Слой армированный однонаправленный — Упругие характеристики

Слой армированный однонаправленный — Упругие характеристики 123— 26 [c.508]

Упругие характеристики однонаправленно армированного слоя определяются как упругими [c.278]

Упругие характеристики однонаправленно-армированных слоев следующие Е = 17300 МПа 2 = 6700 МПа G12 = 5200 МПа Vi2 = 0,29 V21 = =0,01. Толщина верхнего слоя 0,005 м. Составляющие матрицы упругости этого слоя определяются при помощи формул (1.19) (см. пример Л Ь 1.1). Получаем [c.27]

Таким образом, упругие характеристики Л,-/ для ортогонально-армированного пластика в осях, совпадающих с направлениями армирования, определяются через соответствующие характеристики однонаправленно-армированных слоев [c.56]

Для определения упругих характеристик слоя, армированного тканью, принимаем, что этот слой условно состоит из двух подслоев, однонаправленно-армированных искривленными волокнами в направлениях основы и утка. Для упрощения расчетных зависимостей целесообразно ввести допущение, что влияние изменения искривления волокон в процессе нагружения на упругие характеристики материала является пренебрежимо малым. Для армирования пластиков обычно применяются ткани, имеющие следующие три основные типа переплетения полотняное, саржевое и сатиновое (рис. 2.11). [c.59]

Приведенные зависимости относятся к однонаправленно-армированному гибридному композиту. Далее рассмотрим основные упругие характеристики ортогонально-армированного материала. Принимаем, что ортогонально-армированный гибридный композит состоит из однонаправленно-армированных слоев а и Ь. Расчетная схема такого материала показана на рис. 2.30. Сплошными линиями схематически показаны волокна типа В , а пунктиром — волокна типа С . Структура материала симметрична относительно срединной поверхности. [c.81]

Упругие характеристики однонаправленно армированного слоя. Оси [c.123]

Упругие характеристики слоистого материала. В реальных конструкциях армированные пластики обычно имеют слоистую структуру, состоящую из однонаправленно армированных слоев. По теории слоистых материалов общий закон деформирования имеет следующий вид [16] [c.126]

При соотношении продольных и поперечных слоев 1 1 (волокно Е) СВАМ имеет следующие характеристики Ов 460—500 МПа и модуль упругости Е > Ъ5 000 МПа. В случае соотношения слоев 10 1 предел прочности возрастает до 850—950 МПа, а модуль упругости — до 58 000 МПа. Однонаправленный стекловолокнит, армированный высокопрочным волокном ВМ-1, обнаруживает предел прочности в направлении волокон 2100 МПа и модуль упругости 70 000 МПа. [c.286]

Именно этот круг проблем и рассмотрен в настоящей монографии. В первой ее главе приведены основные факты из теории поверхностей и тензорного анализа, предоставляющего естественный аппарат для компактной формулировки основных уравнений теории оболочек. Во второй главе кратко обсуждены феноменологический и структурный подходы к описанию эффективных свойств упругих армированных сплошных сред. Авторами использован структурный подход, в результате которого получены выражения для эффективных модулей упругости тонкого слоя, армированного однонаправленным семейством волокон, через механические характеристики составляющих его компонентов и структурные параметры армирования. Здесь же сформулирован и структурный критерий прочности однонаправленно армированного тонкого слоя. [c.12]

Выбор метода. В основу расчета упругих характеристик для всех исследованных материалов положен принцип суммирования повторяющихся элементарных слоев, содержащих волокна двух направлений. Для расчета упругих характеристик элементарного слоя использованы два подхода [1—4, 49], которые при расчете модулей Юнга в направлении армирования и коэффициентов Пуассона в плоскости слоя дают идентичные результаты. При этом, как и в работах [1, 49], для модулей сдвига используются формулы [10, 86], полученные на основе регулярных моделей однонаправленного материала. Модуль упругости в направлении армирования 1 малочувствителен к способу расчета все методы дают близкие результаты. Особое внимание при выборе метода расчета упругих характеристик типичного слоя уделялось расчету модуля упругости 2 и модуля сдвига, для которых вилка Хилла охватывает щирокий диапазон значений [71]. Методы, изложенные в работах [4, 49], дают для этих характеристик средние значения в диапазоне вилки Хилла, причем значения упругих характеристик, вычисленные по этим методам, хорошо согласуются с экспериментальными данными [71]. Кроме того, расчетные зависимости для указанных констант весьма просты и удобны для практических вычислений. [c.57]

