Расслоение при растяжении

Композиционные материалы будут полностью устойчивы при растяжении по крайней мере до тех пор, пока не будет достигнуто состояние неустойчивого разрушения на микроуровне (расслоение по границе волокна и матрицы, [c.19]

Результаты испытаний по определению характеристик механических свойств бороалюминия при растяжении вдоль волокон приведены в табл. 8.2. На ряде образцов наблюдался подрост трещины, стартовавшей из области перехода сечений, перпендикулярно продольной оси образца, расслоение вдоль волокон и основной долом происходили уже в захватной части образца. Такой характер разрушения обусловлен концентрацией касательных напряжений в области изменения сечения. Результаты испытаний таких образцов не учитывались. Разрушающие напряжения и деформации определялись по максимальной нагрузке, модуль упругости — по углу наклона диаграммы деформирования на линейном участке. Отметим, что существенный разброс значений прочности является характерной особенностью волокнистых композитов с высокой степенью армирования — поданным [1], коэффициент вариации прочности бороалюминия может достигать 21...23 % при объемном содержании волокон 54 %. [c.234]

Разрушения возникали не из-за недостаточного уровня свойств при растяжении применяемых в судостроении сталей и не от таких дефектов, как расслоения, включения и т. д. [c.408]

Влияние укладки на деформацию образца, при которой начинается расслоение, в табл. 3.2 можно проследить для квазиизотропного композита и композита с укладкой ( 26°/90°) (первые девять строк). Первые три квазиизотропных образца при растяжении характеризуются разными пороговыми деформациями [четвертый образец (0°/90°/ 45°) деформировался сжатием]. Следующая группа из трех квазиизотропных образцов (7—9), изученная в другой работе, характеризуется пороговыми деформациями, близкими к их значениям для образцов 1—3, хотя можно отметить небольшое, но заметное различие между обеими группами образцов. Такое же влияние укладки существует для образцов ( 26 /90°)j и (26°/-2б2/26°/90°) , у которых пороговые деформации различаются довольно значительно. [c.146]

Межслойное касательное напряжение также вызывает расслоение, однако разрушение от межслойного сдвига всегда происходит не без влияния межслойного нормального напряжения, механизм действия которого совместно с касательным напряжением еще не совсем понятен. В табл. 3.3 приведены деформации в начале расслоения вследствие одновременного действия межслойных касательного и нормального напряжений. Образцы 1 и 5 расслаивались как при растяжении, так и при сжатии с разными пороговыми деформациями. Некоторые образцы расслаивались только при сжатии. Подробности, касающиеся начала расслоения, включая методику его прогнозирования, представлены в разд. 3.4. [c.148]

Предполагается, что расслоение происходит по поверхности раздела, где, согласно расчету, развивается наибольшее межслойное напряжение. Это предположение справедливо, если в образце нет зоны возмущенного напряженного состояния, связанной с повреждением, возникающим до начала расслоения. Рис. 3.9—3.19 — это микрофотографии образцов после расслоения. Расслоение от приложенного к образцу одноосного сжатия показано на рис. 3.9—3.13, а от растяжения — на рис. 3.14—3.18. Расслоение при сжатии образцов с укладками (0°/90°/ 45°)j и (0°/90з°/ 45°) (рис. 3.9и 3.10) происходит в срединной плоскости, где — единственная не равная нулю компонента [c.148]

Однако при растяжении (рис. 3.14—3.18) расслоению большинства слоистых композитов, особенно содержащих слои 90°, предшествует появление ряда трансверсальных трещин. Вследствие этого положение области расслоения оказывается не столь четко определенным, как при сжатии. Траектория расслоения в осевом направлении сильно изменчива и зависит от размера и расположения трансверсальных трещин, типа слоистого композита, вида материалов арматуры и матрицы, образующих композит. Расслоение слоистых композитов [c.150]

Уравнение (5) не учитывает влияния трансверсального растрескивания. Если снижение жесткости в результате трансверсального растрескивания значительно, как обычно бывает при растяжении большинства слоистых композитов до расслоения, то необходима коррекция Е. [c.179]

