Однонаправленные материалы

Укладка слоев волокна с небольшой разориентировкой 5°, как оказывается, дает определенные преимущества. Прочность на разрыв почти не меняется но сравнению с однонаправленным материалом, но перекрестное армирование тормозит развитие возникших на случайных дефектах трещин. В результате дисперсия прочности оказывается существенно меньшей, чем у однонаправленного материала при той же средней прочности. [c.709]

Однонаправленные материалы получают при укладке всех волокон параллельно друг другу. Их называют материалами с укладкой 1 О, указывая этим на отсутствие поперечно уложенных волокон. Если волокна в таком материале расположены равномерно, он является трансверсальноизотропным (или монотропным) в плоскостях, перпендикулярных к направлению армирования. В ряде случаев влияние технологии изготовления материалов с укладкой 1 О обусловливает в них четко выраженную слоистость, что приводит к ортотропии композиционного материала. [c.5]

Опыт применения пространственно-армированных материалов в целях тепловой защиты значительно расширил область их использования используются не только теплозащитные, но и прочностные свойства материалов. Появилась новая область применения материалов, образованных системой ех нитей, — в супермаховиках. Применение современных композиционных материалов в супермаховиках представляет значительный интерес, так как максимальная удельная энергия, которая может быть накоплена в маховике, пропорциональна отношению прочности материала к плотности. Маховики, изготовленные намоткой из однонаправленных материалов, наряду с высокой прочностью в направлении армирования обладают традиционными [c.9]

Создание предварительного натяжения арматуры при изготовлении композиционных материалов слоистой структуры способствует некоторому увеличению модулей упругости и прочности в направлениях натяжения. Изменение указанных характеристик, как показано в работах [5, 25], происходит за счет исключения случайных искривлений арматуры в однонаправленных материалах или за счет уменьшения степени искривления у слоистых, изготовленных на основе тканей. Установленные зависимости механических характеристик этих материалов от степени натяжения арматуры, естественно, не идентичны за- [c.118]

Весь дальнейший анализ будет построен для линейно-упругих материалов или материалов с ломаной диаграммой деформирования. Такое предположение приемлемо для большинства однонаправленных материалов при кратковременном нагружении. Пластичность и вязкоупругость, свойственные некоторым связующим, благодаря превалирующей роли волокон в восприятии внешней нагрузки проявляются при нормальной температуре относительно слабо (см. рис. 5—8). Для анализа композиционных материалов можна использовать теории вязкоупругости и пластичности, однако для большинства инженерных приложений это приводит к применению численных методов. В то же время но теории упругости для большинства практических задач получают приемлемые результаты. [c.74]

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]

Исчерпывающий обзор теорий разрушения как для изотропных, так и для анизотропных материалов приведен в работе [16] . Для однонаправленных материалов наибольшее распространение получили рассматриваемые ниже теории максимальных напряжений, максимальных деформаций и энергий формоизменения. [c.81]

Принципиальную основу критериев прочности при расчете по максимальным нагрузкам, таких как В-критерии, изложенные в руководстве [1 ], составляет условие недопустимости повреждения или нарушения сплошности материала при расчетных напряжениях. Выбор соотношения между максимально допустимыми и предельными напряжениями для однонаправленных материалов определяется рядом факторов, обусловленных практикой расчета и проектирования. Прочность слоистого материала оценивается в результате применения критерия прочности последовательно ко всем слоям материала. [c.86]

При малых частотах и амплитудах колебаний типовые значения коэффициента демпфирования для балок из однонаправленных материалов приведены в таблице [c.141]

На рис. 19 даны некоторые результаты, сравненные с результатами для стеклопластиков. Они обладают некоторыми особенностями. Заметно, что, чем выше статическая межслойная сдвиговая прочность, тем круче кривая 8 — М, т. е. тем больше эффект усталости. Межслойная сдвиговая прочность ортогонально армированных пластиков ниже прочности соответствующих однонаправленных материалов, а межслойная сдвиговая прочность композитов с волокнами типа II вьппе, чем у аналогичных композитов с волокнами типа I. [c.389]

