Разрушения механизм композиционных материалов

Харрис с сотрудниками предположили, что этот механизм в решающей степени определяет энергию разрушения некоторых материалов на основе углеродных волокон. Очевидно, что оба этих механизма в сочетании с собственной энергией разрушения волокон и матрицы вносят основной вклад в общую энергию разрушения волокнистых композиционных материалов. Нехрупкая матрица и пластически деформируемые волокна могут вносить за- [c.127]

Распространяясь в композиционном материале, механические возмущения постепенно затухают. Это затухание происходит вследствие геометрической дисперсии и других механизмов дисперсии, таких, как неупругость материала, расслоение, внутренние полости и трещины, а также дробление компонентов. С точки зрения сохранения целостности структуры дисперсия желательна, поскольку она сглаживает пики интенсивности импульса напряжений и, следовательно, уменьшает вероятность разрушения материала. Из всех механизмов дисперсии аналитически легче всего исследовать механизм структурной и неупругой дисперсии. [c.356]

Богатый экспериментальный материал, стремление к познанию скрытых механизмов разрушения, достаточно высокий теоретический уровень — все это делает книгу ценным пособием для инженеров, конструкторов и исследователей, связанных с разработкой и применением композиционных материалов, а также с расчетом на прочность созданных из них конструкций. [c.5]

Разрушение и усталость композиционных материалов — это, очевидно, одна из наиболее спорных и, несомненно, одна из наиболее важных областей технологии, требующая исследования и понимания, когда этот класс материалов необходимо использовать — например, при создании конструкций. Применение методов линейной механики разрушения к этим материалам ограничено не только из-за анизотропии и неоднородности структуры композитов, но также из-за способности отдельных компонентов деформироваться пластически. Кроме того, механизмы повреждения композитов совершенно отличны от механизмов повреждения однородных и изотропных материалов, и, таким образом, основные понятия и допущения, которые применимы к более простым материалам, здесь несправедливы. В этом томе я попытался объединить исследователей различных специальностей для обсуждения и обобщения основных понятий, теорий и экспериментов, разработанных до настоящего времени, в целях лучшего понимания разрушения и усталости композитов. [c.9]

В данном разделе будут рассмотрены механизмы разрушения, которые учитывают воздействие некоторых инициаторов разрушения. Это могут быть локальные дефекты, например концы или разрывы волокон, а также более опасные, например макротрещины или надрезы, пересекающие много волокон. Однако разрывы волокон или другие дефекты, возникшие в композиционных материалах, не всегда обусловливают их разрушение. Определение того момента, когда инициатор разрушения становится непосредственно причиной разрушения, тесно связано с концепциями механики разрушения. [c.457]

Следует выделить несколько механизмов, дающих вклад в вязкость разрушения композиционных материалов, и в каждом конкретном композите один или несколько из указанных ниже механизмов может увеличивать работу разрушения [c.467]

Структура, взаимодействие компонентов и механические свойства композиционных материалов в значительной мере зависят от методов и режимов их изготовления [54]. Так, например, ири изготовлении композиции по режимам, характеризующимся отклонением параметров процесса от оптимальных в сторону снижения температуры, давления и сокращения времени выдержки, реализуется лишь начальная стадия физико-химического взаимодействия компонентов механизм разрушения полученного композиционного материала определяется в этом случае прочностью связи матрицы с волокном. Материал ири нагружении разрушается за счет накопления трещин на границе матрица—волокно и последующего раздельного разрыва частично связанного пучка армирующих волокон и матрицы. Разрыв какого-либо волокна приводит обычно к отслоению его от матрицы, вследствие чего в процессе дальнейших испытаний данное волокно не несет нагрузки. При таком механизме матрица разрушается с образованием воронок вокруг индивидуальных волокон или их комплексов зона разрушения матрицы обычно локализована в плоскости, перпендикулярной к направлению нагрузки волокна выдернуты из матрицы на значительную длину, область разрывов отдельных волокон распределена вдоль оси образца. Такой материал характеризуется высокой ударной вязкостью, сравнительно невысокой прочностью ири растяжении, низкими значениями циклической прочности, прочности при сдвиге, сжатии, изгибе, кручении и т. д. [c.10]

