Модули упругости волокнистых композиций

Модули упругости волокнистых композиций [c.263]

Уравнения (8Л) и (8.2) и рис. 8.1 показывают, как резко изменяется модуль упругости волокнистых композиций при изменении направления действия нагрузки на 90°, когда /, трансформируется в Уравнение для расчета модуля Юнга Ед при [c.266]

Ряд подробных исследований модулей упругости волокнистых композиций показал, что приведенные выше теоретические уравнения в большинстве случаев дают достаточно точные результаты [22, 23, 27, 29, 33]. [c.268]

Следовательно, если известны ползучесть матрицы и отклонение модулей упругости матрицы и композиции, то ползучесть композиции оценивается очень просто. Однако прежде чем использовать это уравнение, необходимо проверить его применимость для каждой конкретной системы. Поскольку модули упругости волокнистых композиций сильно зависят от характера и степени [c.276]

Прочность КОМПОЗИЦИОННЫХ (волокнистых) материалов определяется свойствами волокон матрица в основном должна перераспределять напряжения между армирующими элементами. Поэтому прочность и модуль упругости волокон должны быть значительно больше, чем прочность и модуль упругости матрицы. Жесткие армирующие волокна воспринимают напряжения, возникающие в композиции при нагружении, придают ей прочность и жесткость в направлении ориентации волокон. [c.424]

Модуль упругости при сдвиге волокнистых композиций с хаотически распределенными в одной плоскости бесконечными волокнами примерно равен [14, 31] [c.268]

В работе [40] предполагается, что уравнение (8.13) дает завышенные значения модуля упругости хаотически армированных в трех направлениях волокнистых композиций, особенно при объемной доле волокон ниже 0,4, и предложено логарифмическое правило смешения [c.268]

Продольная прочность 269, 272—274 Продольно-трансверсальный модуль упругости при сдвиге 120—122 волокнистых композиций 264 [c.308]

Свойства волокнистых композиционных материалов, особенно их механические свойства, при одном и том же содержании упроч-нителя, сильно зависят от ориентации волокон в матрице и от угла между направлением действия приложенной нагрузки и ориентацией волокон [77 ]. Примером тому являются приведенные на рис. 80 кривые изменения предела прочности в зависимости от направления приложения нагрузки материала алюминий — 50 об. % борного волокна с тремя схемами укладки армирующих волокон и на рис. 81 кривые изменения модуля упругости и модуля сдвига одноосноармированного материала алюминий — 50 об. % борного волокна [10,30]. Значения предела прочности, модуля упругости и удлинения композиционного материала на основе алюминиевого сплава 6061, упрочненного волокнами бора и борсик, с различными типами укладки волокон, приведены в табл. 44, 45. Представленные на рис. 80, 81 и в табл. 44 и 45 данные свидетельствуют о широких возможностях изменения свойств композиционного материала в зависимости от типа укладки армирующих волокон при одном и том же их общем содержании. Это позволяет с максимальной степенью реализовать прочностные свойства композиционного материала в детали, сконструированной таким образом, что количество и направление укладки волокон учитывают ее напряженное состояние. Приведенные в табл. 45 данные позволяют также получить представление о прочностных свойствах при сжатии композиций алюминий — бор. 206 [c.206]

Волокнистые наполнители (хлопковые очесы, стеклянное волокно) применяют для увеличения прочности и ударной вязкости. Наибольшее распространение среди волокнистых пластиков получили стекло-в о л о к н Н Т ы, представляющие собой композицию отверждающихся синтетических смол со стеклянными волокнами толщиной 5—10 мкм, обладающими большой прочностью и высоким модулем упругости. Введение стекловолокна повышает прочность пластиков в 3—4 раза. [c.231]

Применение углеродных, стеклянных, арамидных и борных волокон, содержащихся в материале в количестве 50-70%, позволило создать композиции (табл. 1.1) с удельной прочностью и удельным модулем упругости в 2-5 раз большими, чем у обычных конструкционных материалов и сплавов Кроме того, волокнистые композиты превосходят металлы и сплавы по усталостной прочности, термостойкости, вибро-устойчивости, пп-мопоглощению, ударной вязкости и др тим свойствам. [c.14]

