Сдвиговая прочность

Для того, чтобы понять этот процесс, необходимо знать различие между твердым и жидким состоянием. Как показано на рис, 22, твердое тело имеет определенную форму и объем, обладает прочностью и пластичностью. Жидкости тоже имеют определенный объем, но, обладая малой сдвиговой прочностью, мог)т приобретать форму сосуда и могут течь. Таким образом, главное различие твердого и жидкого состояний заключается в изменении текучести [16]. Текучесть определяется скоростью деформации тела под воздействием приложенной к нему статической силы сдвига. [c.40]

Таблица 6. 2. Сдвиговая прочность адгезионной связи различных материалов при трении по стали ШХ-15 [6]

Кручение пластинок с выемкой по торцовым поверхностям может осуществляться при поперечном сечении ее рабочей части, выполненной в форме круга, кольца и квадрата. Наиболее приемлемым с точки зрения характера распределения касательных напряжений является сечение в виде кольца. Но процесс его изготовления намного сложнее, чем изготовление квадратного сечения. Значительные трудности возникают при обработке боро-, органо-и углепластиков. Кроме того, в местах выемки и сверления по наружным поверхностям наблюдается повреждение структуры материала. Пределы прочности при сдвиге таких образцов для большинства исследованных композиционных материалов оказываются ниже, чем значения, полученные на образцах с рабочей частью в форме квадрата (табл. 2.10). Технология изготовления последних весьма проста, не требует специальных инструментов и приспособлений. Однако размеры поперечного сечения квадрата, как показывают исследования, оказывают заметное влияние на сдвиговую прочность. [c.47]

Портнов Г. Г. Влияние низкой сдвиговой прочности полимерного слоя на несущую способность труб из стеклопластиков. — Механика полимеров, 1967, № 3, с,. 553—556. [c.220]

Независимо от уже имевшихся количественных оценок некоторые исследователи указывали, что свойства композитных материалов должны зависеть от того, насколько поверхности раздела отличаются по свойствам от матрицы и волокна. Купер и Келли [13], например, делят характеристики композитного материала на те, которые определяются в основном прочностью поверхности раздела при растяжении о , и те, которые определяются сдвиговой прочностью Тг. В числе характеристик, определяемых прочностью поверхности раздела при растяжении, авторы называют поперечную прочность, прочность на сжатие и сопротивление распространению трещины в процессе расслаивания при испытании на растяжение. К характеристикам, которые определяются в основном сдвиговой прочностью, относятся критическая длина волокна (длина передачи нагрузки), характер разрушения при вытягивании волокон и деформация матрицы в изломе. Теория Купера и Келли будет рассмотрена ниже. [c.19]

Сдвиговую прочность поверхности раздела измеряют также на образцах, содержащих одно волокно (или пруток), заделанное в цилиндр из материала матрицы затем волокно вытягивают из цилиндра путем приложения осевого растягивающего усилия (рис. 20). Это, по-видимому, наиболее распространенный тип испытаний, особенно для композитов с металлической матрицей. Сторонники таких испытаний ссылаются на большое сходство геометрических условий и внутренних напряжений, существующих в образце и в реальных композитах. [c.71]

Здесь эффективная прочность поверхности раздела при сдвиге т характеризует изменение сдвиговой прочности в результате пластической деформации (или критические сдвиговые напряжения, необходимые для преодоления трения скольжения). [c.144]

Здесь 01 — прочность композита в продольном направлении (т. е. при 0=0°), Тм —сдвиговая прочность матрицы, а Ом —прочность матрицы при растяжении в стесненных условиях. Аналогичный набор уравнений может быть получен и для деформации разрушения [22]. Общий вид зависимости ак от 9, согласно теориям предела прочности и предельной деформации, приведен на рис. 1. [c.188]

Рис. 2. Зависимость прочности композита от направления нагружения для различных значений сдвиговой прочности т.