Работа разрушения композиционных материалов. Работа разрушения является важной инженерной характеристикой, во многом определяющей пригодность материалов для изготовления из них деталей и конструкций. Для волокнистых композиций общая работа разрушения значительно больше суммы работ разрушения составляющих с учетом их объемных долей. Это связано с тем, что при разрушении волокнистых композиций существуют специфические механизмы рассеяния энергии, такие как вытягивание волокон из своих гнезд и связанная с этим работа разрушение связи по поверхности раздела волокно—матрица. Последний процесс также связан с затратой энергии В случае пластичных матриц, например металлических, большой вклад в работу разрушения композиций вносит работа пластической деформации G . Таким образом, общая работа разрушения композиции будет состоять из трех слагаемых [c.23]

В связи с этим возникает вопрос, существует ли вообще в такой ситуации какая-либо общая скорость разрушения или при нагреве композиционный материал распадается на отдельные составляющие, поведение которых не зависит друг от друга. Оказывается, для большинства разрушающихся теплозащитных материалов такая общая скорость су- ществует и практически всегда удается обнаружить последовательность (схему) процессов разрушения — в дальнейшем она будет называться определяющим механизмом разрушения, которая обусловливает появление такой скорости и позволяет при любых заданных условиях обтекания рассчитывать результирующие характеристики поведения данного материала в целом. У композиционных материалов механизм разрушения обычно определяется поведением какой-либо одной компоненты, массовое содержание которой в материале достаточно велико, либо она в состоянии образовать механически прочный каркас, обладающий лучшей среди других компонент способностью противостоять аэродинамическому воздействию потока при высоких температурах. [c.118]

У композиционных материалов такой определяющий механизм, как правило, связан с поведением какой-либо одной компоненты, массовое содержание которой в материале достаточно велико и которая в состоянии образовать механически прочный каркас в условиях интенсивного внешнего теплового воздействия. Скорости разрушения всех остальных компонент оказываются зависящими от скорости уноса массы определяющей компоненты, хотя в свою очередь через химические и тепловые связи они могут известным образом повлиять на величину последней. [c.243]

В композиции, состоящей из хрупкой матрицы и хрупкого волокна, вязкость разрушения обеспечивается при реализации механизма разрушения путем вытягивания волокон, причем волокна должны быть выбраны соответствующей длины I и диаметра с1 = (см. рис. 10.4). В композиционных материалах с хрупкой матрицей и эластичными волокнами вязкость разрушения повышают за счет увеличения диаметра непрерывных волокон, их прочности и объемного содержания. В таких материалах существен не только процесс вытягивания волокон, но и процесс разрушения самих волокон. При высокой прочности границы раздела волокно разрушается по достижении предельной деформации, определяемой раскрытием трещины. Сопротивление разрушению может быть повышено снижением прочности связи между волокнами и матрицей. В этом случае прочность композиции на сдвиг и растяжение в направлении, перпендикулярном волокнам, снижается. Вязкость разрушения такой композиции повышается при упрочнении дисперсными волокнами (/ < /кр), вытягивающимися из матрицы. [c.262]

Показатели вязкости разрушения, определенные различными способами, описанными выше, связаны между собой, хотя эта связь не всегда очевидна [5, 26]. Для хрупких гомогенных изотропных материалов можно легко установить количественные соотношения между этими показателями. Однако для менее хрупких материалов, в которых при разрушении проявляются пластические или вязкоупругие деформации, или для анизотропных волокнистых композиционных материалов такие соотношения устанавливаются труднее вследствие различного вклада пластических деформаций или отдельных механизмов разрушения, проявляющихся при различных способах испытаний с различной эффективной скоростью деформирования. [c.64]

Устойчивость любого твердого тела к распространению трещины определяется механизмами поглощения энергии в вершине растущей трещины. В металлах даже небольшие пластические деформации притупляют вершины острых трещин и надрезов, повышая на 4 или 5 десятичных порядков энергию разрушения, характерную для хрупких тел (около 10 Дж/м ). В композиционных материалах, в которых хрупкие волокна очень прочно связаны с хрупкой матрицей, трешины могут распространяться прак- [c.126]

