрице в месте контакта с волокном d — диаметр волокна / — длина волокна. С увеличением длины волокна повышается возникающее в нем напряжение. При определенной длине, названной критической, напряжение достигает максимального значения. Оно не меняется при дальнейшем увеличении длины волокна. Определяют /кр из [c.443]

Смотреть страницы где упоминается термин Напряжения растяжения на волокнах : [c.140] [c.459] [c.63] [c.294] [c.174] [c.224] [c.228] [c.376] [c.182] [c.280] [c.20] [c.288] [c.193] [c.237] [c.191] [c.99] [c.136] [c.88] [c.486] [c.335] [c.84] [c.91]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...