Свойства композиционных материалов

В настоящее время одним из прогрессивных направлений В ремонтном производстве является восстановление изношенных д алей в соединений машин и механизмов полимерными материалами [1, 2]. Однако структура и свойства композитов являются непостоянными в те-, чении всего периода эксплуатации, многократно, а то доже циклически меняясь, в зависимости от многих факторов. Следовательно, исследования конкретных изменений структуры, а с ними и свойств композиционных материалов на всех этапах эксплуатации конкретного соединения деталей, наиболее актуально. [c.197]

Варьируя состав смеси и соотношение компонентов, можно менять свойства композиционных материалов в очень широких пределах. [c.44]

Однако тип арматуры и способ ее укладки дают наибольшую информацию об особенностях свойств композиционного материала. Обусловлено это тем, что жесткостные свойства различных видов армирующих волокон (стекло-, угле-, боро) существенно различаются, следовательно, различаются и жесткостные свойства композиционных материалов в направлении арматуры. [c.4]

Испытание современных композиционных материалов на сжатие является не менее сложной задачей, чем испытание на растяжение, особенно при определении предела прочности. Испытание на сжатие имеет свою специфику и во многом отличается от испытания на растяжение. Сложность испытаний на сжатие обусловлена смятием торцов образца, продольным расслоением или разрушением его вне рабочей зоны [72]. Эти факторы являются следствием специфических свойств композиционных материалов. Одной из главных задач при испытании на сжатие является правильный выбор схемы нагружения образца внешними усилиями. [c.33]

Методы определения жесткости при сдвиге. Методы определения свойств композиционных материалов при сдвиге в отличие от испытаний на растяжение и сжатие более разнообразны как [c.42]

Из табл. 5.16 следует, что прочность при сжатии всех трех исследованных материалов в направлениях основного армирования оказывается несколько ниже, чем в трансверсальном направлении. Такое явление обусловлено некоторым различием в схемах укладки арматуры по направлению армирования. В направлении г волокна имеют больший диаметр и меньший шаг укладки по двум другим направлениям, чем волокна направлений х, у. Данные [125] по свойствам композиционных материалов с различными типами матриц, арматуры и по схемам армирования (табл. 5.17) не позволяют установить влияние ни одного из отмеченных факторов на свойства. Эти [c.159]

СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 3D И МОД 3 [c.172]

Данные табл. 6.6 и 6.7 позволяют оценить влияние на свойства композиционных материалов как структуры армирования, так и характера распределения волокон. [c.175]

Влияние исходной матрицы на формирование свойств композиционного материала. Свойства углерод-углерод-ных материалов во многом определяются типом и способом получения матрицы. Для получения материалов с высокими характеристиками при сдвиге наиболее предпочтителен метод газофазного осаждения углерода (см. табл. 6.6 и 6.8). Несмотря на то, что исследованию влияния матрицы на формирование свойств углерод-угле-родных материалов посвящено немного работ, выводы их идентичны. С точки зрения получения повышенных значений прочностных и сдвиговых свойств предпочтение отдается матрицам, изготовленным методом газофазного осаждения. Такая матрица обеспечивает прочную связь с волокнами, что положительно отражается на свойствах композиционных материалов [109] (табл. 6.10). [c.178]

Композиционные материалы. Представление о влиянии этапов графитизации и числа циклов уплотнения на формирование свойств композиционных материалов дает табл. 6.14. Исследования выполнены на ортогонально-армированных материалах с распределением волокон в направлении осей х,у, гв соотношении 1 1 2. В качестве арматуры были использованы высокопрочные (2,38 ГПа) и высокомодульные (517 ГПа) волокна Торнел 75 (плотность армирующего каркаса составляла 0,75 г/см ). Исходной матрицей служила фенольная смола. Технологический процесс изготовления композиционного материала [c.181]

Упругие свойства композиционных материалов, изготовленных на основе нитевидных кристаллов, так же как и свойства материалов на основе непрерывных волокон, линейно зависят от их объемного содержания. Это иллюстрируют типичные зависимости изменения модуля упругости материалов с хаотическим распределением нитевидных кристаллов в плоскости ху от их объемного содержания ркр (рис. 7.3). Данные получены на композиционных материалах, изготовленных на основе нитевидных кристаллов A1N и ТЮа- На каждую точку испытано по шесть образцов. Коэффициент вариации значений модуля упругости для обоих типов материалов не превышал 6 %. Экспериментальные значения модуля упругости хорошо согласуются с его расчетными значениями, вычисленными по формулам (7.2)— (7.9). Хорошее совпадение опытных и расчетных значений наблюдается также и для других упругих характеристик. [c.206]

