Ортогонально-армированные материалы

В ортогонально армированном материале опасными наиравлениями возможного разрушения будут направления осей и поэтому мы рассмотрим поле напряжений около кончика трещины более детально. Положим [c.347]

Рис. 8.1. Типичная схема укладки волокон малого диаметра в ортогонально-армированном материале с целью получения высокой плотности каркаса [109]

В табл. 6.10 сопоставлены характеристики ортогонально-армированных материалов 3D, изготовленных методом пропитки пеком или смолой и методом парофазного осаждения. В качестве арматуры были использованы углеродные волокна с модулем упругости 245 ГПа, Высокие характеристики материала на основе матрицы, образованной методом осаждения, частично объясняются выдержкой заготовки в процессе изготовления при температуре 1100°С [109]. [c.179]

Композиционные материалы. Представление о влиянии этапов графитизации и числа циклов уплотнения на формирование свойств композиционных материалов дает табл. 6.14. Исследования выполнены на ортогонально-армированных материалах с распределением волокон в направлении осей х,у, гв соотношении 1 1 2. В качестве арматуры были использованы высокопрочные (2,38 ГПа) и высокомодульные (517 ГПа) волокна Торнел 75 (плотность армирующего каркаса составляла 0,75 г/см ). Исходной матрицей служила фенольная смола. Технологический процесс изготовления композиционного материала [c.181]

Рис. 12. Примеры ортогонально-армированных материалов с симметричным (а) и несимметричным (б) расположением слоев

Были исследованы также ортогонально армированные материалы на основе препрега с эпоксидной смолой. Во всех случаях первое появление поврежденности наблюдалось в виде разрушения по границе раздела поперечных волокон. Как и в случае композитов с матами из рубленой пряжи и полиэфирной смолой, диаграмма [c.344]

Заметим, что перекрестно армированный материал с углами ф = = 45° является, по сути дела, ортогонально армированным материалом с =0,5, рассматриваемым в осях,, повернутых на угол 45° относительно осей системы координат предыдущего примера. Анализ формул (1.74) и (1.72) показывает, что равенство жесткостей материала в двух ортогональных направлениях (gn = 22 при hO> = = 0,5) в формулах (1.72) еще не означает изотропии в плоскости (х, у). [c.26]

Эта теория применима лишь к ортогонально армированным материалам, содержащим трещины, распространяющиеся вдоль направлений армирования. В противном случае ситуация существенно осложняется. [c.67]

Ортогонально армированные материалы. Такие материалы состоят из п слоев, из которых часть уложена под углом = 0°, а остальные слои — под углом 0< > = 90°. Суммарная относительная толщина слоев первого типа второго типа й<2>. Характеристики всех слоев одинаковы. [c.241]

Ортогонально-армированные композиционные материалы являются орто-тропными в осях, совпадающих с направлениями армирования. Число продольных и поперечных слоев в них может быть различным (1 1, 1 3, 1 5, 2 5 и т. д.). Материалы с укладкой 1 I являются равновесными (или равнопрочными). [c.5]

Характер распределения деформаций также существенно зависит от структуры армирования образца. По степени анизотропии упругих свойств пространственно-армированные материалы, образованные системой двух нитей, мало отличаются от ортогонально-армированных, но различие в изменении значений относительных деформаций у них существенное. Это свидетельствует о том, что при растяжении образцов из пространственно-армированных материалов имеет место [c.33]

Учитывая (3.53), эффективные компоненты матрицы жесткости при плоском напряженном состоянии для двух рассмотренных выше типов слоистых материалов не могут быть определены усреднением соответствующих ( одноименных по индексации) компонент матрицы жесткости слоев для трехмерного случая, кроме тривиального случая усреднения модуля сдвига слоев ортогонально-армированного материала. Как видно из табл. 3.7, к усредненным компонентам матрицы жесткости для объемного случая добавляются члены, зависящие от поперечных плоскости слоев компонент жесткости. [c.73]

Для ортогонально-армированных композиционных материалов, в отличие от [c.74]

Более полное представление о преимуществах и недостатках исследованных композиционных материалов по сравнению с ортогонально-армированными в трех направлениях (1 1 1) дают расчетные данные табл. 5.20. Исходные данные, принятые при расчете сопоставляемых материалов, одинаковые. [c.164]

Г. Ортогонально-армированные слоистые материалы. ... 169 [c.154]

Уравнение (2.20) может быть решено и для случая блока с длиной, равной я/2Й2- Численный анализ, проведенный для ряда полимерных композиционных материалов, показывает, что для блоков такой длины доминирующими механизмами образования новых трещин становятся типы механизмов, схематично изображенных на рис. 2.9, б и г. Таким образом, становятся возможным развитие трещин по границе слоев и ветвление трещин, происходящее при дальнейшем деформировании ортогонально армированного композита. [c.49]