В рассмотренном выше изложении неупругого поведения, присущего композитам, многие важные темы опущены. Среди них уменьшение эффективности использования композитов, армированных волокнами, при создании элементов конструкций, нагрул аемых плоской или пространственной системой сил, по сравнению с обычными конструкционными материалами. Потери вызваны уменьшением доли волокон по сравнению с максимальной, которая может быть достигнута на однонаправленном материале. Прочность композита, армированного в плоскости или в пространстве, уменьшается минимум в два раза из-за того, что волокна в отличие от традиционных материалов могут воспринимать нагрузку только в одном направлении. [c.29]

На рис. 7.5,6 показано распределение термических напряжений в матрице композита с ортогональной схемой армирования [0°/90°]s (свойства компонентов те же, что и у рассмотренного однонаправленного композита). Как видно, распределение усадочных напряжений в матрице изменяется со схемой армирования композита. У композита [0790°]s напряжения в матрице в направлении армирования значительно выше, чем в однонаправленном материале, и отношения главных напряжений различны. Влияние термических усадочных напряжений на механические характеристики слоистого композита будет обсуждаться в следующих разделах. Предварительно рассмотрим, как влияют на величину усадочных напряжений свойства ползучести полимерной матрицы. Без учета этих свойств нельзя рассчитать изменения поля напряжений, связанные с режимом охлаждения и дополнительного отверждения. [c.262]

Регулирование анизотропии прочностных свойств в этих материалах связано со схемой армирования, являющейся также одним из важных технологических параметров. При ортогональной схеме укладки слоев армирующих волокон прочность (сг , а ) и модуль упругости Е , Еу) пропорциональны объемному содержанию волокон, расположенных в матрице в направлении растягивающих или сжимающих сил. При постоянном объемном содержании волокон изменение угла армирования однонаправленных материалов для уменьшения анизотропии прочностных свойств одновременно приводит к снижению прочностных свойств материала и в других направлениях. [c.32]

Макромеханика композиционных материалов по ключевым характеристикам механических свойств, полученным при испытании на растяжение, сжатие и на сдвиг тонких плоских образцов однонаправленных материалов, позволяет рассчитать прочностные и упругие свойства композитов с перекрестным расположением слоев [3, 4]. Ключевыми свойствами являются упругие константы ц, Е22, V12, G12 и характеристики прочности оц и стгг- В отдельных случаях необходимы характеристики пластичности ец, 622 и Т12 Использованные обозначения ориентировок показаны на рис. 1. [c.363]

Для тонкостенных многослойных конструкций типичны плоское напряженное состояние и изгиб. Поэтому практически важен переход от обш,их соотношений для линейно упругого анизотропного тела к конкретным формам их записи для этих напряженных состояний. Особенно важны вопросы, связанные с преобразованием характеристик однонаправленного материала — основного элемента современных силовых тонкостенных оболочек, в характеристики многослойных материалов, составленных из разноориентированных слоев однонаправленных материалов. [c.6]

Однонаправленные материалы деформируются практически линейно упруго вплоть до разрушения. Условия разрушения могут быть определены с помощью феноменологического критерия прочности, если речь идет о поведении изолированного однонаправленного материала. В том случае, если однонаправленный материал является одним из слоев многослойного материала, составленного из разноориентированных однонаправленных слоев,-его поведение может быть значительно более сложным. [c.43]

Рассмотрим одноосное растяжение трехслойного материала, крайние слои которого образованы однонаправленным материалом, армированным в направлении растяжения, а средний слой армирован в ортогональном направлении (рис. 2.6) [37]. Толщины внешних слоев одинаковы = /г< >). [c.43]

На рис. 2.15 приведена диаграмма деформирования углепластика со схемой армирования [45°/—45°1в, взятая из работы [581. При одноосном растяжении перекрестно армированного материала с углами укладки слоев +45° нормальные напряжения в однонаправленном материале Oi и 02 далеки от предельных, поэтому диаграмма [c.51]

