Пространственные схемы армирования

Из всех вариантов пространственных схем армирования, приведенных [c.90]

Первый технологический этап, включающий выбор схемы армирования и создания армирующего каркаса, базируется на опыте, накопленном при производстве материалов с полимерной матрицей. При этом выбор волокон зависит от области применения, стабильности их свойств при термообработке и от возможности получения волокон в виде, пригодном для производства заданной пространственной схемы армирования материала [109]. [c.167]

Основным недостатком слоистых пластиков является низкое сопротивление межслойному сдвигу и растяжению перпендикулярно слоям. Специальные ткани применяются для создания изделий с пространственно-сшитой структурой. Пространственная схема армирования позволяет избежать слабых прослоек, характерных для слоистых материалов. [c.17]

Для пространственных структур армирования учет возможностей технологии может привести к необходимости рассматривать совместно с системой линейных неравенств (4.37), (4.38) систему из нелинейных неравенств относительно векторов структурных параметров (р" , ф , 1 з ), поскольку для каждой пространственной схемы армирования существует свое предельно достижимое значение интенсивности армирования, зависящее от формы, размеров и взаимного расположения армирующих элементов. Заметим также, что и в случае двумерных структур армирования предельные зна-Хт [c.183]

Рис. 9.1. Классификация пространственных схем армирования по способу создания межслойных связей

В устранении отмеченных недостатков волокнистых композитов наметились две основные тенденции — переход на высокомодульные волокна и поиски пространственных схем армирования с целью создания межслойных связей . Наиболее распространенными высокомодульными волокнами являются волокна бора и угля [101 ]. [c.10]

Пространственные схемы армирования 12 [c.262]

Исследованные композиционные материалы. Были исследованы упругие и прочностные свойства девяти различных типов материалов, образованных системой трех нитей. Композиционные материалы различались между собой способом и технологией создания пространственных связей, объемным содержанием, свойствами армирующих волокон н типом полимерной матрицы. Структурные схемы армирования образцов представлены на рис, 5.13. Композиционные материалы изготовляли ио трем различным схемам прошивкой в направлении 3 пакета слоев ткани (схемы /, //) и трехмерным плетением армирующего каркаса системой трех нитей (схемы ///, /V). Материалы, изготовленные ио этим схемам, имеют дополнительные обозначения, указывающие объемное содержание н пид армирующих [c.146]

Наконец, третья возможная модель структуры стеклопластика используется при определении оптимальных схем армирования и основана на замене оболочки пространственной системой гибких нитей. Связующее при этом не учитывается. [c.6]

Структурные схемы пространственно армированных композитов. Зависимость свойств углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ), как и других волокнистых композитов, от расположения (ориентации) волокнистых армирующих элементов (арматуры) делает решение вопроса оптимального выбора типа и схемы армирования одним из основных при разработке деталей различного назначения. [c.64]

Элементы железобетонных конструкций могут армироваться не только отдельными стержнями, но и заранее заготовленными арматурными сетками марка С) и каркасами плоскими марка КР) и пространственными марка КП). Как правило, каркасы и сетки на схемах армирования изображают сплошной основной линией, проводимой по контуру каркаса или сетки, через концы стержней. На одиночные арматурные стержни отдельные чертежи не выполняют, а приводят их эскизное изображение в ведомости стержней на один элемент железобетонной конструкции, помещаемой на сборочном чертеже элемента. В табл. 35 приведен [c.319]

Справочник обобщает опыт, накопленный при создании и исследовании пространственно-армированных композиционных материалов на основе полимерной матрицы. Главная цель книги — оценить конструкционные возможности существующих и перспективных схем пространственного армирования, знание которых должно способствовать более, широкому и рациональному применению этих перспективных материалов в ответственных конструкциях. [c.3]

Рис. 1.5. Структурные схемы пространственного армирования, применяемые для изготовления интегральных конструкций

Система четырех нитей. Система позволяет получать композиционные материалы с различными вариантами пространственного расположения арматуры. Будем рассматривать только вариант, известный под названием 40, который получил наиболее широкое распространение. Характерным признаком его является расположение арматуры по четырем диагоналям куба (рис. 1.6). Такая схема укладки при одинаковом содержании арматуры по направлениям армирования позволяет получать равновесную структуру. Одна [c.16]

Геометрические параметры и объемный коэффициент армировании. Рассматривается композиционный материал 4D с плотной упаковкой прямолинейных волокон. Направления волокон параллельны направлениям высот тетраэдров, вершины которых совпадают с диаметральными вершинами куба (см. рис. 1.6). При такой схеме косоугольного пространственного армирования обеспечивается одинаковый угол между любой парой волокон из разных семейств. Этот угол в силу очевидного соотношения os 0 = 1/3 6 я 70° 30. Геометрическая задача для пространственно-армированного в четырех направлениях композиционного материала с плотной упаковкой волокон состоит в установлении схемы расположения волокон одного семейства и определении объемного коэффициента армирования. [c.74]