Группа 1 (композиционные ОСМ) на первой ступени классификации подразделена по типу матрицы, так как основные свойства композиционных материалов определяются, как правило, природой матрицы. По аналогичной причине подразделение подгруппы 1.1 (материалы с полимерной матрицей) проведено по типам этого вида матриц. [c.20]

Результаты, получаемые при таком способе испытаний, могут быть непосредственно использованы для оценки работоспособности соединений при изучении свойств композиционных материалов. [c.159]

II. ОБЗОР СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.67]

При направленном распределении волокон композиционный материал является ортотропным и имеет три главные оси симметрии. Для балки, показанной на рис. 18, предполагается, что главные оси ортотропии совпадают с осями симметрии. Если далее принять, что связь между волокнами и матрицей не нарушается и последняя является линейно упругой, то для расчета балки можно воспользоваться методами сопротивления материалов. Поскольку балки рассматриваемой фермы используются наиболее часто и рассчитываются довольно просто, этот случай подробно будет исследован далее. В соответствии с работой [53] основное внимание уделено пределам применимости методов расчета и влиянию свойств композиционных Материалов на получаемые результаты. [c.135]

В настоящем томе можно выделить три части. В, первой части, по объему намного превосходящей остальные и содержащей главы 1—8, рассматривается деформационное поведение композитов. Темой второй части, охватывающей главу 9, является прочность композиционных материалов, Дополнительные сведения относительно прочности композитов можно найти в пятом томе (главы 3 и 10), Последняя часть, состоящая из главы 10 (к ней примыкает глава 9 восьмого тома), посвящена экспериментальным методам определения свойств композиционных материалов. [c.11]

При определении эффективных свойств композиционных материалов исходят или из точных, или из приближенных упругих решений. Учитывая степень точности квазиупругого метода, можно заключить, что качество функций релаксации и ползучести композита, полученных из приближенных упругих решений, будет такой же, как и точность самих упругих решений. [c.151]

Солдатов М. М., К исследованию нелинейных свойств композиционных материалов из линейно упругих компонент. Мех. полим., № 5 (1973). [c.353]

В ЭТОЙ главе рассмотрена взаимосвязь между свойствами композиционных материалов и их стоимостью — с одной стороны и требованиями, предъявляемыми потребителями к дорожно-транспортным средствам — с другой. Обсуждены различные материалы и технологические приемы производства в связи с возможностью их применения в изделиях, для которых это наиболее целесообразно. [c.12]

Совокупность свойств композиционных материалов как конструкционных материалов позволяет надеяться на их широкое применение в многочисленных деталях и узлах дорожных транспортных средств. Автомобильная промышленность представляется весьма перспективной сферой использования композиционных материалов вследствие ее масштабности, а также традиционной восприимчивости к новым материалам, конструкциям и технологическим процессам. [c.12]

Рис. 16. Свойства композиционных материалов бор-алюминия (а) и полиимидного боропластика (б) при комнатной температуре Г /г/ хсу прочность при одноосном нагружении в продольном направлении - прочность при - о 20 40 60 80 100

Для всех деталей двигателя должны быть предусмотрены уровни деформаций и максимальных напряжений, определяемые из анализа различных условий полета, в которых двигатель будет эксплуатироваться. Этими условиями обусловлено возникновение множества симметричных и асимметричных нагрузок, которые будут испытывать двигатель и его узлы в дополнение к нагрузкам, создаваемым самим двигателем в процессе работы. Представляет интерес, например, каково взаимное влияние подверженных прогибу вращающихся деталей и неподвижного корпуса, а также прогиб опорных элементов. Вследствие анизотропии свойств композиционных материалов процесс проектирования усложняется и возможно использование метода конечных элементов с привлечением компьютеров для точной проверки напряжений и прогибов в зависимости от оптимальной ориентации слоев. [c.62]

ХАРАКТЕРНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ [c.88]

Так как при статических испытаниях разрушение детали произошло при нагрузке, составляющей 69 % максимальной, стала очевидной необходимость изучения анизотропных свойств композиционных материалов. [c.138]

Механические свойства композиционных материалов однонаправленной структуры на полимерной матрице [12, 13) [c.61]

Механические свойства композиционных материалов однонаправленной структуры на металлической матрице [5, 13, 14, 24] [c.61]

Полиамиды имеют довольно низкий коэффициент трения и по этому показателю уступают только фторопласту и полиформальдегиду, однако по износостойкости и несущей способности превосходят их. Для улучшения прочностных свойств полиамиды армируют, а для снижения коэффициента трения и интенсивности изнашивания наполняют твердыми смазочными материалами (фафит, M0S2, кокс и др.). В табл. 1.9 приведены состав и физико-механические свойства композиционных материалов на основе полиамидов [14 . [c.30]