Прямые методы. На рис. 7-1 приведена схема широко применяемого метода измерения сдвиговой прочности сцепления [139]. Испытания проводятся следующим образом после нанесения покрытия на нагрйтый образец удаляют стопорные винты и измеряют предел прочности на сдвиг на прессе, оборудованном соответствующим устройством для приложения нагрузки. [c.171]

Конечное время, необходимое для фазового перехода, и образующаяся многоволновая структура ударной волны также приводят к тому, что волна, на которой закапчивается переход Fe< )- -Fe начинает затухать раньше, чем это следует из простейших соображений, связанных с анализом только ударной адиабаты. В частности, сдвиговая прочность, определяемая девиа-тором т, приводит i более раннему началу ослабления ударной волны, чем это следует из чисто гидродинамической модели, так как упругая волна разгрузки имеет большую скорость, чем пластическая волна разгрузки. [c.280]

На рис. 20.7.3 приведена фотография разорванного образца из однонаправленного углепластика. Видно, что короткие поперечные разрывы разделяются длинными продольными трещинами и схема пучка, описанная в 20.4, может быть применена лишь с большой натяжкой. Таким образом, прочность однонаправленного композита даже при растяжении в значительной мере определяется сдвиговой прочностью матрицы и прочностью адгезии, которую в свою очередь можно характеризовать критическим коэффициентом интенсивности Кц с- Определение прочности матрицы на сдвиг обычно производят путем опыта на изгиб [c.704]

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]

Зависимость прочности при сдвиге от указанного технологического фактора четко не обнаруживается — в случае равномерного распределения волокон имеет место заметное повышение ее значений, а при неравномерной укладке — некоторое снижение (см. табл. 6.6, тип 1 и 2). Наибольшее влияние на эту характеристику оказывает тип матрицы. Композиционные материалы с пироуглеродной матрицей имеют значительно большие показатели сдвиговой прочности, чем материалы на основе пековой матрицы (см. тип 1А и 3). Усложнение трехмерной структуры армирования способствует повышению их межслойной [c.178]

Межслойная сдвиговая прочность композиционных материалов, изго-говленных на основе внекери-зованных волокон, как н характеристики в направлении армирования, в значительной степени определяется свойствами волокон. Это следует из табл. 7.6, где приведены свойства при изгибе эпоксидных и полиамидных углепластиков на основе волокон Модмор I и Торнел 50, вискеризованных нитевидными кристаллами одного типа. Сдвиговая прочность углепластиков на основе полиамидных связующих существенно ниже, чем на основе эпоксидных. [c.212]

Материалы на основе углеродных волокон, вискеризованных нитевидными кристаллами карбида кремния, и эпоксидных, а также полиамидных связующих описаны в работах [19, 20, 25]. Использование указанных волокон в материалах, как показано в работе [102], приводит к резкому увеличению прочности на сдвиг, причем возрастание сдвиговой прочности пропорционально объемному содержанию нитевидных кристаллов. Влияние содержания нитевидных кристаллов на некоторые свойства при изгибе углепластиков, изготовленных на основе эпоксидного связующего Эпон 828, характеризуют данные, приведенные в табл. 7.7. Для межслойной сдвиговой прочности эти данные во многом условны. Они получены методом трехточечного изгиба образцов при //л = 3 и не характеризуют фак- [c.215]

Купер и Келли 6] выделили среди механических свойств композитов те, которые зависят от прочности поверхности раздела при растяжении о,, и те, которые зависят от сдвиговой прочности Тг. Они пришли к выводу, что для условий продольного растягивающего нагружения прочность поверхности раздела при растяжении не критична, а сдвиго вая прочность поверхности раздела определяет следующие свойства [c.141]

Другой возможный подход — феноменологический — позволяет лишь косвенно (впрочем, как и все остальные механизмы разрушения) исследовать случай разрушения по поверхности раздела. В теориях такого типа характеристики разрушения по пове рхно-сти раздела определяются только через экспериментальные данные по прочности композита, которые необходимо ввести в аналитические решения. Формулировка этих теорий требует, чтобы при лродольной и поперечной ориентациях нагружения теоретические значения прочности согласовывались с экспериментальными. Предсказываемые теорией значения прочности для промежуточных значений углов между осью волокон и направлением нагружения зависят от экспериментальных данных по продольной, поперечной и сдвиговой прочности композита, независимо от механизма его разрушения. [c.186]