Формулы содержат упругие константы Еас (продольный модуль упругости) и Ей (трансверсальный модуль упругости). Вас мол<но рассчитать с помощью линейного правила смеси для модуля упругости, т. е. с помощью параллельной модели, а Et — С помощью модели, предложенной Хашином и Роузеном. Расчетные формулы для Et , недавно были проанализированы Роузеном [14]. Достаточно много работ посвящено экспериментальному определению коэффициентов расширения однонаправленных волокнистых материалов. Недавно авторами настоящей главы было проведено исследование, в котором оценивали термическое расширение композиций полиэфирных смол со стеклянными и углеродными волокнами. Образцы получали методом вакуумной пропитки, ос определяли с помощью линейного кварцевого дилатометра, а — с помощью объемного дилатометра. Значение ащ рассчитывали, подставляя полученные экспериментальные данные для Пас и в формулу (6.25) и принимая, что a2=az=at - Результаты исследования приведены в табл. 6.13 и 6.14, а их графическое изображение— на рис. 6.19 и 6.20. [c.279]

Большинство полимерных волокнистых композиций обладают резко выраженной анизотропией свойств и, как указывалось в гл. 2, их упругость должна характеризоваться по крайней мере пятью или шестью модулями упругости. Если волокна ориентированы в одном направлении (однонаправленные композиции) (см. рис. 2.1), то из этих модулей упругости важнейшее значение имеют четыре продольный модуль Юнга (растягивающее напряжение направлено вдоль оси ориентации волокон) трансверсальный модуль Юнга Ет (растягивающее напряжение направлено перпендикулярно оси ориентации волокон) продольно-трансверсальный модуль упругости при сдвиге (сдвиговое напряжение действует вдоль оси ориентации волокон) трансверсальный модуль упругости при сдвиге Отт (сдвиговое напряжение Действует перпендикулярно оси ориентации волокон). [c.263]

Предложено большое число уравнений для расчета этих модулей упругости [7—19]. Ниже будут обсуждены только простейшие или наиболее точные из этих уравнений для однонаправленных волокнистых композиций. Напряжение, действующее вдоль оси ориентации волокон, растягивает волокна и матрицу на одну и ту же величину, поэтому для композиции с длинными волок- [c.263]

Хотя для однонаправленных волокнистых композиций характерны очень высокие показатели модуля упругости в одном направлении, в других направлениях они могут быть очень низкими. На практике трудно спроектировать и особенно изготовить кон- [c.266]

Рис. 8.3. Зависимость модуля Юнга (а) и модуля упругости при сдвиге (б ) однонаправленной волокнистой композиции на основе борных волокон и эпоксидной матрицы от угла 6 (Е2/Е1 = О2/О1 = 120 Фа = 0,65) [25].

Однонаправленные волокнистые композиции обладают повышенной прочностью только в одном направлении. Хаотическое распределение волокон в плоскости или создание многослойных композиций, в которых волокна в различных слоях имеют различную ориентацию, приводит к получению композиций практически изотропных в одной плоскости, т. е. с максимальной прочностью в любом направлении в этой плоскости. Если волокна распределить в трех направлениях, высокая прочность может быть достигнута во всех направлениях. Однако прочность изотропных в плоскости или объеме композиций всегда меньше продольной прочности однонаправленных композиций, хотя эта разница и несколько меньше, чем для модуля упругости. [c.274]

