Межслоевая прочность при сдвиге

На практике тип разрушения не изменяется при критическом значении LjD. Наоборот, в достаточно широком интервале LjD наблюдается смешанный характер разрушения, в результате чего измеренная прочность не является ни истинной межслоевой прочностью при сдвиге, ни истинной прочностью при изгибе. Хотя не всегда пластины из композиционных материалов получают укладкой тонких листов предварительно пропитанных связующим волокон и, следовательно, термин межслоевая прочность не совсем точен, характер разрушения, показанный на рис. 2.58, является общим как для пластин истинно слоистых материалов, так и для материалов, получаемых методом намотки или мокрой укладки волокон. Сдвиговая прочность в других плоскостях, пе- [c.120]

Рис. 2.59. Корреляция межслоевой прочности при сдвиге композиционных материалов на основе углеродных волокон с модулем упругости волокон [110]

Межслоевая прочность при сдвиге всех типов композиционных материалов в решающей степени определяется факторами, влияющими на прочность сцепления волокон с матрицей. Так, в стеклопластиках, обработка волокон аппретами повышает меж-слоевую прочность, а выдержка во влажной среде резко уменьшает ее. [c.122]

Корреляция между межслоевой прочностью при сдвиге композиционных материалов на основе углеродных волокон и модулем упругости волокон (рис. 2.59) [110] отражает важнейший недостаток углеродных волокон. В общем случае сдвиговая прочность композиционных материалов снижается с повышением модуля упругости углеродных волокон (степени их графитизации). Это частично обусловлено тем, что поверхность низкомодульных высокопрочных (тип 2) углеродных волокон — открытая и высокопористая, тогда как поверхность высокомодульных (тип 1) волокон — более гладкая. Пористость волокон вызывается выделением летучих продуктов пиролиза, количество которых уменьшается в процессе графитизации с одновременным повышением регулярности кристаллов в результате протекания диффузионных процессов, Другим важным фактором, определяющим сдвиговую прочность этих материалов, является способность полимерного связующего смачивать поверхность углеродных волокон. Низкомодульные углеродные волокна имеют более высокую поверхностную энергию из-за наличия большого количества химически активных групп. Количество этих групп уменьшается при повышении температуры карбонизации, и они практически исчезают при графитизации. Для решения проблемы низкой сдвиговой прочности композиционных материалов на основе углеродных волокон было проведено большое число исследований по повышению адгезионной прочности сцепления волокон с матрицей без снижения прочности волокон. При этом использовали два основных способа — повышение шероховатости поверхности волокон для обеспечения их лучшего механического сцепления с матрицей и создание химических связей между волокнами и матрицей (аналогично применению аппретов в стеклопластиках). Оба эти способа заключались в окислении поверхности углеродных волокон [c.122]

Довольно трудно определять истинное значение сдвиговой прочности композиционных материалов, поэтому существуют значительные разногласия в выборе наилучшего способа испытания. В работе [111] дан последний обзор описанных способов и результаты некоторых из них сравнены экспериментально. В большинстве, если не во всех способах, предложенных в литературе, на образец действуют помимо чисто сдвиговых напряжений другие типы напряжений. Эти напряжения искажают измеряемые значения кажущейся сдвиговой прочности. Так, автор работы [111] получил для композиционных материалов, содержащих 60% (об.) углеродных волокон, различные значения сдвиговой прочности 100 МН/м2 — способом трансверсального сжатия, 80 МН/м — способом поперечного сдвига и 60 МН/м — способом изгиба короткой балки. Благодаря своей простоте наиболее часто применяется способ трехточечного изгиба короткой балки. Этот метод не дает абсолютных значений сдвиговой прочности, но при соблюдении некоторых условий может быть использован для получения сравнительных данных. Было показано, что для плит конечной ширины межслоевая прочность при сдвиге может быть очень большой у краев и значительно меньше вблизи средней линии, тогда как теория слоистых плит предсказывает однородность межслоевой прочности по ширине П2]. [c.123]

Рис. 2.65. Влияние поверхностной обработки углеродных волокон на корреляцию работы разрушения и межслоевой прочности при сдвиге материалов на пх основе (высокомодульные углеродные волокна — полиэфирное связующее, ф = 0,40)

Для характеристики прочности волокнистых композиций часто используют величину так называемой межслоевой прочности при сдвиге. Она обычно измеряется методом изгиба короткой балки, в которой сдвиговые напряжения вызывают раскалывание образца по слоям.. Межслоевая прочность при сдвиге увеличивается с ростом прочности матрицы при растяжении или сдвиге и уменьшается при увеличении содержания пор [57]. При получении монолитных беспористых композиций эту прочность можно увеличить [c.273]