Для решения этих уравнений и определения зависимости Г7к= =/(0) необходимы экспериментальные значения продольной, поперечной и сдвиговой прочности композита при сжатии и растяжении. Теория не предполагает определенного механизма разрушения влияние поверхности раздела на прочность при внеосном растяжении может быть учтено лишь косвенно — с помощью экспериментальных данных для О и 90°, а форма кривой при значениях углов, близких к 45°, определяется в основном сдвиговой прочностью композита и величиной недиагональных членов тензора Fij. Цай и By показали, что с теорией хорошо согласуются экспериментальные данные по прочности однонаправленных углепластиков при внеосном нагружении, но для других композитов или более сложных видов напряженного состояния теория не проверялась., , [c.191]

Вообще говоря, поле напряжений у вершины трещины в анизотропной пластине включает составляющие Ki п Ки- Однако в настоящее время испытания проводят, как правило, при ориентациях, исключающих одну из этих составляющих это прежде всего относится к ортотропным материалам, которые ориентируют таким образом, чтобы нагрузка была параллельна одной главной оси, а трещина—другой. В таких условиях значительная анизотропия, свойственная некоторым композитам, может привести к явлениям, не наблюдающимся у обычных металлов. Так, при растяжении образцов с направленным расположением упрочнителя часто наблюдают продольное расщепление (рис, 8). Его может и не быть, если поперечная и сдвиговая прочности достаточно высоки [5] тем не менее, этот возможный тип разрушения материалов необходимо учитывать. Кроме того, приложение одноосных растягивающих напряжений к образцу с поперечным расположением слоев приводит к появлению локальных межслоевых напряжений т,2у и нормальных напряжений Ozzt перпендикулярных плоскости образца [35], что показано на рис. 9. Ориентация и значения величин Он и Тгу зависят от порядка укладки слоев, упругих постоянных каждого слоя и величины продольной деформации. Значительные межслоевые растягивающие а г. и сдвиговые х у напряжения могут привести к расслаиванию [11, 35], которое опять-таки является особенностью анизотропных слоистых материалов. Последний пример относится к поведению материала с поверхностными трещинами. В изотропных материалах трещина распространяется, как правило, в своей исходной плоскости (рис. 10, а). У слоистых материалов прочность связи между слоями обычно мала, и они обнаруживают тенденцию к расслаиванию по глубинным плоскостям (рис. 10,6). Три этих простых примера приведены здесь, чтобы проиллюстрировать некоторые из различий между гомогенными изотропными материала- [c.276]

В первую очередь рассмотрим разрушение путем отрыва в случае, когда трендина перпендикулярна волокнам. В однонаправленно армированных композитах с полимерной матрицей этот тип разрушения бывает получить нелегко, поскольку их склонность к продольному расщеплению велика. В композитах с металлической матрицей отношение прочности при поперечном растяжении к сдвиговой прочности не столь велико, и трещинам приходится распространяться поперек волокон. В композитах (как с полимерной, так и с металлической матрицей), где упрочнитель ориентирован в нескольких нанравлениях, трещина часто вынуждена распространяться в направлении, перпендикулярном главным осям ортотропии, а они обычно совпадают с направлением одного или многих слоев волокон. Значит, при распространении трещины разрушаются волокна. [c.279]

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]

Образец Краевой угол 0, Поверхностное натяжение расплава, у , Дж/м2 Энергия поверхности раздела Ni-AljOg ж. т Дж/Mi Работа адгезии Дж/м 2 Сдвиговая прочность Ni-AlaOg, кГ/ММ2 Тип разрушения [c.325]

На рис. 16 показаны образцы, которые используются для непосредственного определения прочности сцепления волокна и смолы при сдвиге и при отрыве по поверхности раздела. Образец для определения прочности сцепления имеет постоянное поперечное сечение, а образец для определения прочности сцепления при отрыве — уменьшенное поперечное сечение. Браутман [ill] использовал эти модели для измерения прочности сцепления в эпоксидных боропластиках. Он обнаружил, что прочность сцепления при отрыве саста1вляет примерно 0,56 кгс/мад , а сдвиговая прочность — около 5,6 игс/мм , т. е. в 10 раз больше. [c.56]

Браутман [11] исследовал влияние различных обработок волокон на адгезионную прочность. Устано1влено, что сдвиговая прочность композита, который армирован обработанными волокнами, [c.56]