Система из параллельно с ложенных в одном направлении армирующих элементов, связанных матротными прослойками представляет собой простейший композит (рис. 7,1). Монослои таких материалов -основа для пол> чения различных слоистых композитов, а по известным характеристикам однонаправленных материалов можно рассчитать свойства композиций с раз-.л№шой ориентацией волокон в смежных слоях. [c.79]

В таком контексте этот вывод представляется излишие категоричным даже для однонаправленных материалов. - Прим. ред. [c.201]

Однонаправленные материалы содержание волокон 60 об.% матрица - эпоксидная смола на основе бисфенола А, [c.285]

Металлокомпозиты с волокнистым упрочнителем, в отличие от армированных пластиков, имеют ряд особенностей хорошую электро- и теплопроводность, влагостойкость, широкий диапазон рабочих температур, повышенную жесткость и прочность однонаправленных материалов в поперечном направлении и при сдвиге, своеобразие механизмов разрушения, а также особенности их деформирования при термомеханических воздействиях и др. [c.234]

В табл. 5.2.1 представлены типовые механические и физические характеристики наиболее распространенных композиционных материалов. Индекс 1, как и ранее, соответствует направлению волокон в однонаправленном материале или направлению основного армирования в тка- [c.311]

Рис. 2.75. Зависимость между средним напряжением и его амплитудным значением при 10 циклов до разрушения для однонаправленных материалов на основе высокомодульных углеродных волокон и эпоксидной матрицы при ф = 0,58 [пунктиром показано статическое разрушение при растяжении (/) и сжатии (2)]

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]

В работе [33] получены коэффициенты теплопроводности многокомпонентных однонаправленных материалов для регулярной структуры — гексагональной и тетрагональной (рис. 4.5). [c.172]

Точность расчетов при анализе и прогнозировании свойств однонаправленных материалов при растяжении по свойствам входящих в них компонентсш значительно повышается при использовании в расчетах средней прочности волокна в композиции, определенной на базе эффективной длины волокна, так как при этом учитывается масштабная зависимость прочности волокон от их длины. [c.588]

Другая проблема, связанная с обработкой данных, полученных при испытании составных образцов на продольный сдвиг, заключается в разделении вкладов разных видов деформирования. В работе [55] было показано, что скорости высвобождения энергии деформирования типов 1 и 11 не сходятся в случае, когда трещина распространяется вдоль поверхности раздела между двумя разными ор-тотропными материалами. В работе [55] было также показано, что скорость высвобождения суммарной энергии деформирования хорошо определяется. Проведение испытания составной балки на продольный сдвиг применительно к однонаправленному материалу не связано с какими-либо трудностями пример — результаты, представленные на рис. 4.59 и 4.60. Иначе обстоит дело с образцами многонаправленного композита, результаты испытания которых приведены в табл. 4.10. В этих образцах инициирующий надрез между основным стержнем и накладкой приходится на поверхность раздела между слоями +45° и -45°. Поэтому расчет методом конечных элементов, используемый вместе с методом смыкания трещины, не дает правильных результатов. В работе [55] показано, что результаты такого подхода зависят от отношения Аа/а, где Аа — приращение трещины, используемое в методе смыкания трещины. Несходимость скоростей высвобождения энергии деформирования типов 1 и 11 объясняется осциллирующей природой сингулярности в вершине трещины, проходящей по поверхности раздела между двумя материалами. [c.276]

Особенности деформирования монослоя с хрупким полимерным связующим в составе многослойного пакета. Изолированные однонаправленные материалы (монослой) деформируются практически линейно упруго вплоть до разрушения. Важной особенностью современных однонаправленных композитов (прежде всего с полимерными связующими) является то, что предельные деформации при растяжении монослоя в поперечном направлении (соответствующие выполнению условия /= +2) и при сдвиге в плоскости слон ( = существенно меньше предельных деформаций материала при растяжении в продольном направлении. Поэтому деформирование многослойных пакетов со сложной структурой укладки монослоев, как правило, сопровождается процессами трещинообразования в связующем одного, нескольких или всех монослоев пакета. [c.262]

