Расстояние между волокнами

Армирование в трех направлениях может иметь место в случае, если диаметры волокон не превышали расстояния между волокнами в ортогональных слоях, т. е. [c.129]

В этом разделе рассмотрены особенности распространения волн в анизотропных материалах, присущие композиционным материалам. Если геометрические параметры, которые характеризуют напряженное состояние (участок нарастания напряжений, длина волны и т. д.), значительно превышают структурные геометрические параметры (диаметр волокон или частиц, расстояние между волокнами и слоями и т. д.), то композиционный материал в первом приближении может быть представлен как эквивалентный однородный упругий материал . В изотропной среде [c.268]

Даже из представленных здесь немногочисленных результатов видно, какое значение имеет укладка волокон — их взаимное расположение, в частности интервалы между соседними волокнами. Уменьшение этого расстояния в направлении приложенной нагрузки в случае прямоугольной укладки влечет за собой сильную локальную концентрацию напряжений. Однако при приложении нагрузки в направлении, соответствующем большим расстояниям между волокнами при прямоугольной укладке, получились бы результаты, значительно отличающиеся от приведенных здесь. Во всяком случае, полное параметрическое исследование влияния расстояний между волокнами для различных комбинаций материалов волокон и матриц было бы весьма полезным. [c.236]

Можно было бы также исследовать вопрос о введении в композит третьего материала, например, в виде слоя, покрывающего каждое волокно. Введение такого материала со свойствами, отличными от свойств волокон и матрицы, дало бы — вдобавок к возможности регулирования минимального расстояния между волокнами — возможность создать благоприятную переходную зону для передачи усилий от одного волокна к другому. [c.237]

Используя неизменность длины волокна и расстояний между волокнами и вытекающее отсюда свойство прямолинейности нормальных линий, нетрудно указать способ построения кинематически допустимых деформаций. [c.305]

Исследование процесса распространения гармонических волн согласно только что изложенной теории показывает, что для волн, длина которых имеет порядок диаметра волокон или расстояния между волокнами, фазовая скорость существенно зависит от длины волны в том случае, когда упругие постоянные армирующего материала значительно отличаются от упругих постоянных матрицы. Следовательно, импульс, распространяющийся в таком материале, будет быстро диспергировать. Численные значения фазовой скорости волн сдвига, распространяющихся параллельно волокнам, в зависимости от волнового числа показаны на рис. 9 для трех значений отношения а именно [c.377]

Метод конечных элементов применял и Адамс [1] он использовал метод модуля сдвига для определения напряженного состояния композита при поперечном растяжении. Рассматривались напряжения, отвечающие интервалу от предела упругости до разрушения одной из составляющих композита, при квадратном и прямоугольном расположениях волокон предполагалось, что разрушение матрицы происходит тогда, когда напряжения в композите достигают предела прочности материала матрицы. По оценке Адамса, в композите А1—34% В с прямоугольным расположением волокон первой должна разрушаться матрица на участках минимального расстояния между волокнами. Разрушение по расчету должно происходить при поперечном нагружении композита напряжением 17,2 кГ/мм (что много меньше предела прочности материала матрицы, составляющего более 23,1 кГ/мм ). Однако в эксперименте композит разрушался путем расщепления волокон. Предсказать такой характер разрушения не представлялось возможным, так как, хотя напряжения на поверхности раздела и в волокнах были рассчитаны, прочность этих элементов при поперечном растяжении неизвестна. Автор совершенствует эту модель с целью описать процессы распространения трещины и полного разрушения композита. Вообще говоря, если известны механические свойства поверхности раздела матрицы и волокон, эта модель позволяет предсказать как разрушение по поверхности раздела, так и другие типы разрушения. [c.193]

Числа в процентах указывают объемную долю волокон /с/, числа в скобках — относительное расстояние между волокнами б/г. Рассматривается квадратная решетка из круглых волокон. [c.143]