Для получения упрощенных зависимостей, описывающих усредненные упругие характеристики двухмерноарми-рованного слоя, использованы подходы, изложенные в работах [4, 18, 49]. Сначала укажем на основные допущения, принятые при приближенном описании деформативных характеристик однонаправленного композиционного материала [49] 1 — компоненты армированного пластика (волокно и матрица) изотропны и линейно упруги и работают совместно на всех этапах деформирования 2 — единичный объем материала находится в условиях плоского напряженного состояния 3 — пренебрегается напряжениями, перпендикулярными к волокнам при действии нормальной нагрузки вдоль волокон 4 — деформации вдоль нагрузки при поперечном (к направлению волокон) растяжении-сжатии пропорциональны в каждой компоненте ее объемному содержанию в материале 5 — напряжения неизменны в объеме отдельных компонентов. [c.57]

Вывод формул для упругих характеристик ортогонально-армированного слоя основан на принципе частичного сглаживания структуры материала. Он содержит, во-первых, определение характеристик анизотропного связующего — модифицированной матрицы, во-вторых, определение свойств однонаправленного слоя с модифицированной матрицей. Последняя получается усреднением (в этом и состоит принцип частичного сглаживания) арматуры, расположенной ортогонально по отношению к слою, со связующим. Плоскость изотропии приведенной матрицы совпадает с плоскостью слоя. [c.58]

Косоугольный слоистый пластик. Прочность косоугольно-армиро-ванного слоистого пластика так же, как и его упругие характеристики, существенно зависит от схемы ориентации волокон. Прочность однонаправленного слоистого пластика (т. е. при а = 0) можно легко рассчитать, зная прочностные характеристики отдельных слоев пластика. Прочность слоистого пластика, однонаправленные слои которого расположены под углом а к направлению приложения нагрузки, можно вычислить следующим образом. Прежде всего вычисляют компоненты напряжений в отдельных слоях пластика. Затем раскладывают их на составляющие в направлениях вдоль и перпендикулярно волокнам, сопоставляют со значениями прочности однонаправленного армированного пластика для соответствующего слоя и рассчитывают прочность слоистого пластика, напряженное состояние которого в целом задано условиями нагружения. [c.186]

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]

Ортогонально-армированный пластик представляет собой слоистую композицию, состоящую из однонаправленно-армиро-ванных слоев. Это позволяет определить упругие свойства все-го слоистого композита по упругим свойствам отдельных слоев. В дальнейшем будут рассмотрены лишь материалы со сбалансированной структурой. Такие материалы не искривляются в случае осевой или сдвиговой нагрузки, и можно считать, что внешняя нагрузка распределяется между слоями пропорционально их жесткости. Слоистые пластики, в которых чередуются ортогонально размещенные однонаправленно-армированные слои, имеют девять независимых деформативных характеристик три модуля упругости в направлениях армирования и перпендикулярно плоскости армирования, три модуля сдвига в осях упругой симметрии и три коэффициента Пуассона в тех же осях. [c.56]

Таким образом, подставляя выражения (2.19) в (2.18), получаем зависимости для определения упругих свойств слоистых ортогонально-армированных материалов по техническим дефор-мативньш характеристикам однонаправленного слоя. Учитывая уравнение (2.7) и пренебрегая эффектами, возникающими в результате стеснения деформаций слоев в плоскости армирования, получаем соотношения, выражающие зависимости технических деформативных характеристик ортогонально-армированного пластика через соответствующие характеристики однонаправленно-армированного слоя [c.57]

Упругие характеристики однонаправленно-армированных слоев 11, В , V1U, vxii и Ощ определяются по формулам (2.62), (2.52), (2.60), (2.61) и (2.58). [c.82]