Снижение прочности оказывается более сильным в тех слоистых композитах, которые не содержали слоев с ориентацией 0°. На рис. 3.47 показаны расчетная и экспериментальная кривые деформирования боро-эпоксидного перекрестно армированного слоистого композита ( 30°) [35]. Расчетная кривая хорошо согласуется с экспериментальной, однако наблюдаемое предельное напряжение составляет всего около половины расчетного. Такое расхождение между расчетом и экспериментом связано в основном с существованием высокого межслойного касательного напряжения на поверхности разделов слоев 30°/- 30°. Аналогичное снижение прочности обнаружено и у графито-эпоксидного слоистого композита ( 30°/90°) [11]. При нагружении сжатием влияние расслоения может быть значительно более сильным, чем при растяжении. [c.182]

ДП,УП/ - повышение прочности в результате инверсии пакетов слоев д — отношение нагрузки начала расслоения у свободной фомки к разрушающей нагрузке и Е, — расчетный и измеренный модули упругости П/ — прочность при растяжении К" , и / l — коэффициенты вариации прочности и модуля упругости соответственно. [c.311]

Для оценки возможности преждевременного расслоения слоистого композита при определенном уровне нагрузки целесообразно сравнить действующее активное напряжение г,, с межслойным напряжением oJ . Использование кривых, подобных приведенным на рис. 5.7, для этого случая не всегда удобно, так как для определения по заданной деформации требуется расчет модуля Юнга композита. при каждом значении угла в. Качественное изменение хода кривых max/g. из-за инверсии слоев наблюдается у гибридного композита, состоящего из трех пакетов слоев (рис. 5.8). На рис. 5.9 представлены корреляционно-регрессионные зависимости прочности рассматриваемых гибридных композитов при растяжении, построенные на основании экспериментальных значений. Для выявления значимости влияния инверсии слоев перед построением корреляционно-регрессионных [c.318]

Поверхность проволоки должна быть чистой, гладкой, без плен, трещин,, раковин, расслоения, вмятин и царапни. Проволока должна иметь предел прочности при растяжении для марки Л62 мягкой при диаметре 0,1—0,5 мм-не менее 30 кг/мм , при диаметре 0,55—1,0 мм не менее 35 кг/мм , ири диаметре 5,0—12 мм не менее 32 кг/мм . [c.153]

На подвергаемой тепловому воздействию поверхности по мере прогрева образцов происходит отслаивание волокон, приводящее к полному расслоению материала. Остаточная прочность материала при растяжении составляет 18,0 кгс/мм (среднее арифметическое значение), т. е. материал сохраняет достаточную для практического применения прочность (рис. 26). [c.50]

Взаимодействие трещин может приводить к эффектам которые нельзя объяснить, оставаясь в рамках модели сплошного тела. В статье [43] показано, что при растяжении тела с периодической системой трещин, изображенной на рис. 2.2, коэффициенты интенсивности напряжений для трещин, параллельных направлению растяжения тела, могут оказаться больше, чем те же коэффициенты для трещин, ориентированных в перпендикулярном направлении. Это связано с тем, что продольные трещины находятся в поле больших растягивающих напряжений, наведенном поперечными трещинами. В результате может произойти продольное расслоение тела. [c.56]

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]

Разработан ряд прямых методов измерения характеристик напряженного состояния на поверхности раздела и адгезионной прочности. Поляризационно-оптический метод волокнистых включений наиболее надежен при определении локальной концентрации напряжений. Испытания методом выдергивания волокон из матрицы пригодны для измерения средней прочности адгезионного соединения, а методы оценки энергии разрушения — для определения начала расслоения у концов волокна. Прочность адгезионной связи можно установить по результатам испытаний композитов на сдвиг и поперечное растяжение. Динамический модуль упругости и (или) логарифмический декремент затухания колебаний применяются для определения нарушения адгезионного соединения. Динамические методы испытаний и методы короткой балки при испытаниях на сдвиг обычно пригодны для контроля качественной оценки прочности адгезионного соединения и определения влияния на нее окружающей среды. [c.83]

В работе [11] показано, что трансверсальное растрескивание заметно влияет на поведение стекло-эпоксидного слоистого композита S-2/934 ( 30 /90 ) . Причина выбора именно этой укладки состояла в том, что экспериментально определенная деформация в начале расслоения составляла примерно 1/3 расчетной в случае растяжения и хорошо совпадала с ней при нагружении сжатием. При сжатии этот слоистый композит расслаивался под действием по поверхностям раздела 30°/-30°. На ранних стадиях расслоения при растяжении между трансверсальными трещинами образовывался ряд изолированных областей расслоения в срединной плоскости или внутри пакета слоев 90°. В отличие от графито-эпоксидного композита расслоение по поверхности раздела -30°/90° не было обнаружено. На рис. 3.42 приведена типичная микрофотография, показывающая расслоение. Полученный результат указывает, что причиной расслоения было а , поскольку другие компоненты межслойного напряжения в срединной плоскости равны нулю. Осевая и поперечная деформации, представленные на рис. 3.43, определены методом, описанным в [c.176]