Трудно дать количественную оценку распределений напряжений, изображенных на рис. 1а — 1д. Это связано с тем, что модели, принятые в качестве основы для расчетов, не очень точно соответствуют реальным композитам, в которых локальное расстояние между волокнами оказывается случайным, меняющимся от нуля (случай контактирующих волокон) до нескольких диаметров волокон. Во многих случаях размеры отдельных волокон также меняются. Свойства матрицы могут быть локально изменены вследствие абсорбции покрытия волокон. На поверхности волокон часто появляются поры. Действительные величины усадочных напряжений, возникающих при конкретном процессе производства, фактически оказываются неизвестными из-за, вероятно, существующих релаксации и изменения упругих свойств компонентов при повышенной температуре. В силу этих причин предсказания прочности становятся ненадежными. [c.339]

В настоящем изложении следует, однако, отметить, что не все формы дефектов с необходимостью вызывают уменьшение прочности композита. Если критическая длина трещины соответствует нескольким расстояниям между волокнами, группа в несколько разорванных волокон будет неспособна вызвать разрушение при значительно сниженном уровне напряжений. Как будет видно ниже, можно рассчитать теоретические коэффициенты концентрации напряжений, связанные с конкретным расположением разорванных волокон, и можно предположить, что данная концентрация напряжений будет в известной степени снижать прочность композита. Но это произойдет лишь в случае, если не существует возможности локального течения, расслаивания или для других форм релаксации напряжений вблизи дефекта. Если [c.458]

Очевидно, что необходимая концентрация армирующих волокон в материале может быть получена путем регулирования как расстояния между волокнами в слое (параметр Иг), так и расстояния между слоями (параметр h Jr). С точки зрения обеспечения равномерной плотности по объему в композициях с порошковой матрицей, как показали расчеты, целесообразнее выбирать как можно меньший шаг укладки Иг внутри слоя, увеличив соответственно расстояние между слоями в направлении прессования. [c.156]

Среди преимуществ такого метода получения композиционных материалов следует отметить его простоту и возможность управления прочностью материала за счет изменения его микроструктуры путем либо изменения R, либо последующей термообработки затвердевшего материала, в результате которой в его матрице появляются частицы упрочняющих выделений. В общем случае расстояние между волокнами или пластинками в матрице А пропорционально [c.299]

Армирование фибрами применяется, как правило, для мелкозернистых бетонов иногда армируют цементный камень. Эффективность применения волокон зависит от их содержания и расстояния между отдельными волокнами. Так, развитие в бетонах волосных трещин эффективно приостанавливается лишь при расстоянии между волокнами не более 10 мм, поэтому применение в бетоне крупного заполнителя, [c.319]

Оценку однородности укладки волокон проводили, измеряя расстояния между волокнами в ряду и между рядами с помощью микроскопа МИМ-3 при увеличении до 300 с шагом делительной сетки 0,004 мм. Схема измерений и результаты представлены на рис. 8.2. Объем выборок для каждой величины составлял 220 измерений, которые выполняли в различных местах среза, равномерно по всему сечению. Диаметр волокна 6 имеет относительно стабильные значения с малым разбросом, коэффициент вариации = 0,017 при объеме выборки ПО измерений. [c.230]

Можно заключить, что сопротивление ползучести эвтектической композиции должно контролироваться прочной волокнистой фазой, которая действует так, как если бы она была непрерывной по длине. Это не следует интерпретировать таким образом, что выбор матрицы не является важным при разработке эвтектических композиций. Чем большим сопротивлением ползучести обладает матрица, тем меньшую нагрузку она передает упрочняющей фазе. Упрочнение матрицы эвтектик волокнистого строения можно осуществить и без изменения состава, уменьшая расстояние между волокнами, которые противодействуют течению матрицы, тем самым повышая ее сопротивление усталости [5]. [c.142]