Обычный эпоксидный стеклопластик имеет энергию разрушения около 1Q5 Дж/м2. В настоящее время не существует единого мнения о величине вклада отдельных механизмов процесса микроразрушения в общую энергию разрушения таких волокнистых композиционных материалов. Наиболее вероятно, что в различных типах материалов, особенно при различной поверхностной обработке волокон, широко применяемой для стеклянных и углеродных волокон, вклад отдельных механизмов будет различен. [c.128]

Особенности указанного механизма разрушения можно проиллюстрировать путем сравнения кривых деформации монолитных образцов цинка и алюминия с аналогичными кривыми для слоистых цинк-алюминиевых материалов при —196° С (рис. 25). При указанной температуре образцы поликристаллического цинка хрупко разрушаются до развития общей текучести в результате зарождения микротрещин, согласно модели Стро, по границам зерен с последующим быстрым распространением разрушения. Алюминий легко деформируется при низком напряжении. Для композиционных материалов Zn—А1 характерна текучесть и значительная пластичность при относительно высоком уровне напряжения. Разрушение в них наступает после того, как в слое цинка развиваются двойники, что обеспечивает образование границ цинк — цинк, которые служат местом зарождения трещин по модели Стро. [c.73]

Имеется весьма ограниченное число данных о механизмах разрушения композиционных материалов с тугоплавкими волокнами в результате окисления, усталости и эрозии. Имеющиеся сведения указывают на целесообразность проведения дальнейших исследований с целью разработки рассматриваемых композиционных систем. Отмечена необходимость в осуществлении защиты материала от окисления при температурах 1090° С и выше. [c.274]

Разрушение волокон 207 Разрушения механизм боралюминия 453 композиционных материалов 31 никелевых композиций 212 титановых композиций 285 Расстояние между волокнами 144 [c.501]

Высокопрочные сплавы, как правило, имеют низкую пластичность, высокую чувствительность к концентраторам напряжений и сравнительно низкое сопротивление развитию трещин усталости. Хотя композиционные материалы могут иметь также невысокую пластичность, они значительно менее чувствительны к концентраторам напряжений и лучше сопротивляются усталостному разрушению. Это объясняется разным механизмом образования трещин у высокопрочных сталей и сплавов. В высокопрочных сталях трещина, достигнув критического размера, в дальнейшем развивается прогрессирующим темпом. [c.866]

В композиционных материалах действует другой механизм. Трещина, двигаясь в матрице, встречает препятствие на границе раздела матрица—волокно. Волокна тормозят развитие трещин, и их присутствие в пластичной матрице приводит к росту вязкости разрушения. [c.866]

Общепризнанно, что разрушение композиционных материалов обусловлено локальными физическими процессами, поэтому переход от глобальных характеристик к локальным неизбежно требует более глубокого проникновения в физику явления. Для того чтобы реализовать такой переход практически, необходимо, во-первых, внимательно изучить физические механизмы разрушения каждой из фаз материала в отдельности, во-вторых, раз — [c.155]

Настоящая книга состоит из трех глав. В первой главе дается математическое описание некоторых основных эффектов, ответственных за развитие и торможение трещин в композиционных материалах и тем самым определяющих механизмы их разрушения. Излагаемая здесь теория основана на инвариантных Г-интегралах и постулате подобия. [c.5]

В предлагаемой читателю монографии рассмотрены методологические основы и примеры применения нового подхода к прогнозированию механических свойств композиционных материалов на основе анализа микро- и макро механизмов разрушения. Методом для реализации этого подхода является структурно-имитационное моделирование процессов на ЭВМ. [c.4]