Создание полимерного композиционного материала, обладаюи1его максимал )Ной износостойкостью, возможно путем оптимизации вида и количества вводимых модификаторов. С этой целью проводили оптимизационные исследования влияния количества наполнителей на трибо-технические свойства композиционных материалов на основе ПТФЭ, выполняя факторный эксперимент типа N = 2 и рефессионный анализ результатов эксперимента. Было получено уравнение регрессии для параметра оптимизации У- скорости изнашивания [6] [c.232]

Изложены методы расчета упругих свойств композиционных материалов с пространственными схемами армирования. Приведены упругие, теплофизическне и прочностные характеристики пространствен но-армированных композиционных материалов с разной структурой армирования. Рассмотрено влияние структурных и технологических параметров, объемного содержания и свойств арматуры и матрицы на характеристики композиционных материалов. [c.2]

Наличие арматуры с различными жесткостью и прочностью значительно расншряет диапазон свойств композиционных материалов с пространственной схемой армирования. Главные трудности — технологические, возникающие при создании сложных схем армирования, моделирующих структуру некоторых природных элементов, например, кристаллов, растений или биологических тканей [82, 112]. К настоящему времени накоплен значительный опыт создания и совершенствования технологии разных типов композиционных материалов с пространственными схемами армирования. [c.3]

Свойства композиционных материалов формируются не только арматурой (ее свойствами), но и в большей степени ее укладкой. Варьируя угол укладки арматуры (слоя), можно получить заданную степень анизотропии свойств, а изменяя порядок укладки слоев и угол укладки их по толщине, можно эффективно управлять нзгиб-ными и крутильными жесткостями композиционного материала. Для достижения этой цели, а также для установления типа анизотропии материала, а следовательно, и числа определяемых характеристик, систему координат слоя обозначают индексами 1, 2, 3, а композиционного материала х, у, г. Угол укладки слоев в плоскости ху обозначают ос. Все это способствует выявлению наиболее общих закономерностей создания композиционных материалов, которые обусловлены главным требованием 1 классификации с точки зрения механики материалов — установления закона деформирования и зависимости свойств от угловой координаты. Поэтому подробную классификацию целесообразно проводить на основе конструктивных принципов. Исходя из них, все структуры можно разделить на две группы — слоистр, е и пространственно-армированные. [c.4]

Особенности структурных свойств композиционных материалов на основе углеродных и борных волокон с традиционными схемами армирования исследованы в работах [20, 25, 33, 59, 70]. Анализ и сопоставление полученных данных по угле- и боро-пластикам с аналогичными данными типичных стеклопластиков [39, 71] свидетельствуют о том, что использование высокомодульных волокон при традиционных схемах армирования способствует лишь резкому увеличению жесткости материала в направлениях армирования при этом заметного возрастания других упругих и прочностных характеристик не происходит. Главной отличительной особенностью высокомодульных композиционных материалов является большая по сравнению со стеклопластиками анизотропия упругих свойств [25]. Для углепластиков увеличение анизотропии упругих свойств обусловлено также анизотропией самих армирующих волокон. Существенных различий по прочностной анизотропии между стеклопластиками и высокомодульными материалами нет, но абсолютные значения межслойной сдвиговой прочности и прочности на отрыв в трансверсальном направлении однонаправленных и ортогонально-армированных углепластиков в 1,5—3 раза ниже аналогичных характеристик стеклопластиков. [c.7]

Двукратное увеличение межслой-нон прочности при сдвиге эпоксифе-нольных углепластиков достигается травлением углеродных волокон концентрированном азотной кислотой в течение 30 мин [20]. Прочность при растяжении в трансверсальном направлении углепластиков вследствие обработки волокон в азотной кислоте возрастает в 1.6 раза. Некоторое улучшение этих характеристик в слоистых стеклопластиках достигается также за счет пспольчЗования волокон некруглого поперечного сечения — эллипсоидных, ромбовидных, треугольных и др. Изменение формы углеродных волокон не оказывает заметного влияния на механические свойства углепластиков. Указанный метод приводит лишь к некоторому улучшению трансверсальных и сдвиговых свойств композиционных материалов, но не решает проблемы. Вследствие слоистой структуры в материале сохраняются плоскости, через которые напряжения передаются низкомодульным и низкопрочным связующим, что не исключает опасности преждевременного их разрушения. Особенно это относится к материалам, воспринимающим в конструкциях сдвиговую и трансверсальную нагрузку в условиях повышенных температур. [c.9]