Для того чтобы установить значение внутреннего давления рг, при котором в наиболее нагруженном слое (например, с номером к) происходит разрушение связующего, можно воспользоваться одной из известных феноменологических теорий прочности однонаправленных материалов. Поверхность разрушения с учетом допущения, что прочность при растяжении и сжатии считается одинаковой, Б общем виде может быть представлена уравнением [c.367]

Управление укладкой арматуры в плоскости г—0 в плоскости 0—г Радиальное армирование короткими волокнами и иглами Введение прямолинейной арматуры в радиальном направлении Пространственно-сшитые материалы Звездная укладка Продольно-поперечная намотка Косоугольное симметричное армирование Применение тканых материалов и комбинирование тканых и однонаправленных материалов [c.485]

Чувствительность сорбционных характеристик стеклопластиков к механическим напряжениям зависит от структуры армирования и типа армирующего наполнителя. Так, прочностные и сорбционные свойства стеклотекстолитов более чувствительны, чем свойства ориентированных и изотропных стеклопластиков, к действию механических напряжений из-за наличия искривленных волокон, выпрямляющихся при приложении нагрузки, и возникновения при этом больших местных напряжений, приводящих к образованию микротрещин. Увеличенное поглощение влаги обнаруживают и пластики с ортогональным армированием, у которых наличие в смежных слоях взаимно перпендикулярных волокон также способно вызывать концентрацию напряжений. Менее чувствительны к растягивающим напряжениям однонаправленные материалы (с параллельно расположенными волокнами). Если растрескивание полимерных связующих и расслоение системы матрица-волокно, а следовательно, и интенсификация сорбции для стеклотекстолитов начинают проявляться при нагрузках, составляющих 20-30% от разрушающей, то у однонаправленных стеклопластиков эти явления происходят при нагрузке, равной приблизительно 50% от разрушающей. [c.156]

Вследствие существенного различия между механическими свойствами компонентов армированные пластики крайне чувствительны к разориентации и искривлениям волокон. Под разориента-цией понимается отклонение направления волокон в слоях материала от проектируемого. Такие отклонения обусловлены несовершенством технологии и могут быть одной из причин большого разброса результатов испытаний, особенно у однонаправленных материалов, армированных высокомодульными волокнами. Представление о влиянии разориентации на механические свойства композита дают диаграммы изменения упругих свойств при повороте осей, а также экспериментальные данные. [c.45]

При изготовлении конструкций из однонаправленных материалов, как правило, имеют место небольшие искривления арматуры. Они могут быть следствием неравномерной укладки армирующих волокон в пресс-форму, падения усилия натяжения ниже критического или технологической (химической и термической) усадки связующего. При намотке искривления являются следствием недостаточного усилия натяжения и просадки витков но толщине наматываемого изделия. Особенно заметны искривления волокон у материалов, армированных ровницей в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Иногда встречаются весьма существенные местные искривления, вызванные, например, укладкой в пресс-форму заготовки, длина волокон которой превышает размеры пресс-формы. Вероятность значительных местных искривлений стекловолокон растет с увеличением габаритов детали, вызывающим дополнительные затруднения при укладке армирзтощих волокон в пресс-форму. [c.47]

При испытаниях однонаправленных материалов стеснение сдвиговых деформаций может возникнуть только вблизи захвата. Стеснение сдвиговых деформаций у материалов, армированных в двух или нескольких направлениях, при нагружении их под углом к осям упругой симметрии, происходит также вследствие взаимодействия [c.77]

Трудности обеспечения однородного напряженного состояния при испытаниях высокопрочных однонаправленных материалов [c.115]

Боропластики являются высокопрочными высокомодульными композитами. В основном они изготавливаются как однонаправленные материалы. Их свойства приведены в табл. 4.5.8. [c.780]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...