Трансверсальная прочность

Трансверсальная прочность, сдвиг Хорошая адгезия, высокая прочность, большие удлинения. [c.135]

Прочность материала при растяжении в направлении, перпендикулярном направлению армирующих волокон (трансверсальная прочность), определяли на специально изготовленных образцах — пластинах длиной 150 мм и шириной 25 мм. Установлено, что величина трансверсальной прочности существенно зависит от состава матрицы и типа армирующих волокон (табл. 7). При исследовании изломов образцов выявлено, что разрушение композиционного материала при трансверсальном нагружении инициируется в матрице на включениях, формирующихся вследствие спонтанной очистки поверхности углеродных волокон матричным расплавом при пропитке,, т. е. вследствие взаимодействия расплава с функциональными группами па поверхности волокна. [c.380]

Механические испытания алюминиевых сплавов со специально введенными примесями, имитирующими загрязнение матрицы во время пропитки, показали, что наличие примесей приводит к резкому падению прочности и пластичности этих сплавов. Например, введение неметаллических примесей в алюминиевый сплав, содержащий 7% Mg, уменьшает его прочность с 276 (28,1 кгс/мм ) до 46 МН/м (4,7 кгс/мм ). Отсюда следует, что совершенствование технологии и оборудования для изготовления углеалюминие-вого композиционного материала, обеспечивающее получение материала с низким содержанием загрязняющих примесей, позволит изготовить углеалюминий с величиной трансверсальной прочности, соизмеримой оо значением этой характеристики для бор- [c.380]

Таблица 8 ТРАНСВЕРСАЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ

Номер образца Предел трансверсальной прочности [c.381]

Прочность связи по границе раздела волокно—матрица является важнейшим фактором, определяющим трансверсальную прочность волокнистых композиций. Продольная прочность зависит от прочности адгезионной связи только при очень малой длине волокон. [c.272]

Волокна Продольная прочность, МПа Трансверсальная прочность, МПа Прочность при сдвиге, МПа [c.273]

Продольная прочность обычно возрастает с повышением содержания волокон, а сдвиговая и трансверсальная прочности при этом часто имеют тенденцию к снижению [59]. [c.274]

Одновременно с повышением трансверсальной прочности наличие титановой фольги на внешней поверхности композиционного материала увеличивает эрозионную стойкость и улучшает условия для создания надежных соединений. [c.597]

Сопоставляя температурную кинетику трансверсальной прочности с кинетикой роста термоупругих напряжений, в некоторых случаях можно выделить температурный интервал, в котором либо прочность ниже значений напряжений, либо их отношение меньше допустимого значения коэффициента запаса прочности [9, 21 ], тогда как при конечной температуре охлаждения имеется избыточный запас прочности. Для такой [c.476]

Повышение жесткости в трансверсальном направлении приводит к уменьшению прочности, такое же влияние оказывает увеличение отношения пролет высота балки. Для материалов с высокой анизотропией свойств (а = = 50, = 150) при //Л = 15 напряже- [c.40]

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]

Трехмерноармированные материалы практически могут быть любой толщины существуют блоки размерами 200X200X450 мм и цилиндры диаметром 400 мм, длиной 900 мм и толщиной до 40 мм. Достигнутая трансверсальная прочность при растяжении этих материалов составила 300 МПа, прочность при сдвиге из опытов на кручение — 90 МПа, что превышает [c.15]

Сопоставление ряда характеристик композиционных материалов, полученных на основе обычной и вискери-зованной арматуры (табл. 7.2), свидетельствует о преимуществах применения последней для увеличения трансверсальной прочности и межслойных сдвиговых свойств характеристик и Использование вис-керизованной арматуры приводит к повышению указанных характеристик исследуемых материалов в 1,5— 2 раза по сравнению с характеристиками материалов, изготовленных на основе обычных волокон. [c.208]

Свинделс и Ларе [2081 использовали метод порошковой металлургии для получения композиционного материала на основе алюминиевого сплава, армированного одновременно двумя упроч-нителями — волокном типа борсик и нитевидными кристаллами карбида кремния. Введение нитевидных кристаллов, ориентированных в направлении, перпендикулярном к направлению волокон, позволило значительно повысить трансверсальную прочность и модуль упругости материала. [c.157]

Очевидно, что введение волокон борсик позволяет повысить прочность сплава с 26 до 80 кгс/мм , т. е. более чем в 3 раза, а модуль упругости в 2,5 раза. Однако трансверсальная прочность такого материала, как было показано ранее Прево и Крейдером [194], остается на довольно низком уровне и составляет - 24 кгс/мм . Введение 10% нитевидных кристаллов позволяет повысить ее до 31—32 кгс/мм введение 15% ориентированных кристаллов карбида кремния позволяет увеличить прочность алюминиевого сплава при отсутствии волокон борсик до 62 кгс/мм . Однако достижение таких высоких значений трансверсальной прО 158 [c.158]