Межслоевая прочность при сдвиге 273 Механические испытания 14 сл. Механические потери 19 сл., 92 сл. влияние ориентации 123—125" и молекулярная масса 106 в наполненных полимерах 246, 247 и пластификация 116—120 и степень сшивания 108—112 и термическая обработка 103 и трение 208 [c.307]

Требования к материалам при соединении композиционных материалов в отношении предела прочности при смятии приведены в табл. 22.1. Необходимыми при конструировании являются данные по прочностям при сдвиге межслоевом в боковом направлении, при разрыве. В табл. 22.4 приведены данные по сдвиговым характеристикам материалов, которые основаны на предположении об отсутствии влияния концентраторов напряжений. При учете влияния концентраторов напряжений неизбежно снижение прочностных характеристик при межслоевом сдвиге и срезе. [c.387]

Прочность при межслоевом сдвиге, МПа 78 98 69 [c.22]

В этом разделе приведены такие характеристики углепластиков, как прочность при растяжении, сжатии, изгибе и межслоевом сдвиге. [c.132]

Прочность при межслоевом сдвиге, МПа [c.146]

Рис. 4.18. Относительная прочность при межслоевом сдвиге (отношение значений прочности при межслоевом сдвиге при повышенной и комнатной температурах) эпоксидных углепластиков с различным содержанием влаги [2].

В табл. 4.11 и 4.12 приведены величины прочности и модуля упругости при изгибе и прочности при межслоевом сдвиге слоистых углепластиков после длительного старения на открытом воздухе и при относительной влажности 50%. Как следует из приведенных в таблицах данных, после теплового старения при температуре 127 ° С относительная прочность превышает 70%, а после старения при температуре 177 ° С она снижается приблизительно до 50%. Высушивание материала после теплового старения приводит к восстановлению практически исходной прочности материала. Содержание влаги в окрашенном и неокрашенном материалах оказалось одинаковым. Это означает, что окраска материала совершенно не предохраняет его от адсорбции воды. Для защиты от влаги можно [c.161]

Прочность при межслоевом сдвиге. 0,13 0,56 [c.283]

Предел прочности без концентратора напряжений, МПа при продольном растяжении при поперечном растяжении при продольном сжатии при поперечном сжатии при межслоевом сдвиге Предел прочности с концентратором напряжений, МПа при продольном растяжении при поперечном растяжении при продольном сжатии при поперечном сжатии при сдвиге (D/t > 2) [c.315]

Тед (межслоевой сдвиг, метод короткой балки), МПа Прочность при смятии, МПа Ударная вязкость по Изоду, Дж/см Коэффициент Пуассона v [c.569]

Если межслоевую прочность композиционного материала при сдвиге обозначить через Ть а разрушающее напряжение через Ос, то образец, испытываемый при трехточечном изгибе, разрушится в результате межслоевого сдвига при условии [c.120]

Принцип температурно-временной суперпозиции 163, 174 Проводимость 288 Пропитка 373, 376 Прочность 50 сл., 78 сл., 436 межслоевая 120, 121, 124 при растяжении 91 сл., 109 сл. при сдвиге 100 сл., 119 сл. при сжатии 99 сл., 117 сл. ударная 63 усталостная 105, 139 [c.469]

Наибольшее внимание и материаловедам, и конструкторам, и технологам при решении проблем сборки приходится уделять негативным механическим свойствам ПМ, таким как низкая прочность при межслоевом сдвиге и при смятии, низкая твердость, большая, чем у металлов, чувствительность к концентраторам напряжений, ползучесть под постоянной нагрузкой. [c.32]

Анизотропия механических свойств ПКМ с ориентированной структурой наполнителя, низкие значения их прочности при межслоевом сдвиге и смятии не позволили использовать для крепления лопаток из них к диску компрессора авиационного двигателя замковые соединения некоторых традиционных форм [10]. При гребенчатой и елочной формах хвостовика лопатки его материал находится в очень неблагоприятных условиях нагружения. Поэтому более подходящим и в этом слу- [c.86]