Основываясь на работе Купера и Келли [9], можно ожидать, что уменьшение расстояния между волокнами или пластинками вызовет соответствующее снижение вязкости эвтектических композиций. Это будет следствием ограничения зоны пластической деформации в вязкой матрице, стесненной упрочняющей фазой. Имеется экспериментальное подтверждение этого эффекта. Томсон [55] установил, что уменьшение расстояния между волокнами сопровождается снижением вязкости материала. [c.150]

Малый объемный процент матрицы, ведущий к созданию тонкой пленки матричной фазы между относительно жесткими, с высоким модулем хрупкими волокнами, может вызывать такое стеснение пластической деформации. Для данного объемного содержания волокна уменьшение толщины матрицы или расстояния между волокнами происходит вследствие уменьшения диаметра упрочняющего волокна или фазы. Эффект может быть очень сильным, как видно из следующего примера. Сравним два композиционных материала, содержащих 40 об. % волокна. В первом — волокна имеют диаметр 500 мкм, а во втором — 5 мкм. Для точного подсчета расстояния между волокнами необходимо использовать гексагональное или квадратное расположение волокон, что позволит определить среднюю толщину матрицы. Грубое приближение, основанное на связи диаметра волокна цилиндрической формы с равномерным покрытием матрицей, будет здесь достаточным. Волокно с большим диаметром (500 мкм) будет иметь толщину покрытия матрицей, равную 150 мкм, тогда как для волокна диаметром 5 мкм толщина матрицы составляет 1,5 мкм. Стеснение пластической деформации матрицы при испытаниях па выдергивание выражается увеличением ее сопротивления сдвигу при расстоянии между волокнами 25 мкм. При расстоянии между волокнами менее 25 мкм этот эффект выражен более отчетливо [6]. [c.270]

В работе исследовали влияние параметров технологического процесса — времени, температуры и давления прессования. Для улучшения диффузионной связи между слоями бериллиевой фольги прокладывали фольгу из алюминия. Структура зоны диффузионной сварки показана на рис. 55. Наиболее часто встречающимся дефектом композиционного материала является расслоение образцов вследствие термических напряжений. При уменьшении расстояния между волокнами до значений, меньших некоторого критического, или при перекрытии волокон наблюдается их разрушение в процессе диффузионной сварки. Хотя в работе [35] и не было получено удовлетворительных образцов композиционного материала, эта работа все же определила направление дальнейших исследований. В работе [33] была исследована возможность получения композиций на основе бериллия методом жидкофазной пропитки. В этих экспериментах прутки-полуфабрикаты, полученные пропиткой углеродных жгутов алюминиевым расплавом, погружали в ванну жидкого бериллия. Структура образцов до и после обработки жидким бериллием показана на рис. 56 и 57. Установлено, что выдержка в расплавленном бериллии в течение 15—30 с прутков-полуфабрикатов на основе волокон Торнел-75 вызывает травление углеродных волокон и приводит к заметному уменьшению площади их поперечного сечения. В то же время выдержка в течение 5 с в жидком бериллии не покрытых алюминием углеродных волокон Геркулес приводит почти к полному растворению волокон (рис. 57). [c.413]

Обе разновидности процесса имеют много одинаковых проблем, включающих задачу точной укладки волокна, регулирование расстояния между волокнами и их объемного содержания, достижение минимальной пористости и устранения непроваров. Весьма ва кны также термодинамические и химико-кинетические проблемы, такие, как окисление, загрязнение примесями в процессе сварки, сварка и взаимодействие компонентов (бор и алюминиевый сплав). [c.430]

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

Структурный подход свободен от этих недостатков. В его основе лежит допущение о существовании характерного размера неоднородности гетерогенной среды регулярной структуры, позволяющее выделить представительный элемент композита и описать процедуру осреднения. Например, в случае волокнистых композитов таким характерным размером служит расстояние между волокнами. Взаимосвязь между приведенными и раздельными характеристиками изучается с помощью моделей с упрощенной микроструктурой. При таком подходе физикомеханические характеристики композита удается выразить через характеристики элементов субструктуры и структурных параметров армирования. Получающиеся при этом соотношения позволяют по известным полям средних напряжений и деформаций восстановить истинные напряжения в связующем и армирующих элементах, что открывает широкие возможности для рационального проектирования композитных конструкций. [c.27]