В однонаправленных композиционных материалах с бесконечными волокнами сдвиговая прочность в плоскостях, параллельных плоскости ориентации волокон, очень мала, если не предпринимаются специальные меры для резкого повышения прочности сцепления волокон с матрицей. Однако даже при обработке поверхности волокон сдвиговая прочность материалов в плоскости ориентации волокон равна сдвиговой прочности пластичной матрицы. С этой точки зрения одним из важнейших особенностей композиций с короткими волокна.ми является то, что в них трудно или экономически нецелесообразно добиваться полной ориентации волокон, и поэтому в материалах даже с хорошо ориентированными волокнами имеется большое число волокон, расположенных под некоторым углом к направлению ориентации. Эти волокна затрудняют сдвиговые деформации в плоскости ориентации и повышают сдвиговую прочность материала. Они также увеличивают его трансверсальную прочность при растяжении и уменьшают тенденцию к смещению волокон вдоль действующих или возникающих растягивающих усилий [64]. [c.100]

Модуль сдвига композиции снижается при использовании армирующих волокон с модулем упругости 520 ГН/м (53 100 кгс/мм ) и выше. Максимальные значения предела прочности получены при испытаниях однонаправленных материалов, когда направления армирования и нагружения при испытаниях совяадали (а = 0). Увеличение угла а приводит к изменению характера разрушения композиционного материала при малых углах волокна вносят основной вклад в работу разрушения и прочность композиции, при больших углах материал разрушается путем сдвига по границе раздела матрицы и армирующих волокон. Среднее значение трансверсальной прочности композиции составило 34 МН/м (3,5 кгс/мм ), что значительно ни ке теоретической величины, вычисленной с учетом механизма разрушения композиции по матрице. [c.395]

Трансверсальный модуль упругости ориентированного пбли-мера обычно меньше модуля упругости неориентированного полимера Ей [238, 260, 261, 264, 2651. Понижение Ет с ростом степени ориентации значительно меньше, чем увеличение Е , так как и т-, и Ец определяются главным образом межмолекулярными связями. Однако для хрупких стеклообразных полимеров, таких как полистирол, Ет может оказаться значительно меньше Ец [266]. По-видимому, низкое значение Ет является кажущимся и обусловлено образованием трещин в направлении, параллельном ориентации. Чрезвычайно трудно получить высокоориентированные образцы такого полимера, не содержащие трещин. Результатом возникновения нежелательных микротрещин при ориентации стеклообразных хрупких полимеров является также низкая трансверсальная прочность таких полимеров. [c.122]

Обычно трансверсальная прочность композиции а т меньше, чем прочность матрицы. При этом с повышением адгезионной прочности в некоторых случаях сты может возрастать [52, 53]. Иногда при высокой адгезионной прочности волокна могут оказывать на матрицу ограничивающее воздействие (эффект стеснения ), приводящее к возрастанию биаксиальных напряжений в матрице и снижению ее удлинения при разрыве. В этом случае композиции с низкой адгезионной прочностью могут иметь более высокую (Тб2- [c.272]

Величина 0 5, в решающей степени определяется прочностью при сжатии матрицы и хотя она ниже продольной прочности при растяжении, однако значительно превышает трансверсальную прочность [3]. Ниже приведены данные о прочности при растяжении и сжатии однонаправленного эпоксидного стекловолокнита с объемной долей волокон 0,72 и разрывной прочностью матрицы меньше, чем 70 МПа [c.273]

Предполагается, что однонаправленные ленточные композиции должны обладать высокой трансверсальной прочностью. Теоретические расчеты, выполненные с использованием ЭВМ, подтверждают это предположение [96]. Однако на практике часто наблюдается низкая прочность таких композиций [97]. Если адгезионная прочность сцепления ленты с матрицей мала, то прочность композиций резко падает с увеличением концентрации лент [96]. Кроме того, даже при хорошей адгезии экспериментальные значения прочности могут быть низкими из-за того, что матрица не удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям. Для достижения высокой прочности ленточных композиций необходимо выполнение следующих условий [98] повышенная адгезия полимера к ленте пластичность и высокие значения удлинения при разрыве матрицы для сведения к минимуму влияния концентрации напряжений из-за термических напряжений, возникающих в процессе получения образцов и изделий высокие значения wit (выше определенного критического уровня) и перекрывание лент для обеспечения полной передачи напряжений от матрицы к лентам регулярное распределение лент, с тем, чтобы обеспечить размер перекрываемых участков выше критического, а также полное отсутствие пор, пустот, отслоений матрицы от лент (это условие может быть выполнено только при высокой точности технологических процессов получения композиций) прочность матрицы при растяжении и сдвиге должна быть выше ее предела текучести композиция должна разрушаться трансверсальным разрывом лент, а не разрушением при сдвиге матрицы. [c.285]