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при растяжении слоистых материалов с относительно невысокой степенью анизотропии упругих свойств, присущей ортогонально-армированным материалам, характер распределения деформаций по длине и толщине образца мало зависит от его формы (параметра /П1). Так, для стеклопластика. Г-4С с укладкой волокон 5 1 при нагружении в направлении большей степени ориентации волокон изменение значений Щ] в 1,7 раза практически не сказывается на относительном изменении деформаций нижней и верхней поверхностей ("П = +1) рабочей части образца. Относительные показатели деформаций при т) = о образцов-лопаток незначительно выше, чем образцов-полосок. Примерно то же наблюдается в случае испытаний ортогонально-армированных углепластиков. Увеличение степени анизотропии упругих свойств способствует повышению чувствительности относительных деформаций к изменению формы образца. Это хорошо иллюстрируют данные, полученные при растяжении образцов из однонаправленных углепластиков в направлении волокон. [c.33]

Экспериментальные исследования ортогонально-армированных материалов были приведены Лавенгудом и Ишай [92] дальнейшее развитие теоретического анализа представлено в работе Сендекки [130]. [c.170]

Дальнейшее развитие поврежденности зависит в некоторой степени от типа образца. В образцах из однонаправленных композитов, полученных мокрой укладкой необработанных волокон в зпоксидную матрицу, поверхность разрушения нормальна линии действия нагрузки и содержит большое количество отдельных выпзшенных волокон. В случае обработанных волокон поверхность разрушения оказывается расположенной под некоторым углом к оси нагружения. В ортогонально армированных материалах обнаружено, что разрушения возникают также на поверхностях раздела слоев, и образец разрывается на части по этим поверхностям раздела. Образцы с поверхностно обработанными волокнами чаще содержат группы выпученных волокон, а не отдельные потерявшие устойчивость волокна. [c.383]

Ортогонально армированные материалы. Такие материалы состоят из п слоев, из которых часть уложена под углом = 0°, а остальные слои — под углами = 90° (рис. 1.7). Суммарная относительная толщина слоев первого типа второго типа /г<2). Все слои выполнены из однонаправленного материала с одинаковыми жесткостными характеристиками. [c.26]

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]

Перекрестно армированный материал с углами 0 = 45° является ортогонально армированным материалом с = 0,5, рассматриваемым в осях, повернутых на угол 45° относительно осей системы координат предыдущего примера. Анализ формул (8.40) и (8.38) показывает, что равенство жесткостей материала в двух ортогональных направлениях (g x = = gyy при й<1> = й< >= 0,5) в формулах (8.38) еще не означает изотропии жесткости в плоскости (де, (/). В то же время равенство ноэффициентов термических напряжений в двух взаимно ортогональных направлениях свидетельствует об изотропии характеристик термического расширения материала в плоскости (х, у). Общие условия, связывающие симметрию структуры и физических свойств материала, определены теоремой Германа (6]. [c.242]

Так как некоторые из зависимостей рассмотренных подходов удовлетворительно описывают упругие характеристики 4Д композита, сравним последние с аналогичными характеристиками других хорошо изученных ортогонально армированных материалов. Например, отношение модуля сдвига в плоскости, параллельной одному из направлений укладки волокон 4Д компознта, к максимальному модулю сдвига ( 45 в плоскости ортогонально армированного материала определяется так [c.298]

Мз ориентированных материалов здесь рассматриваются только однонаправленные, однако полученные качественные зависимости справедливы и для ортогонально-армированных материалов. [c.10]

Ортогонально армированные материалы являются ортотроп-ными в осях, совпадающих с направлениями армирования. Материалы, армированные в двух неортогональных направлениях с укладкой одинакового количества слоев в обоих направлениях, являются ортотропными в осях, направленных вдоль биссектрис угла между волокнами в соседних слоях. Трехнаправленные материалы образуют укладкой одинакового числа однонаправленных слоев в направлениях, составляющих между собой углы 60°, т. е. в направлениях О, 60, 120°. Такие материалы ус.товно называют материалами с укладкой 1 1 1. Они являются изотропными в плоскостях, параллельных плоскостям укладки слоев. Трансверсально-изотроп-ными являются и ге-направленные материалы, в которых одинаковое число слоев укладывается в направлениях О, л/п, 2л/п,. .., п. [c.22]

Высокие жесткость и прочность армирующих волокон, составляющие основу прочности и жесткости композиционных материалов, реализуются лишь в случае их определенного расположения по отношению к действующему полю напряжений (действующей нагрузке). Вследствие большого разнообразия нагрузок применяются различные схемы укладки арматуры. Варьируя направлением укладки слоев, можно получить слоистые материалы с различной ориентацией армирующих волокон, обладающие в плоскости укладки изотропными и анизотропными свойствами. Именно в возможности придания материалу оптимальной для каждого частного случая анизотропии заключается главное преимущество волокнистых композиционных материалов [44]. В зависимости от ориентации армирующих волокон в плоскости укладки слоистые структуры можно подразделить на следующие основные группы однонаправленные, ортогонально-армированные с переменным углом укладки волокон по толщине, перекрестно-армированные и хаотически-армированные. [c.5]