Рассмотрим теперь тот случай, когда армирующие волокна имеют небольшую длину и распределены в матрице. Таким является, например, наиболее перспективный жаропрочный композит сапфир — молибден , в котором нитевидные кристаллы ( усы ) сапфира хаотически и однонаправленно распределены в молибденовой матрице. Прочность на растяжение таких материалов достигает 25 кгс/мм при 1300° С, а ползучесть начинается при более высоких температурах. При рабочих температурах порядка 700 — 1300° С матрицу и адгезионный слой можно считать пластическим материалом (а нити сапфира остаются хрупкими), так что эффектами концентрации напряжений вблизи концов цилиндрических трещин скольжения можно пренебречь [56]. Механизм разрушения таких композиционных материалов определяется теорией Келли — Коттрелла [43—45]. [c.74]

Большинство современных высокопрочных композиционных материалов имеют волокнистую или слоисто-волокнистую структуру. Их поведение в процессе разрушения существенно отличается от поведения традиционных конструкционных материалов, применительно к которым развита механика разрушения. Для композиционных материалов характерно наличие двух и большего числа структурных параметров, имеющих размерность длины, а также двух и большего числа качественно различных механизмов разрушения па уровне структурных элементов, поэтому возможности применения классической (линейной) механики разрушения к этим материалам ограничены. Это признают даже те экспериментаторы, которые получают на опыте подтверждение зависимости Гриффитса—Ирвина и используют понятие критического коэффициента интенсивности напряжений в качестве меры трещиностойкости однонаправленных композитов. Для преодоления указанных трудностей необходимо либо дать формальное многопараметрическое обобщение линейной механики разрушения, либо развить структурные модели, учитывающие особенности поведения композитов. [c.149]

МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЭВМ МЕХАНИЗМОВ РАЗРУШЕНИЯ СЛОИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ И ПГОГНОЗИРОВАНИЕ ИХ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ [c.239]

При обсуждении критериев разрушения композиционных материалов необходимо иметь полное представление о природе рассматриваемых явлений и определить понятие разрушение в том смысле, в котором оно обычно используется при анализе этих материалов. Прочность слоистой структуры — это ее способность выдерживать заданный уровень термомеханического нагружения без разрушения. Поэтому разрушение будем рассматривать как предел несуп ей способности материала при всех возможных напряженных состояниях. Предельные состояния могут быть представлены аналитически для данного материала поверхностью разрушения. Как и для металлов, под пределом текучести слоистой структуры будем понимать уровень напряжений, соответ-ствуюхций началу неупругого деформирования, микроструктур-ный механизм которого для металлов и композиционных материалов существенно различен. Растрескивание — это мгновенное образование свободных поверхностей в материале, которое может ускорить его разрушение. Различать эти понятия необходимо для понимания построения и последующего применения критериев прочности композиционных материалов. [c.63]

Несмотря на то, что количественные критерии, определяющие как вязкое, так и хрупкое разрушение композиционных материалов при комбинированном нагружении, еще далеки от завершения, состояние этого вопроса достигло такого уровня, при котором возможно достаточно точно предсказать поведение проектируемых или рассчитываемых конструкций, если известны основные характеристики композиционного материала. В отличие от металлов слоистый композиционный материал обладает такими особенностями, как неоднородность и анизотропия. По микроструктуре материал является двухфазным и состоит из волокон и матрицы или связующего (полимерного, металлического и др.), а макроструктура материала образуется из ориентированных слоев волокон, заключенных в связующем (рис. 3). Явления, протекающие на микроуровне, определяют формы разрушения и другие подобные характеристики материала, рднако механизм и взаимодействие этих явлений изучены еще недостаточно полно. Большинство инженерных расчетов основано поэтому на макромодели, согласно которой основным элементом материала, в котором происходит разрушение, является армированный слой. [c.67]

Результаты исследования механизмов разрушения и критериев прочности однонаправленных композиционных материалов описаны в других томах. Так как однонаправленный слой является основным элементом и на результатах его исследования построен анализ прочности слоистых композиционных материалов, ниже приведены основные результаты, необходимые для дальнейшего изложения материала. Основные этапы, исторического развития наиболее распространенных критериев прочности композиционных материалов описаны в разделе I, где основное внимание уделено исходным предпосылкам построения некоторых классических критериев пластичности и прочности. [c.80]