Отношение х1у характеризует минимальную долю лент, несущих нагрузку в повторяющейся системе их укладки (на рис. 8.10 отношение х1у = 1/2). Минимальное перекрывание соседних лент должно быть меньше половины ширины ленты. В композиции, изображенной на рис. 8.10, максимальная трансверсальная прочность при разрыве равна половине максимальной продольной прочности при разрыве. При достаточно большом отношении wit можно разработать такую систему укладки лент, чтобы трансвер- [c.285]

При х у = 1 уравнение (8.39) превращается в простое правило смешения. При соответствующем выборе полимерной матрицы можно получить композиции, трансверсальная разрывная прочность которых более чем в 40 раз будет превосходить прочность матрицы, причем в процессе разрушения ленты будут ломаться в продольном направлении [981. В этом особое преимущество ленточных композиций по сравнению с однонаправленными волокнистыми композициями, обладающими трансверсальной прочностью значительно меньшей, чем прочность матрицы. Ленточные композиции могут иметь прочность выше прочности слоистых композиций с перекрестной или другими формами укладки волокон. [c.286]

Было предпринято много попыток нанесения промежуточных слоев на поверхность наполнителей [114—117]. При этом в некоторых случаях достигалось довольно существенное улучшение ряда свойств. Трансверсальная прочность при разрыве однонаправленных волокнистых композиций, в которых стеклянные волокна перед введением в эпоксидную смолу.были покрыты более эластичной смолой, возросла почти в два раза [114]. Продольная [c.287]

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]

Композиционным материалам с однонаправленным и перекрестным расположением волокон, когда необходимая толщина изделия создается последовательной укладкой армирующих слоев,. присущи низкая сдвиговая и низкая трансверсальная прочность. Модуль упругости и предел прочности при межслойном сдвиге и поперечном растяжении— сжатии в таких композициях более чем на порядок отличаются от модуля Юнга и прочности в направлении армирования. В ряде случаев эта особенность может препятствовать реализации высоких прочности и жесткости композиций в конструкциях. Повышение прочности сцепления матриц с волокнами путем их поверхностной обработки способствует увеличению прочности материала при сдвиге и сжатии, но не является эффективным средством повышения упругих характеристик при этих видах нагружения. Существенное возрастание жесткости и прочности при межслойном сдвиге, а также сопротивления материала поперечному отрыву достигается созданием в нем поперечных связей. Материалы с пространственно сшитой арматурой (многослойные ткани), используют при создании стеклопластиков и органоволокнитов. Основной недостаток их — значительное искривление волокон основы, что приводит к резкому снижению характеристик механических свойств композиций в этом направлении. Для высокомодульных углеродных и борных волокон наиболее приемлема схема трехмерного армирования изотропных текстильных материалов ИТМ, при которой волокна сохраняют прямолинейность. В этом случае в разных направлениях могут быть уложены различные волокна, благодаря чему образуется многокомпонентный материал. [c.591]

Повышение трансверсальной прочности достигается в полим атрич-ных системах, например трехкомлонентной композиции, такой, как алюминий—титан—борное волокно. В этом случае при незначительном повышении плотности (на 10—-15%) удается повысить трансверсальную прочность в 2 раза. [c.597]

В настоящем разделе представлены данные, относящиеся только к началу расслоения. В табл. 3.1 приведены уровни приложенной к образцу деформации в начале расслоения слоистых композитов с укладкой ( 30 /90 )j на основе волокон и матриц нескольких типов [11]. У п. овых трех графито-эпоксидных систем с практически одинаковыми упругими свойствами и трансверсальными прочностями уровень деформации к началу расслоения по существу одинаков. В то же время система XAS/PEEK (РЕЕК — полиэфирэфиркетон) на основе термопластического связующего разрушалась при одноосном статическом нагружении без расслоения. Волокна типа XAS очень близки по свойствам к волокнам AS-4, однако термопластическая РЕЕК-мат-рица обладает по сравнению с эпоксидной гораздо большей пластичностью. Для систем с одинаковой матрицей пороговая деформация у графитопластика меньше, чем у стеклопластика на основе стекла типа S-2. Гибридные системы I и II содержат слои графитовых волокон [c.145]