Наибольшую неопределенность при расчетах по формуле (3.32) вносит выбор диаметра пор 5. Для волокнистых структур этот размер предлагается оценивать из следующих соображений. Выразим средний размер поры 5 (расстояние между волокнами) через диаметр волокна d (см. рис. 2.5) [c.86]

Рис. 3.2. Влияние пористости тз на среднее расстояние между волокнами 6 1 - расчет по формуле (3.34) 2 - эксперимент

Коэффициент ослабления элементарной ячейки для непрозрачных волокон по определению /3 = /(5эп 5л), где - площадь поверхности той части элементарной ячейки, которая не пропускает лучистый поток, а - вся площадь сечения элементарной ячейки 5 - среднее расстояние между волокнами. [c.125]

Свет, выходящий из волокна, довольно равномерно заполняет выходной торец и, следовательно, может передать только один элемент изображения. Таким образом, разрешающая способность пучка волокон зависит от диаметра отдельных волокон и расстояния между волокнами. Разрешающая сила пучка волокон, выраженная расстоянием между двумя различными точками или числом различных линий на 1 мм, равняется в первом случае расстоянию между центрами двух соседних волокон, во втором — равна приблизительно половине числа волокон, которые можно уложить в ряд на 1 мм. Если изображение перемещается, то разрешающая способность оказывается приблизительно в два раза большей. Общее количество элементов изображения, передаваемых через пучок волокон, равно числу волокон. [c.285]

При построении аналитических моделей, описывающих удар, следует иметь в виду, что использование концепции эквивалентного анизотропного материала является спорным, если требуется определить напряжения в окрестности области контакта. Если тело из композиционного материала заменяется другим телом с выпуклой поверхностью, то при убывании давления площадь контакта стремится к нулю, и при малых силах размеры области контакта оказываются соизмеримыми с размерами волокон или толщиной слоев. По мере того как область контакта захватывает отдельные волокна, следует ожидать периодических изменений диаграммы деформирования. Этим можно объяснить волнообразный характер кривой, определяющей деформирование бороалю-миния с содержанием волокон 50% (рис. 25). Периодические пологие участки соответствуют радиусам площадки контакта, отличающимся на величину, равную расстоянию между волокнами ( -0,1 мм). Необходимы дальнейшие экспериментальные исследования в этом направлении. [c.320]

В деформированном теле нам известна форма двух волокон волокна на верхней и нижней поверхностях прямолинейны. Нормальные линии, ортогональные этим волокнам, суть прямые-X = onst. Прочие волокна, ортогональные нормальным линиям, располагаются по прямым у = onst. Принимая во внимание неизменность расстояний между волокнами и нерастяжимость волокон, заключаем, что деформация должна иметь форму [c.309]

Де Сильва и Чэдуик [23] наблюдали улучшение прочностных характеристик матрицы в волокнистой эвтектике Fe — РвгВ при расстоянии между волокнами мкм оно обусловлено совместным влиянием близости волокон и согласованной деформации фаз в окрестности поверхности раздела. При пластической деформации матрицы течение у поверхности раздела затруднено в большей степени, чем в областях между волокнами. Де Сильва и Чэдуик проводят аналогию между этим явлением и гидродинамическим пограничным слоем при ламинарном течении жидкости. [c.261]

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]

Следует также отметить, что в соответствии с экспериментальными результатами (рис. 24) микроостаточное радиальное напряжение максимально пoqpeдинe расстояния между волокнами, а, согласно аналитическим зависимостям, достигает наибольщей величины на поверхности раздела. Однако как расчетные, так и экспериментальные данные показывают, что остаточные продольные и окружные напряжения в матрице являются растягивающими. Значения максимального напряжения (рис. 26) для Ef E m= = 60 примерно равны напряжениям, указанным на рис. 24. [c.69]