Типичное S-стекло содержит, % (по массе) 65 SiOg, 1 25А120э, 10 MgO и некоторые малые добавки. Имеется не- сколько разновидностей S-стекла. Сначала было разрабо- 5 тано стекло S-994 (или просто S-стекло). Стекло S2 при таких же прочности и модуле упругости имеет меньшую (в - 5 раз) стоимость. Единственный недостаток — несколько пониженная межслоевая прочность при сдвиге. Большинство стеклопластиков для низких температур армировано S-стеклом [5,6]. Стекла Е и S используют в виде моноволокна, ровницы или стеклоткани. [c.74]

В работе [106] было показано, что пористость композиционных материалов в решающей степени снижает их сдвиговую прочность, а в работе [108] было установлено, что присутствие 5% (об.) пустот в стеклопластиках снижает их сдвиговую прочность в 2 раза. Бимон и Харрис также установили, что межслоевая прочность при сдвиге композиционных материалов на основе эпоксидной матрицы и высокомодульных углеродных волокон типа 1 уменьшается на 25% при 10% (об.) пор [109]. [c.121]

Не всегда выгодно использовать композиционные материалы с высокой межслоевой прочностью при сдвиге. Трещины, возникающие в материале при растяжении перпендикулярно направлению волокон, проходят поочередно через волокна и матрицу так как вблизи вершины трещины наблюдается концентрация напряжений и сдвига, и растяжения, которые способствуют разрушению связи волокна с матрицей [114]. Если прочность этой связи мала, происходит интенсивное отслаивание волокон от матри- [c.123]

Рнс. 2.60. Зависимость межслоевой прочности при сдвиге композиционных материалов с однонаправленной (/) и перекрестной укладкой под углами 0790° (2) от скорости ударного нагружения (стрелкой указаны результаты статических испытаний) [113]. [c.124]

Для проверки гарантированных изготовителем свойств пре-прега необходимо провести контроль качества отвержденных панелей. Соответствие материала техническим условиям оценивается по результатам определения предела прочности при растяжении и изгибе и межслоевой прочности на сдвиг по главным направлениям препрега. [c.103]

Низкая прочность при сдвиге ПМ отражается в первую очередь на прочности адгезионных соединений, которые применительно к листовым деталям выполняют по форме внахлестку. При использовании стыкового соединения, альтернативного на-хлесточному, для обеспечения равнопрочности последнего и соединяемого материала требуется увеличение сечения (толщины) деталей, что заметно нарушает гладкость поверхностей и приводит к существенному увеличению массы зоны шва. Нахлесточ-пое соединение по сравнению со стыковым более простое в изготовлении. Для повышения его прочности необходимо увеличивать площадь соединения, что ведет к росту массы участка шва, или применять меры, способствующие увеличению межслоевой сдвиговой прочности материала. [c.33]

Для увеличения межслоевой прочности ортотропного слоистого ПКМ проводят его прошивку в трансверсальном направлении непрерывными волокнами [17]. При этом образуется трехмерно армированный материал, в котором прошивающие волокна препятствуют распространению межслоевой прочности. Прочность при сдвиге увеличивается пропорционально количеству прошивок. При числе прошивок = 14 ара-мидными нитями на 1 см поверхности полиэфирного стеклопластика на основе кордной ткани прочность при сдвиге составила 52 МПа, что почти в 2 раза выше, чем прочность исходного материала без прошивок. Содержание арамидного волокна составляет 0,5-2,0 % общей массы ПКМ. [c.34]

Нахлесточные соединения (длина перекрытия 12,5 мм) 16-слойного квазиизот-ропного углепластика на основе ПЭЭК (прочность при сдвиге 35 МПа, межслоевая вязкость разрушения 1,8-2,8 кДж/м ) с помощью промежуточного слоя Thermabond по прочности при сдвиге (т = 30-40 МПа) превосходят клеевые соединения, выполненные эпоксидным клеем (т = 16 МПа), и соединения с помощью промежуточного слоя из ненаполненного ПЭИ (т = 5-10 МПа). Однако по показателю они в 1,5 раза уступают соединяемого материала. [c.346]

Теплостойкость клеевых соединений металлов определяется теплостойкостью клеевого слоя. При исследовании же теплостойкости соединений эпоксидного бороплас-тика, выполненных с помощью эпоксидно-фенольного клея, который обеспечил стабильные показатели прочности при сдвиге образцов из титанового сплава в интервале температур 20-180 °С, установили, что она зависит от межслоевой прочности соединяемого материала. В связи с этим при решении проблемы повышения теплостойкости клеевых соединений упрочненных волокнами ПМ должны уделять внимание не только теплостойкости клеевого слоя, но и теплостойкости соединяемого материала. [c.486]