Проблема ударного воздействия конструкций с внешними объектами не ограничивается воздействием птиц и града. Она включает также анализ микрометеоритного повреждения космических аппаратов, исследование эрозии, связанной с воздействием пыли, песка, дождя, а также кавитационной эрозии, сопровождающейся динамическими напряжениями, возникающими в окрестности образовавшейся каверны. Эрозия, вызванная ударным воздействием частиц пыли на металлические поверхности, обсуждается в работе Смелтзера и др. [159 ]. Механизм соударения капли жидкости с твердой поверхностью рассматривался Хейманом [74 ] и Петерсоном [136]. Исследование эрозии композиционных материалов, вызываемой дождем, проведено Шмиттом [150]. Крейен-хагеном и др. [89] было получено с помощью ЭВМ численное решение задачи Динамики о пробивании системы пластичных алюминиевых слоев стальным телом, движущимся с большой скоростью, и рассмотрено несколько форм разрушения. [c.313]

Число статей на эту тему (для однонаправленных волокнистых композитов) довольно невелико. Часть из них посвящена только экспериментальным наблюдениям, т. е. выясняется, зависит ли прочность от скорости или нет. Другие пытаются объяснить механизм разрушения при низкой и высокой скоростях деформации. Большинство работ выполнено в такой области скоростей деформаций, которая обычно свойственна стандартным испытательным машинам и обычно перекрывает четыре порядка скоростей (например, от 2-10" до 2 мин" ). Следующая область скоростей, которая до некоторой степени была исследована,— это уже область удара (представлена в следующем разделе), соответствующая скоростям деформации от 10 до 10 мин . Таким образом, остается пробел в описании механического поведения композиционных материалов. [c.316]

В данном обсуждении делается обзор современного состояния знаний о механизмах усталостного разрушения в металлах, армированных волокнами. Цели этого обзора состоят в том, чтобы резюмировать те принципы, коль скоро они известны, которые определяют усталостцую прочность композитов, и поставить дальнейшие задачи по разработке композиционных материалов для работы в условиях усталости. [c.395]

Характеристики сопротивления удару композиционных материалов на основе различных алюминиевых сплавов получены в результате испытаний при комнатной температуре образцов с размерами 55x10x10 мм и V-образным надрезом глубиной 2 мм при скорости нагружения 5 м/с (табл. 48). Поскольку механизм рассеяния ударной энергии связан главным образом с пластической деформацией алюминиевой матрицы как вблизи места разрушения, так и во всем объеме образца, более высоким сопротивлением удару обладает материал с самой пластичной матрицей — сплавом 1100. Приведенные в табл. 48 свойства получены на материале с волокнами диаметром 140—150 мкм. Применение волокон диаметром 200 мкм в сочетании с матрицей из алюминиевого сплава 1100 позволяет увеличить работу разрушения композиционного материала в 2—3 раза [220]. [c.209]

Многочисленные экспериментальные исследования, как тепловые, так и прочностные, показали, что оптимальная массовая концентрация стекла в армированных композиционных материалах на органическом связующем составляет (pgjo л 0,6- 0,8. С точки зрения механизма разрушения такое соотношение компонент указывает на определяющую роль стекла, однако процессы химического взаимодействия компонент могут в определенных случаях внести свои коррективы. [c.244]

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]

Подобное выражение получил также Чен [61 ] . Однако, несмотря на то, что оба эти автора получили достаточно хорошее соответствие между расчетными и экспериментальными значениями прочности при растяжении большого числа различных композиционных материалов с хаотическим распределением волокон, имеется мало оснований допустить, как это сделали они, возможность интегрирования уравнений Стоуэлла и Лью по всем направлениям ориентации волокон. Теория максимальных напряжений основана на допущении, что механизмы разрушения, заложенные при выводе уравнений (2.11), являются независимыми. Указанное [c.95]