В результате подбора оптимальных условий по температуре, удачной комбинации вакуума и давления, совершенствования конструкции формы удавалось получить плоские и кольцевые образцы для испытания при растяжении, практически не имеющие усадочных пор горячих трещин и ненропитанных участков между волокнами. Вакуумирование каркаса волокон перед пропиткой устраняет необходимость наличия в форме отверстий для прохода металла и не требует контроля за расходом металла. В связи с этим, например, кольцевые образцы могут быть получены намоткой волокна на твердую оправку и пропиткой расплавленным металлом, поступающим только с наружной поверхности намотанного каркаса, осуществляемой в результате погружения оправки в расплавленный металл. Наличие избыточного давления необходимо, когда расстояния между волокнами очень малы, либо в случае плохой смачиваемости. [c.107]

Принципиальная схема изготовления композиционного материала электрохимическим методом с использованием непрерывных волокон показана на рис. 79. Волокно перематывается с катушки через натяжное приспособление на специальную металлическую оправку, служащую катодом. Оправка частично погружена в электролит и совершает вращательное движение с заданной скоростью. Анод, изготовляемый из осаждаемого металла высокой чистоты, помещается на определенном расстоянии. Частота вращения оправки определяется скоростьго осалодения покрытия н требуемым содержанием волокон в композиционном материале. Характер осаждения и формирования монослойного и многослойного материала в значительной степени зависит от диаметра волокон, расстояния между волокнами на оправке, электропроводности волокон и условий осаждения. Плотный, бесгюристый материал получается тогда, когда покрытие равномерно покрывает поверхность волокон и пространство между волокнами. При использовании в качестве упрочнителя тонких, непроводящих волокон, как правило, не наблюдается образования пористости, н композиционный материал фактически не требует дальнейшего уплотнения методом прессования, спекания или прокатки. При использовании же волокон бора, карбида бора или металлических волокон диаметром 100 мкм и более в процессе формирования композиции образуется пористость. [c.176]

Регулируя объемную долю и расстояние между волокнами (пластинами) мягкой или жесткой упрочняющей фазы, можно менять характеристики низкотемпературной пластичности или вязкости разрушения и длительной прочности, сопротивления ползучести. Так, уменьшение расстояния между пластинами вязкой у-фазы (Fe—Ni) в случае направленной кристаллизации композита NiAl/y с 12...15 до 2,2 мкм при одинаковом напряжении 30 МПа при 825 °С приводит к понижению скорости ползучести композита приблизительно на три порядка. Волокно или пластины ОЦК-тугоплавких металлов (твердых растворов на основе хрома, молибдена сечением 0,2...1,0 мкм) обеспечивают высокую жаропрочность при удовлетворительной низкотемпературной вязкости разрушения, а включения фазы Лавеса NiAlMe со структурой типа С14 сечением < 0,5 мкм увеличивают прочность при высоких температурах. [c.222]

Бели при плоской или осесимметричной деформации известно начальное расстояние между волокнами одного семейства,, то можно из условия несжимаемости определить расстояние-между волокнами второго семейства. Так, при плоской деформации недостающий размер можно определить из условиж /г /Гу sin b = dxdy (обозначения по рис. 15). При осесимметричной деформации rhxkysin 6 = rodxdy. В последнем случае должна быть известным расстояние между волокнами, параллельными оси симметрии z. [c.49]

При построении объемных моделей встает вопрос, как задавать расстояние между волокнами в зависимости от их укладки и объемных долей. В работах Хедгепета и Ван Дейка эти вопросы не получили должного развития. Оригинальное решение в этом плане было предложено Л,Б. Грес-чаком [38, 244], который для случая высоких объемных долей гексагонально уложенных волокон предположил, что сдвиговые деформации матрицы на границе разрушившегося волокна прямо пропорциональны его перемещениям относит ьно соседних волокон Дм и обратно пропорциональны расстоянию между волокнами Ъ 9) [c.52]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...