Упругие характеристики однонаправленно-армированного слоя при таких исходных данных определены в примере № 2.2 ц = 3,65 10 МПа Е. = 0.85-10 МПа О,, = 0,28. 10 МПа У ц = 0,29 Vj n=0,07. [c.182]

Определение упругих характеристик. Упругие характеристики композитов, армированных системой трех нитей, могут быть рассчитаны по двум вариантам. В первом последовательность расчета констант двухмерно-армированной среды с трансверсально-изотропной матрицей сводится к расчету контакт однонаправленной среды с ортотропной матрицей.При таком подходе происходит последовательное сглаживание неоднородности в структуре материала вследствие модификации свойства матрицы. Условия совместной работы компонентов трехмерно-армированного материала сводятся к условиям деформирования однонаправленной структуры с анизотропной матрицей. Во втором варианте расчетная модель материала представляется слоистой средой [9], составленной из ортогонально армированных слоев, упругие характеристики которых определяются с учетом коэффициентов армирования всего материала. Соединение слоев осуществляется по принципу приравнивания деформаций в плоскости, параллельной слоям, и равенства напряжений в плоскости, перпендикулярной к слоям. Оба варианта предусматривают модификацию свойств матрицы за счет устранения одного из направлений армирования перпендикулярно плоекости слоя. [c.284]

Характеристики слоя с прямолинейным расположением волокон, входящие в зависимости табл. 4.1, определяли на однонаправленных и ортогонально-армированных стеклопластиках с укладкой волокон 1 3 н 1 5. Установлено хорошее совпадение расчетных, вычисленных по приведенным формулам, и экспериментально измеренных значений упругих констант. При этом оказалось, что модуль межслойного сдвига для слоистых стеклопластиков больше по величине, чем модуль сдвига в плоскости укладки арматуры Оху- Для материала с укладкой волокон I 3 Охг 4250 МПа, Ох у = 3100 МПа, а для материалов с укладкой 1 5 — 4150 МПа, [c.104]

Анализ на макроуровне предполагает, что основным структурным элементом материала является элементарный слой. Внутренние по отношению к слою микроструктурные напряжения проявляются только во влиянии на термоупругие, прочностные и другие характеристики слоя на макроуровне. Остаточных напряжений в однонаправленном материале на макроуровне не существует. Однако в слоистых материалах, армированных под различными углами, вследствие анизотропии модулей упругости и коэффициентов линейного расширения слоев, остаточные макронапряжения существуют и могут достигать значительной величины. [c.76]

Перед тем как проводить нелинейный анализ, необходимо выполнить ряд вычислений на основании линейного подхода для определения как начальных характеристик жесткости композита, так и его предела текучести. Эта процедура осуществлена при помощи метода конечных элементов для повторяющегося сегмента структуры однонаправленного композита. Таким образом определены модули упругости в направлении армирования и в поперечном направлении, модуль сдвига и соответствующие коэффициенты Пуассона однонаправленного слоя. Эти константы позволяют рассчитать упругие свойства композита. Далее из начальных линейных зависимостей о(е) композита можно определить линейные приближения для деформаций композита, соответствующих любым конкретным нагрузкам в плоскости. Затем вычисляются деформации каждого слоя в предположении о том, что нормали к поверхности недеформированного композита остаююя прямыми и перпендикулярными после нагружения. Осредненные напряжения в каждом слое определяются через уже известные соотношения о(е) для слоя. [c.276]

Ниже приводятся основные механические характеристики стеклопластика АГ-4-С (в дальнейшем называемого материалом) при нормальной температуре. Рассматриваются стеклопластик с однонаправленным расположением нитей и равнопрочный материал, армированный в двух ортогональных напраапениях с соотношением продольных и поперечных слоев 1 1. Угол между направлением нагружения и направлением армирования обозначен через ф. В табл. 15 приведены стандартные свойства материала. Значе-, ния предела прочности при растяжении, сжатии, изгибе, срезе, модуля упруго-. сти и других механических характеристик однонаправленного материала содержатся в табл. 16. [c.41]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...