Результаты, полученные для рассмотренных зернистого или однонаправленного композита при растяжении вдоль волокон, можно распространить на более общие случаи армирования, нагружения и трещинообразования. Пусть в образце из однонаправленного композита имеется разрез, составляющий угол 9 с направлением волокон. В первом приближении такой случай приведем к основному с характерным размером трещины /о sin 9. После расслоения первых волокон у фронта разреза ситуация уже мало отличается от рассмотренной ранее (см. рис. 4.9). Переход от внутренней дисковой трещины к краевым трещинам, сквозным трещинам в условиях номинального плоского напряженного состояния или плоской деформации требует лишь небольшой модификации формул, а многие оценки порядка величин остаются без изменений. [c.159]

Фойе и Бейкер [2] опубликовали данные об усталости слоистых эпоксидных боропластиков при растяжении, которые обнаружили поразительную зависимость от последовательности укладки слоев. Испытанные образцы представляли собой перекрестно армированные слоистые композиты со структурой [ 15°, 45° , в которых положения групп слоев 15° и 45° взаимозаменялись, в то время как симметрия относительно центральной плоскости композита всегда сохранялась. Эти данные представлены на рис. 1.6. Эксперимент показал, что образец из наименее прочного слоистого композита подвергся обширному расслоению, начавшемуся на свободных кромках. [c.21]

Вернемся к рассмотрению поставленного выше вопроса относи- тельно точного определения поверхности раздела в образце из эпоксидного углепластика [ 25°/90°] (на основе композиции As-3501-06), по которой происходит расслоение при осевом растяжении. Теперь можно сделать вывод, что первое расслоение произойдет по срединной плоскости слоистого композита. На зтой плоскости происходит расслоение путем нормального отрыва (типа I), и связанная с ним величина согласно данным эксперимента (табл. 2.1), составляет примерно 175 Дж/м . Расслоение смешанного типа происходит по поверхности раздела —25°/90° при расчетном отношении Gjjj/Gj, равном 0,8 соответствующее значение О , согласно оценке, превышает 230 Дж/м . [c.114]

Рис. 3.14. Микрофотография, показывающая расслоение (D) в образце графитоэпоксидного слоистого композита ТЗОО/5208 ( 30°/90°)5 при растяжении, а — расслоение по поверхности раздела -30°/90° б — по срединной плоскости.

Рис. 3.17. Микрофотография, показывающая расслоение (D) в образце графито-стекло-эпоксидного слоистого композита ТЗОО, S-2/1034 (Gr 302/G190 ) при растяжении. В осиовном расслоение происходит вблизи срединной плоскости.

Рис. 3.20. Микрофотографии и картины ультразвукового С-сканированид, показывающие трещины и расслоение в образце графито-эпоксидного слоистого композит ТЗОО/5208 (0°/ 45°/90 )j при растяжении. Светлая область на ультразвуковых кар тинах — расслоение.

Рис. 3.33. Расчетные и экспериментальные значения напряжения в начале расслоения для графито-эпоксидного слоистого композита ТЗОО/5208 [ 30°) /90°] при растяжении. Сплошная линия — критерий разрушения по эф ктивному напряжению [уравнение (2)] штриховая линия — критерий максимального напряжения I — экспериментальные данные.

Как указывалось в предыдущем разделе, трансверсальное растрескивание при растяжении в большинстве случаев олережает расслоение. Экспериментальное наблюдение расслоения показывает, что трансверсальная трещина оказывает сильное влияние на порог расслоения и зону его возникновения. Оказалось, что порог расслоения меняется в соответствии с размером (длиной) трансверсальной трещины. В общем, чем длиннее трещина, тем меньшее напряжение требуется для начала расслоения. Поскольку образование (зарождение и рост) трансверсальных трещин определяется различными факторами, такими, как свойства компонентов композита, наличие остаточных технологических напряжений, толщина слоя, слоистая структура, включая последовательность укладки слоев, далее мы будем обсуждать эту проблему исходя из ограниченной информации, полученной в экспериментах. [c.172]

Рис. 3.40. Микрофотография и ультразвуковые картины (С-сканирование), показывающие трещины и расслоение в образце графито-эпоксидного слоистого композита ТЗОО/5208 (0°/ 45°/90 при растяжении. Светлые области иа ультразвуковых картинах — расслоение. Уровни нагружения 168 (в) и 202 (б) МПа.