К косвенным методам определения адгезионной прочности на поверхности раздела относятся испытания материала на прочность при межслойном сдвиге и растяжении в поперечном направлении. Данные о прочности композитов при межслойном сдвиге-приведены в работах [ЙО, 27]. Установлено, что микроструктура волокна с учетом его модуля упругости и метода обработки поверхности влияет на межслойную сдвиговую прочность материалЭ и, следовательно, на адгезионную прочность. Зависимость прочности композита при межслойном сдвиге от модуля упругости необработанного волокна изучена Гоаном и Прозеном 27]. [c.57]

Поры оказывают значительиое влияние на прочность композита при межслойнам едвиге и продольном сжатии (рис. 33,а и б). Как уже отмечалось, межслойная сдвиговая прочность достаточно хорошо характеризует прочность адгезионного соединения на поверхности раздела. Так как при iyвeличeнии пористости композита эта прочность снижается, то возможно ослабление граничной адгезии из-за наличия пор. Это подтверждается также исследованиями Петкера [[(58]. [c.76]

Изучалась температурная зависимость прочности ко<мпозита при межслойном сдвиге. Как видно из рис. 34, межслойная сдвиговая прочность остается почти неизменной в интервале температур от —54 до 82 °С. Когда температура достигает 177 °С, прочность снижается почти до нуля. Следует отметить, что адгезионная связь, судя по результатам измерения прочности при межслойном сдвиге, продольном сжатии и статическом изгибе, не чувствительна к нагреву до температуры, вдвое меньшей, чем температура отверждения композита. При более высокой температуре адгезия на поверхности раздела постепенно ослабевает. Испытания на предел проч1ности при продольном сжатии и межслойном сдвиге указывают на аналогичное поведение. [c.76]

В работе [31] электрохимический метод использовался также для определения пористости волокна и типа (]зункциональных групп на его поверхности. По скорости изменения электрического заряда после возникновения скачка потенциала можно в какой-то мере судить о пористости волокна, однако этот параметр не связан со сдвиговой прочностью композита. Наличие функциональных групп на поверхности можно установить только для обработанного волокна ourtaulds путем определения электрического заряда при восстановлении поверхностных групп, которое сводится к простому переносу электронов и обнаруживается с помощью усиленного сигнала электронного спинового резонанса. В случае волокна Gourtauldsi добавление одного электрона соответствует содержа- [c.255]

В эпоксидном углепластике растягивающие напряжения в смоле составляют 1,8 кгс/мм . Теоретически касательные напряжения вдоль оси волокна максимальны на его концах и равны нулю в середине. При испытаниях композита на сдвиг методом короткой балки наибольшие касательные напряжения возникают на концах волокна. Так как на поверхности раздела уже действуют касательные напряжения, нагрузка в момент разрушения таких образцов будет меньше, чем у образцов, в которых внутренние напряжения отсутствуют. Поэтому сдвиговая прочность композита ниже из-за появления касательных напряжений вдоль оси волокна, вызванных разл ичием коэффициентов линейного расширения волокна и смолы. [c.262]

Композиты, армированные необработанными графитовыми волокнами, имели низкую прочность на сдвиг. Судя по прочностным характеристикам этих материалов при комнаткой температуре, поверхность раздела в них, очевидно, не сразу подвергается разрушающему действию воды в процессе кипячёния. Обработка поверхности графитовых волокон способствует повышению сдвиговой прочности композита, которая уменьшается при комнатной температуре после кипячения в воде в течение 2 ч (разд. III). Это указывает на то, что поверхностная энергия волокна после его обработки возрастает. [c.265]

Гоан и Прозен [41], исследуя влияние разных обработок поверхности, волокон на сдвиговую прочность композитов, устано- [c.267]

По. данным Херрика [48], присутствие карбоксильных групп на поверхности необработанных, окисленных в НЫОз и обработанных водородом волокон оказывает влияние на сдвиговую прочность композита. Из табл. 21 йиДно, что как увеличение реакционноспособных функциональных групп на поверхности волокна, так и увеличение его удельной поверхности приводит к повышению прочности композита н а сдвиг. [c.268]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...