Стойкость композиционных материалов к разрушению определяется большим числом факторов и существует множество предположений, какой из вероятных микромеханических механизмов разрушения вносит основной вклад в работу разрушения. Более подробное обсуждение этого вопроса будет проведено при анализе работы разрушения материалов с непрерывными волокнами, а здесь изложены некоторые общие представления. В композиционных материалах на основе хрупкой матрицы (отвержденные эпоксидные или полиэфирные смолы) и хрупких волокон (стеклянных, углеродных или борных) поверхностная энергия разрушения волокон равна примерно 5 Дж/м , матрицы — не более 500 Дж/м , а материала в целом при хорошем его качестве и высокой степени ориентации — около 200-Дж/м и даже выше. Предполагается два основных механизма поглощения энергии при разрушении таких материалов — на преодоление трения волокон относительно матрицы при их извлечении из нее или на упругий отрыв волокон от матрицы [65]. В композициях с короткими волокнами более важную роль играет первый механизм, так как концы большинства волокон должны быть ближе к поверхности трещины, чем половина критической длины и, следовательно, эти концы будут извлекаться из матрицы при распространении трещины. При этом работа по преодолению трсиия волокон относительно матрицы при их извлечении дает основной вклад в измеренную энергию разрушения материала. Купер [66] показал, что максимальная энергия разрушения композиций с короткими волок- [c.100]

РЭМ успешно применяют для изучения послойной структуры окислов вплоть до границы раздела металл — окисел, изменений поверхности в результате износа, кавитации, эрозии, контактной усталости, схватывания и други.х внешних воздействий. Установлению механизма разрушения в каждом отдельном случае способствует исследование продуктов износа, также возможное с помощью РЭМ. Широкие воз- ыожности имеет РЭМ для исследования порошков и композиционных материалов на разных стадиях их изготовления. Кроме обычных статических наблюдений, РЭМ может быть успешно применен для проведения динамических экспериментов in situ, когда непосредственно в [c.71]

В этом разделе обсуждаются зависимость напряжения от деформации, вопросы повышения прочности и механизм разрушения композиционных материалов с металлической матрицей, армированной волокнами. Особое значение отводится системам, имеющим относительно пластичные с низким пределом текучести матрицы и высокопрочные, высокомодульные, квазихрупкие волокна. Ранние исследования Мак Дэниелса с соавторами [23, 25, 26], Келли и Тайсона [18] композиции медь — вольфрам, Кречли и Бэйкера [8] — алюминия, армированного проволокой из коррозионно-стойкой стали, а также Доу и Розена [10] — [c.21]

Концентрация напряжений у концов разрушенного волокна также может снижать эффективную прочность композиции. В композиционных материалах трещина, распространяющаяся в направлении, перпендикулярном приложенной растягивающей нагрузке, может быть остановлена на поверхности раздела волокно — матрица вследствие того, что максимальное напряжение у вершины трещины в матрице приблизительно равно пределу прочности матрицы и мало по сравнению с напряжением разрушения волокна. Например, в композиции алюминий — бор напряжение у вершины трещины по мере ее распространения в алюминии равно 350 МН/м (35 кгс/мм ), а локальная прочность волокна обычно близка к 4,2 ГН/м (420 кгс/мм ). Этот механизм притупления вершины трещины изображен на рис. 12. В связи с этим концентрация н нряжений вокруг вершины трещины не приводит к нестабильному росту трещин в этой системе. Однако в системе титан — окись алюминия, где отношение прочности волокна к прочности матрицы 2 1, такая концентрация напряжений у вершины трещин может сильно охрупчивать или o Jraблять композицию. [c.32]

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]

Рис. 5. Механизм разрушения композиционных материалов Ti—В [161 1 — бор содержит малое число дефектов 2 — разрушение бора обусловленно внутренними дефектами 3 — разрушение бора начинается у трещх1н в бо-риде 4 — борид растрескивается при этой деформации 5 — борид и бор растрескиваются одновременно