Одним из важнейших положительных эффектов армирования полимеров волокнистыми наполнителями являетея повышение их теплоетойкости. Это подтверждается данными, приведенными на стр. 274 и 275 [33] и на рис. 8.7 [271. Обычно теплостойкость кристаллических полимеров с эластичной аморфной фазой возрастает более резко, чем аморфных стеклообразных полимеров [701. В криеталличееких полимерах она приближается к Тпл, а в аморфных стеклообразных полимерах она только немного превышает их Т . Связь теплостойкости наполненных композиций е модулем упругости и его температурной зависимостью обсуждалась в гл. 6. Возрастание теплостойкости аморфных полимеров при введении жестких наполнителей является кажущимся, обусловленным уменьшением скорости ползучести из-за возрастания модуля упругости, а не из-за повышения полимеров. При температуре выше Тс рост вязкости композиций является решающим фактором в увеличении их деформационной устойчивости, следовательно, с возрастанием молекулярной массы и прочности адгезионных связей на границе полимер—наполнитель должна возрастать теплостойкость наполненных аморфных полимеров. Повышение теплостойкости кристаллических полимеров при наполнении связано главным образом с возрастанием их модуля упругости. [c.278]

Таким образом, в отличие от волокнистых однонаправленных композиций, имеющих только один высокий модуль упругости, [c.284]

Волокнистые композиции отличаются анизотропией свойств и обладают очень высокой прочностью и жесткостью в одном или нескольких направлениях. Для однонаправленных волокнистых композиций по их составу и свойствам компонентов могут быть рассчитаны значения всех пяти или шести независимых модулей упругости с достаточной степенью точности по сравнительно простым уравнениям. Модули упругости слоистых волокнистых композиций или композиций с хаотически распределенными волокнами могут быть также легко рассчитаны. Что же касается прочности, то она может быть предсказана очень приблизительно. Некоторые показатели прочности, в частности, продольная прочность при растяжении, определяются главным образом прочностью волокон, тогда как трансверсальная прочность при растяжении или межслойная сдвиговая прочность — свойствами матрицы. Прочность при растяжении и ударная прочность сильно зависят от длины волокон и прочности адгезионной связи волокно—матрица. Для обеспечения высокой прочности при растяжении длина волокон должна возрастать при снижении прочности адгезионной связи. Наоборот, ударная прочность обычно возрастает при уменьшении прочности связи волокно—матрица и сокращении длины волокон до определенного предела. [c.289]

Насколько различаются зависимости относительного трансверсального модуля упругости EtIEi от состава однонаправленной волокнистой композиции при гексагональной и кубической упаковках волокон EjEy = 100. [c.290]

В работах [8 ] и [9 ] представлен обзор результатов по исследованию механических свойств высокопрочных металлических волокнистых композиционных материалов. В работе [8] приведены (с. 194—195) некоторые данные об анизотропии модуля упругости Е алюминиевого сплава, армированного однонаправленными борными волокнами, и значения Е для композиций из алюминиевой матрицы, [c.132]

Саттон [28], (раооматривая перспективы создания волокнистых композиций с ориентированной структурой, где волокнами являются усы , считает, что полное упрочнение, которое можно ожидать в пределе от этого материала, зависит в основном от следующих факторов 1) сочетание механических свойств матрицы и волокон (например, модули сдвига О и упругости Е, коэффициенты Пуассона и т. д.) 2) прочности усов и их способности сохранять эту прочность во время изготовления и использования материала 3) термической стабильности усов в матрице [c.166]

Композиционные материалы состоят из металлической матрицы (чаще А1, Мя, N1, Т1 и их сплавы), упрочненной высокопрочными волокнами (волокнистые материалы) или тонкодисперсными частицами, не растворяющимися в основном металле (дисперсно-упрочненные материалы). Композиционные материалы отличаются от обычных сплавов более высокими значениями временного сопротивления и предела выносливости (на 50—100 %), модуля упругости, коэффициента жесткости ( /7) и пониженной склонностью к трещинообразо-ванию. Применение композиционных материалов повышает жесткость конструкции при одновременном снижении ее металлоемкости. Эти материалы нашли применение в конструкциях самолетов и вертолетов. Прочность композиционных (волокнистых) материалов определяется свойствами волокон матрица в основном должна перераспределять напряжения между армирующими элементами. Поэтому прочность и модуль упругости волокон должны быть значительно больше, чем матрицы. Прочность и модуль упругости композиций повышаются по мере увеличения объемного содержания волокон. Жесткие армирующие волокна воспринимают напряжения, возникающие в компо- [c.298]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...