В настоящее время накоплен большой опыт по испытанию композиционных материалов. Созданы различные разрушающие [78] и неразрушающие 46] методы определения механических свойств. При корректной постановке эксперимента и иравилышм выборе геометрических размеров образцов разрушающие м неразрушающие методы позволяют получать весьма близкие ио значениям механические характеристики на некоторых тниах анизотропных материалов 46]. Необоснованный выбор схемы нагружения и параметров образца может привести к несопоставимым значениям характеристик, полученных на одних и тех же материалах одними и темн же разрушающими методами 112, 26, 84, 93]. Это объясняется прежде всего тем, что не все разрушающие методы достаточно изучены . многие методы разработаны для изучения свойств изотропных материалов, позже перенесены на исследования пластмасс, а затем распространены на композиционные материалы. Естественно, они не учитывают особенностей структуры и свойств композиционных материалов, что приводит к результатам, которые невозможно повторить, а часто соио-ставнть даже при таких видах нагружения, как испытание на растяжение, сжатие п изгиб. Испытание на сдвиг композиционных материалов изучено мало [78, 119]. [c.26]

Феноменологическое исследование механических свойств композиционных материалов может быть проведено двумя путями. Первый основан на рассмотрении армирующего материала как конструкции и учитывает реальную структуру композиции. В этом случае задача состоит в установлении зависимостей между усредненными напряжениями и деформациями. Второй путь основан на рассмотрении армированных материалов как квазноднородных сред и использовании традиционных для механики твердых деформируемых тел средств и методов их описания. Краткая схема аналитического расчета упругих констант композиционного материала методом разложения тензоров жесткости и податливости в ряд по объемным коэффициентам армирования приведена в монографии [60, 83]. Установлено, что при малом содержании арматуры можно ограничиться решением задачи для отдельного волокна, находящегося в бесконечной по объему матрице. Однако такой подход заведомо приводит к грубым погрешностям при расчете упругих характеристик пространственно армированных материалов, объем которых заполнен арматурой на 40—70 %. К тому же следует учесть, что пространственное расположение волокон в этих материалах приводит к росту трудностей при решении задачи теории упругости по определению напряженно-деформированного состояния в многосвязанной области матрица—волокно. Коэффициент армирования при этом входит в расчетные выражения нелинейно, что приводит к очередным трудностям реализации метода разложения упругих констант материала по концентрациям его компонентов. [c.55]

Упругие и прочностные свойства композиционных материалов, армированных вискеризованными волокнами, определяются не только основной арматурой и матрицей, но и свойствами, объемным содер.жанием и упаковкой нитевидных кристаллов. Влияние последних на изменение свойств материалов, зависящих в основном от жесткости и прочности модифицированной матрицы, является доминирующим. Это следует из анализа экспериментальных данных, приведенных на рис. 7.8. Коэффициент вариации для Rx , йх2, превышал 10 % [c.213]

В главе 9 рассмотрены экспериментальные методы исследования характеристик композиционных материалов и изготовленных из них элементов. Большое внимание уделено статическим испытаниям при одноосном растяжении, сжатии, изгибе и сдвиге, многоосному нагружению, систематизации программ испытаний, обеспечивающих полное описание свойств композиционных материалов, экспериментальным методам исследования динамических характеристик. В связи с ограниченным объемом книги стандартные экспериментальные методы и соответствующие результаты подробно не проанализированы, однако указана многочисленная литература, содержащая такую йнформацию. [c.11]

Если ограниченность скорости распространения волн и зависимость свойстр от скорости деформирования характерны для конструкций из любых материалов, подвергаемых импульсным воздействиям, то такие специфические свойства композиционных материалов, как анизотропия и неоднородность, требуют особого внимания при расчете изготовленных из них конструкций на импульсное нагружение. [c.267]

Как показывают приведенные выше результаты, существует много методов описания упругих свойств композиционных материалов. Наиболее глубокие из них основываются на вариационных теоремах упругости и точных выражениях, полученных в фундаментальном труде Хилла. Вариационный подход дает значения верхней и нижней границы для эффективных упругих модулей, так что все остальные оценки должны лежать между ними. [c.92]

Механические свойства композиционных материалов и их составных частей меняются под влиянием окружающей среды и химического старения, особенно при изменении температуры н под действием воды (водяных паров) на полимерные композиты (см., например, Фрид [33], Стил [111], Цай [118]). Такие эффекты часто необратимы и приводят к изменению свойств материала со временем. Мы интересуемся здесь только способом, которым можно учесть эти влияния в определяющих уравнениях вязко-упругого материала. Детальное обсуждение физического и химического механизмов, приводящих к подобным изменениям, а также математическое их описание остаются вне рамок настоящей главы. [c.129]

Силановые агапреты вначале были применены только для повышения водоетойкости наполненных пластиков, но вскоре было обнаружено, что аппреты способствуют также значительному улучшению и других свойств композиционных материалов. Однако степень эффективности аппретирования зависит от природы смолы, количества наполнителя и условий испытания. [c.198]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...