Исследования, связанные с учетом неоднородности, разработаны хуже, поскольку механизмы разрушения основаны на представлениях механики сплошной среды. Особую сложность в этом смысле представляют композиционные материалы с пластичной матрицей. Например, система 50 об.% волокна борсик + алюминий 6061 переходит от стадии I (волокно упругое, матрица упругая) до стадии II (волокно упругое, матрица пластичная) при относительной деформации —0,15 0,05% (в зависимости от термической и механической предыстории материала). Таким образом, половина объема материала подвергается напряжениям порядка 35 кгс/мм . Если эта система будет иметь надрез, то, очевидно, вблизи вершины надреза начнется интенсивная пластическая деформация матрицы. Действительно, если испытывать при растяжении материал с укладкой волокон под углами 45°, измеренная деформация превышает 10%, поскольку волокно не оказывает серьезного противодействия в направлениях 0° или 90°. В этих условиях не ясно, будет ли выражена особенность напряженного состояния в форме С Ь. В некоторых работах по пластичности Вейса и Йакава [95] и Либовица [58] появились выражения для включающие log С. [c.477]

Установлена высокая ударная вязкость и малая чувствительность к надрезу композиционных материалов. В этих исследованиях обнаружены оба механизма притупления надреза (пластическая деформация и расщепление по границе раздела). Показано, что плохо сваренные образцы борсик-алюминия, упрочненные однонаправленным волокном, при испытании на продольное растяжение совершенно нечувствительны к надрезам, ориентированным перпендикулярно оси волокон. Это связано с низкой поперечной прочностью образцов (- 2,2 кгс/мм ) но сравнению с прочностью вдоль волокон (56 кгс/мм ) и возрастанием вероятности разрушения на границе раздела волокно — матрица. [c.478]

Восьмая глава посвящена исследованию упругопластического деформирования и структурного разрушения слоистых композитов. Рассматривается постановка и рш1ение стохастических краевых задач в перемещениях и напряжениях для общего случгш нелинейных определяющих соотношений пластически сжимаемых и случайно чередующихся слоев с учетом разброса прочностных свойств и возможных механизмов разрушения. Граничные условия задач соответствуют произвольно заданному макроскопически однородному деформированному или напряженному состоянию композита. Моделируются многостадийные процессы деформирования и разрушения слоистых композитов. В данной главе, как и в предыдущей, закритическая стадия деформирования, проявляющаяся в разупрочнении материала, обнаруживается при решении задач как результат структурного разрушения. Это позволяет на базе использования апробированных моделей механики композитов в ходе проведения вычислительных экспериментов исследовать основные закономерности закритического деформирования композиционных материалов различной структуры. [c.12]

Построение моделей неупругого деформирования композиционных материалов с учетом этих процессов выдвигает в качестве основных вопросы выбора критериев структурного разрушения и описа ния остаточных деформационных и прочностных свойств элементов неоднородной среды после выполнения тех или иных условий их разрушения. Важное значение при этом имеет тот факт, что элемент структуры композита может быть разрушен по различным механизмам. Например, в случгю армированного монослоя возможно растрескивание или отслоение матрицы, расщепление, разрывы или выдергивание волокон и т.д. [190]. Эти и другие механизмы изменения несущей способности структурного элемента отождествляются с той или иной схемой изменения его жесткостных свойств [220, 363]. [c.19]

Для этого предлагается новый вероятностный подход, согласно ко торому принимается, что деформируемый макрообъем композиционного материала именно в силу его представительности содержит элементы структуры, разрушенные по всем вероятным механизмам, а их объемные доли могут быть рассчитаны на основании вероятностей микроразрушений по совокупности критериев. Излагаемый способ учета стохастических процессов структурного разрушения будет использован в дальнейшем в приложении к композиционным материалам слоистой структуры. [c.154]

Данная работа является логическим продолжением ранее изданных издательством Наука монографий Упрочнение металлов волокнами (B. . Иванова, И.М. Копьев, Л.Р. Ботвина и др., 1973), Алюминиевые и магниевые сшшвы, армированные волокнами (B. . Иванова, И.М. Копьев, Ю.Е. Бусалов и др., 1974), Разрушение металлов, армированных волокнами (И.М. Копьев, A. . Овчинский, 1977). В двух ранее вышедших монографиях были подведены итоги создания и исследования первых в нашей стране композиционных материалов с металлическими матрицами, а также развиты представления о механизмах деформирования и разрушения, [c.4]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...