Чамис и др. [39] провели испытания по Изоду миниатюрных образцов из эпоксидных стекло- и углепластиков (размеры образцов 7,9 X 7,9 X 37,6 мм) с волойнами, параллельными и перпендикулярными оси консоли. Эксперименты выявили различные формы разрушения — расщепление, сопровождающееся выдергиванием волокон и расслоением. При поперечном армировании разрушение образца сопровождалось нарушением когезионных и адгезионных связей, а также расщеплением волокон. Как установлено авторами, ударная прочность образцов с поперечным армированием для всех испытанных материалов находится в соответствии с пределом прочности при межслоевом сдвиге. [c.314]

На основе результатов испытаний композитов с полиэфирной матрицей, армированных направленно расположенными углеродными волокнами, Харрис и др. [14] пришли к выводу, что Vs энергии разрушения расходуется на вытягивание волокон. В этих экспериментах поверхность волокон подвергали различным видам обработки, изменявшим прочность связи (последнюю оценивали косвенно — по величине прочности при межслоевом сдвиге). В случае наименее прочной поверхности раздела (минимальная сдвиговая прочность) волокна вытягивались на большую длину и энергия разрушения была выше. Аналогичные результаты были получены для композитов с эпоксидной матрицей, армированных углеродным, волокном [2, 42]. Фитц-Рендольф и др. [10], исследовавшие бор-эпоксидиые композиты, заключили, что значительный вклад в работу разрушения вносит и энергия разрушения волокна, и работа вытягивания разрушенных волокон из эпоксидной матрицы. По мнению Меткалфа и Кляйна [27], при данной прочности волокон с ростом коэффициента ее вариации усиливается тенденция к разрушению волокон в точках, далеко отстоящих друг от друга, что-должно привести к увеличению вязкости разрушения (рис. 11). [c.281]

Изделия из углепластиков часто подвергаются совместному влиянию влажности и повышенной температуры, например в условиях, возникающих при полетах сверхзвуковых самолетов, когда повышение температуры происходит вследствие аэродинамического нагрева. На рис. 4.17 и 4.18 приведены данные соответственно для относительной прочности при изгибе и при межслоевом сдвиге после цикла испытаний при повышенных температурах влагосодержащих углепластиков. [c.160]

По удельной прочности и жесткости углепластики существенно превосходят стеклопластики, сталь, алюминиевые и титановые сплавы. Слабая адгезионная связь полимерной связующей с углеродным волокном обусловливает их пониженную прочность при межслоевом сдвиге. Прочность стеклопластика КМУ-1В, армированного вискеризованным углеродным жгутом, имеет прочность при межслойном сдвиге до 100 МПа. [c.290]

Результаты испытаний иа усталостную прочность при кручении однонаправленного композиционного материала, состоящего из волокон 5-стекла и смолы 826, при статическом межслоевом напряжении сдвига 82 МПа, АГ = 1 и / = 0,1 [c.248]

Например, данные, приведенные на рис. 2.69 показывают, что при изгибе кривые сг—Л/ для карбоиластиков на основе высокомодульных волокон имеют больший наклон, чем при растяжении. В работе [144] также выявлено резкое падение стойкости к циклическим нагрузкам при относительно высоких сдвиговых напряжениях, параллельных оси волокон. В этой же работе показано, что при испытаниях на изгиб материалов на основе коротких волокон при кратковременном разрушении наблюдается межслоевой сдвиг, а при длительном — разрушение при изгибе. Поэтому указывается па необходимость осторожного подхода к интерпретации результатов усталостных испытаний, так как они сильно зависят от формы образца и типа нагружения. Авторы работы [144] предполагают, что наиболее реальное значение усталостной прочности при изгибе до 10 циклов равно примерно 65% статической прочности при однонаправленном изгибе и снижается до 30% при обратимом циклическом изгибе. [c.138]

Низкая прочность при межслоевом сдвиге ПКМ со слоистой структурой ограничивает эффективное применение прессовых соединений при сборке изделий из этих материалов. Прессовых соединений деталей из разнородных ПМ необходимо избегать, если они подвергаются термоциклированию и воздействию агрессивной окружающей среды [2,3]. Из-за различия ТКЛР при перепаде температур ПМ натяг может уменьшиться в результате усадки одной из деталей или расширения другой, или могут возникнуть термические напряжения, которые приведут к ползучести ПМ или снижению контактного напряжения в зоне сопряжения деталей. [c.53]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...