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]

Диаграммы деформирования при растяжении однонаправленных и ортогонально-армированных угле - и боро-пластиков, в отличие от стеклопластиков с такой же укладкой арматуры, не имеют перелома [20], что свидетельствует о сохранении сплошности материалов вплоть до разрушения [51]. При нагружении под углом к направлению укладки арматуры эти материалы ведут себя упруго в диапазоне напряжений, не превышающих [c.7]

Сдвиговые свойства пространственно-армированного композиционного материала оценивают в двух аспектах. Во-первых, выявляют возможности использования существенно повышенной сдвиговой жесткости трех направленного ортогонально-армированного материала в одной из неглавных плоскостей упругой симметрии материала. Поэюму целесообразно ориентировать оси материала в конструкции так, чтобы сдвиговое нагружение происходило в плоскости Г2, повернутой относительно осей 12 на угол 45 вокруг оси 3. При этом в двух других ортогональных к Г2 плоскостях сохраняется плохое сопротивление сдвигу. Во-вторых, оценивают возможность повышения сдвиговых свойств за счет косоугольного равновесного армирования в трех ортогональных плоскостях. В этом случае число направлений армирования становится равным шести и более коэффициент армирования по сравнению с трех- и четырехнаправленным материалом снижается, что, в свою очередь, не приводит к ожидаемому эффекту повышения сдвиговой жесткости в трех ортогональных плоскостях. [c.88]

Для проверочного расчета в целях прогнозирования упругих констант многоиаправленного материала, армированного по вариантам 1—8 (см. табл. 3.11), используются данные работы [41], полученные методом усреднения жесткостей. В целях удобства анализа данные отнесены к значению модуля упругости и сдвига ортогонально-армированного в трех направлениях материала (рис. 3.14). Из диаграммы следует, что никакое армирование, приводящее к кубической симметрии упругих свойств, не позволяет получить значение модуля Юнга вдоль главных осей упругой симметрии большим, чем в материале, армированном в трех направлениях, [c.88]

Коэффициент Пуассона у четырехнаправленного материала (вариант 2, табл. 3.11), как следует из рис. 3.14, наибольший. Его значение сугцествен-но выше, чем у ортогонально-армированного и изотропного композиционных материалов. Условные значения модуля сдвига и коэффициента Пуассона при одном и том же предельном значении р , как видно из рис. 3.14, осциллируют при /г > 6 относительно их значения, соответствующего изотропному композиционному мате- [c.89]

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]

Исследования свидетельствуют о том, что переменная укладка арматуры по толщине в трехмерноармированных материалах способствует значительному повышению сопротивляемости сдвигу по сравнению с ортогональным армированием (1 1 1). [c.164]

Более подробные сведения о влиянии структуры армирования на формирование упругих свойств материалов содержатся в табл. 6.6. Было исследовано два вида структур [28] — ортогонально-армированная в трех направлениях и с переменной укладкой по толщине. Композиционные материалы были изготовлены методом пропитки каменноугольным пеком и газофазным насыщением (с пироуглеродной матрицей) их исходные данные собраны в табл. 6.7. Всего исследовано четыре типа материалов. Причем первый из них имел два иарианта (А и Б) одинаковой структуры, различие состояло только в характере распределения волокон по направлениям армирования. Материал типа 2 имел ортогональное расположение волокон по трем направлениям и одинаковое их объемное содержание, но его изготовление проходило без повторной графитизации. Структура армирования материала типа 4 отличалась от первых трех тем, что угол укладки волокон в плоскости ху изменялся по толщине, т. е. каждый последующий слой по отношению к предыдущему поворачивался на угол 60°. Пак т таких слоев пронизывался перпендикулярно плоскости ху волокнами направления 2. В качестве арматуры для всех исследованных материалов использовали углеродные волокна. [c.175]

Рис, 9. Сравнение определяюпц1х диаграмм для различных материалов [10]. 1 — ортогонально армированный (0—90°) углепластик (рис. 8, кривая 1) [c.377]

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 работах [39, 40] с помощью данных методов решены периодические краевые задачи механики композитов с дисперсными включениями, короткими волокнами и пластинчатыми частицами. В монографии [41] на основе метода конечных элементов развит метод локальных приближений, позволивший определить толщину переходного слоя, окружающего частицу наполнителя. Метод конечных элементов использовался в [1] для определения модулей упругости и анализа распределения напряжений в ортогонально армированных волокнистых композитах. Методы имитационного моделирования на ЭВМ процессов разрушения композиционных материалов на макро— и мик — роструктурном уровнях рассмотрены в [42]. Чрезвычайно [c.20]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...