Снижение прочности в результате расслоения зависит от площади расслоения и вида нагружения конкретного слоистого композита. В табл. 3.8 приведена прочность при растяжении квазиизотропных слоистых композитов с разными последовательностями укладки слоев. Первые три тип композитов обнаруживают сильное расслоение до наступления полного разрушения, четвертый (0°/90°/ 45°) разрушается без признаков расслоения. Прочность нерасслоенного слои- [c.179]

В табл. 3.9 приведены результаты испытаний на начало расслоения графито-эпоксидных слоистых композитов ТЗОО/5208 с разными схемами армирования и укладками. Пороговые деформации определялись методом акустической змиссии как средние по четырем образцам. Усиленные образцы с первыми шестью укладками не расслаивались до полного разрушения, однако все образцы с последними тремя укладками, для которых характерны более высокие значения а , расслоились до исчерпания запаса прочности при растяжении. Деформация, соответствующая началу расслоения, увеличивается у всех трех [c.187]

В главе обсуждаются экспериментальные методы оценки меж-слойного разрушения композитов. Кроме классического метода испытания на сдвиг с помощью короткой балки представлен ряд методов, основанных на подходах линейно-упругой механики разрушения методы двойной консольной балки, расслоения кромки при растяжении, изгиба балки с надрезом на конце, растяжения составного образца с одинарной и двойной накладками, растяжения полосы с косоугольным центральным надрезом. Каждый метод обсуждается с позиций сопротивления материалов. Такого рода подход прцемлем ввиду сложной природы композитов. Кроме того, в главе обсуждается взаимосвязь между основными экспериментальными даш1ыми и конструкционными свойствами композитов, в том числе рассматриваются критерий разрушения смешанного типа и параметрический анализ, включающий одномерную модель расслоения при выпучивании для оценки взаимосвязи между характеристиками материала и его конструкционными свойствами. Рассмотрены также соотношения между основными показателями свойств полимерного связующего и поведением материала матрицы in situ в составе композита. [c.193]

Наличие подложки обеспечивает слюдиниту более высокий предел прочности при,растяжении и предохраняет материал при различных технологических операциях от расслаивания. В отличие от гибкого миканита все марки гибкого слюдинита спрессованы при нагреве. Слюдинит не должен иметь трещин, расслоений, разрывов слюдинитовой бумаги и посторонних включений, кроме точечных включений, обусловленных минеральными включениями слюды мусковит. У оклеенного слюдинита стеклопод-ложка не должна отслаиваться на поверхности не должно быть морщин и складок, выходяших по толщине за пределы допускаемых отклонений в отдельных точках. Проверку на расслаи-ваемость проводят путем нарезки слюдинита на пластинки прямоугольной формы размером 100x5 мм, при этом полоски не должны расслаиваться более чем на 25% по их длине. В отличие от гибких миканитов и стекломиканитов гибкие слюдиниты характеризуются значительно меньшими допусками по толщине и более высоким пробивным напряжением. Нормируемые средние значения пр и t/np в отдельных точках даны в табл. 19.21 и 19.22. Значения р приведены в табл. 19.7. [c.160]

При нагружении вдоль армирующего наполнителя раскрытие мелких удлиненных трещин в слоях с поперечным расположением волокон наблюдается в основном около границы слоев с ортогональным расположением арматуры. При более высоких напряжениях (0,8—-0,9 Ствр) заметно дальнейшее раскрытие этих трещин до величины 10—30 ik и расслоение между волокнами в слоях с продольной арматурой. Разрушения располагаются практически равномерно по всей боковой поверхности за исключением областей, близких к торцам образца при сжатии и закруглению при растяжении. [c.12]