Каждый из рассмотренных ВКПМ обладает своими положительными и отрицательными свойствами, но для целого ряда конструкций желательно иметь материал, обладающий комплексом свойств, присущих каждому из этих материалов. Поэтому в последние годы применяют комбинированные ВКПМ, главным образом полиармированные, т. е. такие композиции, которые содержат два или более различных армирующих элементов. В этих материалах используют преимущества каждого вида волокон [71]. Например, сочетание борных, углеродных и стеклянных волокон с полимерным связующим расширяет диапазон их свойств, т. е. одновременно с высокими значениями прочности и упругости эти материалы имеют высокую ударную вязкость, более низкую стоимость. Иногда прочность высокомодульных углеродных волокон недостаточна, тогда материал модифицируется путем их частичной замены более прочными стеклянными волокнами. Иногда волокна бора закрепляют друг относительно друга стеклянными или углеродными волокнами. Весьма распространенной является композиция бор—алюминий. Так, трансверсальная прочность такого материала повышается в два-три раза. В композициях, состоящих из борных волокон, алюминия и полимера, возрастает модуль сдвига кроме того, упрощаются методы соединения и сборки узлов конструкций. [c.12]

Для стадии разогрева и охлаждения получаются такие же формулы, что и при решении соответствующей линейной термоупругой задачи, но с заменой напряжений, деформаций и перемещений на их дифференциалы и с заменой ДГ на с1Т (упругогипоупругая аналогия). В итоге искомые величины выражаются как интегралы по температуре, причем температурные зависимости характеристик входят в подынтегральные выражения. Для стадии охлаждения важно сопоставление температурной кинетики радиальных напряжений и трансверсальной прочности. [c.471]

На основе ткани многослойного плетения могут быть изготовлены изделия с максимальной толщиной в несколько десятков миллиметров технологические трудности резко возрастают с толщиной. Более толстостенные изделия могут быть получены, если армирующий каркас создается системой трех нитей. Несколько возможных способов создания такого каркаса описано в работе [101 ]. Наиболее проста прошивка тканых или слоистых материалов. Однако эти схемы сохраняют ряд недостатков материалов с тканой арматурой, связанных с искривлением армирующих волокон. В стадии разработки находится технология материалов, созданных системой трех нитей. Разработаны способы получения пространственно-сшитых материалов и крунногабаритных изделий на основе трех прямых нитей, достигнута [101 ] трансверсальная прочность при растяжении Пг = 300МН/м . Пригодны любые непрерывные волокна, в том числе стекло-, боро- и углеволокно. [c.23]

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]

Модифицирование волокон. Повышению сопротивляемости сдвигу и прочности на отрыв в трансверсальном направлении уделяется большое внимание. Одним из способов повышения зтих характеристик является улучшение взаимодействия между волокном и матрицей, что достигается мо-днфицированием армирующих воло- [c.8]

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]

Композиционные материалы на основе системы двух нитей целесообразно изготовлять из различных по механическим свойствам армирующих волокон. Высокомодульнь]е углеродные или борные волокна могут быть расположены в направлении утка и частично в направлении основы. Арматуру, искривленную в направлении основы, изготовляют из стекловолокна. При таком комбинировании разных волокон можно значительно повысить жесткость и прочность в направлении основы и утка без заметного снижения прочности на отрыв в трансверсальном направлении и сопротивляемости сдвигу. Хороший эффект в повышении монолитности и надежности таких структур достигается также за счет модифицирования волокон 34]. [c.12]

Прессование полуфабрикатов проводилось при давлении (до 4—6 МПа), значительно превышающем давление прессования обычных угле-, боро- и стеклопластиков, что обусловлено необходимостью уплотнения материала и снижения пористости. Отклонения давления прессования от указанного значения могут быть причиной большой пористости или разрушения волокон нитевидными кристаллами. Температурный режим получения материалов на основе вискернзрванных волокон соответствовал температурному режиму, принятому для эпоксидного связующего. Технология получения рассматриваемого класса материалов в значительно большей степени, чем получение других материалов, определяет их структуру и свойства. Обусловлено это тем, что материалы, изготовленные на основе вискеризован-ных волокон или тканей, имеют основную арматуру — волокна или ткань и вспомогательную — кристаллы — предназначенную для улучшения сдвиговых свойств и прочности на отрыв в трансверсальном направлении. Указанные свойства определяются характером расположения нитевидных кристаллов. Последние могут распределяться хаотически во всем объеме материала или только в трансверсальных плоскостях, что определяется способом вискернзации и технологией получения материалов. Хаотическое распределение кристаллов во всел объеме является наиболее приемлемым способом одновременного повышения сдвиговых свойств материала во всех трех плоскостях. Модули сдвига в этом [c.202]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...