Вид разрушения при растяжении зависит от направления действия внешней нагрузки относительно армирующих волокон и от типа укладки арматуры. Однонаправленные композиты при нагружении в направлении армирования разрушаются от разрыва армирующих волокон, что сопровождается появлением поперечных трещин разрыва и продольных трещнн сдвига и расслоением в полимерной матрице. При увеличении угла нагружения к направлению армирующих волокон вид разрушения постепенно меняется от сдвига и скалывания полимерной матрицы параллельно направлению укладки армирующих волокон до чистого поперечного отрыва в полимерной матрице при нагружении перпендикулярно армирующим волокнам. Вид разрушения композитов с симметричной перекрестной арматурой (угол укладки арматуры к направлению действия нагрузки равен в) зависит от угла укладки армирующих волокон. При углах укладки, меньших 30°, разрушение материала происходит в результате распространения трещины из-за расслоения матрицы между ар- [c.196]

Рассмотрим результаты фрактографических исследований. Предпринятый в работе [212] анализ поверхности разрушения указанных сталей показал, что в условиях одноосного растяжения смена механизмов разрушения при изменении температуры испытания подчиняется общим для простых моно- и поликрг.с-таллов с ОЦК решеткой закономерностям и в изломе можно наблюдать следующие фрактуры скол, расслоение, чашечную. При Т = —196 °С разрушение происходит по механизму микро-скола. В качестве примера на рис. 2.4, а и б показана поверхность разрушения стали 15Х2НМФА в исходном состоянии и после термообработки. Характерный размер фасеток скола составляет 10—20 мкм. С повышением температуры деформирования в изломе появляются вязкие составляющие расслоения и ямки. В температурном интервале от —160 до О °С фрактура становится смешанной присутствуют трещины расслоения, фасетки скола и ямки (рис. 2.4,в) с ростом температуры постепенно уменьшается доля хрупкой составляющей и увеличивается вклад вязких компонент. При Г >—100 °С фасеток скола в изломе нет, в температурном диапазоне от —100 до —50 °С количество расслоений максимально (средняя их плотность по- [c.53]

Характер разрушения. Композиционные материалы, изготовленные на основе внекеризованпых волокон, при испытании на растяжение, сжатие, изгиб и сдвиг не обнаруживают расслоения, свойственного обычным стекло-, угле- н боропласти-кам. Растяжение образцов из этих материалов не сопровождается акустической эмиссией, характерной дли испытания композиционных материалов, образованных системой двух и трех нитей разрушение образцов при всех указанных видах нагружения происходит мгновенно. Это свидетельствует о том, что несущие способности матрицы, укрепленной нитевидными кристаллами, и волокон исчерпываются одновременно. Для этих материалов характерен хрупкий вид разрушения как при испытаниях их на растяжение, сжатие, так п при изгибе и сдвиге. [c.216]

Оказалось возможным нормировать эти результаты, разделив поррежденности в каждой точке в текуш,ий момент испытаний на величину поврежденности в конце испытаний. После этой процедуры результаты для всех участков можно представить единой кривой с некоторой полосой разброса. При монотонном растяжении (рис. 14) до 30% от предела прочности возникает незначительное расслаивание, в то время как после этого уровня напряжений количество расслоений резко растет вплоть до напряжений порядка 70% от предела прочности, после чего процесс расслаивания становится близок к насыщению. Начало растрескивания смолы возникает примерно при 70% от предела прочности на растяжение, но в конкретно выбранной смоле растрескивание не имело достаточно широкого распространения, чтобы можно было делать выводы на основе его измерений. В условиях циклического нагружения (рис. 15) расслаивание становится близким к насыщению на ранней стадии испытаний, но оно снова начинает увеличиваться перед концом испытаний. Растрескивание смолы начинает расти [c.354]

В работе [13] показано, что разрушение углепластика со схемой армирования [0°/ 45°]s, растягиваемого перпендикулярно слоям с ориентацией арматуры 0°, происходит при напряжениях 221 и 290 Н/мм , а предсказываемое теоретически напряжение первого разрушения слоя (слои 0°, растяжение иериендикулярно армированию) равно 138 Н/мм . Примером иреждевремениого разрушения от расслоения является образец из боропластика, показанный на рис. 2.8 [16], разрушившийся при 495 Н/мм начальное расслоение произошло при 213 Н/мм . Предсказанные предельные напряжения этого материала без учета влияния расслоения равны 687,5 Н/мм . [c.50]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...