По конструктивному признаку упрочнения (рис. 22) различают композиционные материалы с хаотическим упрочнением, одномерно-j двумерно- и пространственно армированные. Композиционные материалы, одномерно армированные непрерывными волокнами, называются волокнитами, а двумерно армированные тканями — текстолитами. При армировании возможны различные схемы укладки упрочнителя (волокон), которые приведены на рис. 23. [c.71]

Рассмотрение пространственных диаграмм анизотропии, представленных на рис. 2.29—2.64, показывает, как изменяются характеристики упругости стеклопластика в зависимости от схемы его армирования и технологии изготовления. [c.107]

Хорошие результаты, особенно для пространственно-армированных материалов, дает метод испытания на кручение образцов с кольцевой выемкой (схемы 5—/ и 5—2, см. табл. 7.5). Применяются образцы двух типов — с центральным отверстием и без него. Важно правильно выбрать геометрические параметры выемки — ее относительные ширину lp/d, диаметр d или толщину стенки п. Исследования показывают, что в пределах отношения ip/d = 0,2-ь1,0 длина рабочей части образца 1р не влияет на измеренную прочность (рис. 7.9). Увеличение диаметра рабочей части й от 5 до 15 мм тоже не сказывается на измеренной прочности Пгг, но при дальнейшем увеличении диаметра (d > 15 мм) наблюдается резкое ее уменьшение. Толщина стенки Л для образцов из стеклопластиков составляет 2 мм. Структурные я физические ограничения на метод не накладываются. [c.215]

Рис. 8.14. Конструктивные схемы монолитных пространственных покрытий а — с длинными цилиндрическими оболочками б — с длинными призматическими складками в — детали бортовых элементов г — армирование бортовых элементов и оболочек в местах

Изложены методы расчета упругих свойств композиционных материалов с пространственными схемами армирования. Приведены упругие, теплофизическне и прочностные характеристики пространствен но-армированных композиционных материалов с разной структурой армирования. Рассмотрено влияние структурных и технологических параметров, объемного содержания и свойств арматуры и матрицы на характеристики композиционных материалов. [c.2]

Наличие арматуры с различными жесткостью и прочностью значительно расншряет диапазон свойств композиционных материалов с пространственной схемой армирования. Главные трудности — технологические, возникающие при создании сложных схем армирования, моделирующих структуру некоторых природных элементов, например, кристаллов, растений или биологических тканей [82, 112]. К настоящему времени накоплен значительный опыт создания и совершенствования технологии разных типов композиционных материалов с пространственными схемами армирования. [c.3]

Используются пространственные схемы армирования, образованные системой двух и трех нитей, а также при помощи вискеризованных волокон. Трехмерноармированные материалы могут быть изготовлены как с декартовой, так и с криволинейной ортотропией. При этом можно управлять не только механическими, но и физическими свойствами композита. Наиболее разработанными являются материалы на основе многослойных тканей [101 ]. Использование системы двух нитей позволяет резко (в 2—2,5 раза) усилить меж-слойную сдвиговую прочность и жесткость. Однако для создания таких схем приходится прибегать к существенному искривлению армирующих волокон при этом с ростом толщины материала в известной мере ухудшаются его характеристики в направлении основы. При малых искривлениях возникают трудности с технологией плетения и пропитки. [c.12]

В качестве арматуры пространственно-армированных композиционных, материалов используют как стекловолокно, жесткость которого сравнительно невелика, так н высокомодульные углеродные волокна. Наибольшее распространение углеродные волокна получили при создании трехмерноар-мированных материалов типа углерод-углерод [90, 91, 110, 111, 116, 123, 124, 125]. В настоящее время уже испытываются многомерные схемы армирования. Созданы и анализируются системы, имеющие пять и более направлений армирования. При равномерном расположении армирующих волокон по диагоналям куба (система четырех нитей) удается получить ква-зиизотропный материал, а изменяя соотношение арматуры в разных направлениях, можно создать материалы с заданными свойствами. [c.10]

При четырех направлениях армирования, из которых три создают изотропию свойств в плоскости (табл. 1.2, схема 5), Хпр снижается по сравнению с коэффициентом армирования по гексагональной однонаправленной схеме 1 на 38 %. В схеме 5 вследствие косоугольной укладки волокон в плоскости при касании их с волокнами ортогонального к плоскости направления имеется больше свободных вакансий для заполнения связующим, чем в случае трех ортогональных направлений армирования (схема 4). В случае пространственного косоугольного армирования волокна укладываются по четырем направлениям (схема 6) параллельно каждой из двух ортогональных плоскостей с наклоном к третьей плоскости под углом Преимущество этой схемы состоит в эффективнЬм [c.20]

Сравнение схем армирования с прямыми и криволинейными волокнами, согласно таблице, показывает, что повышение значения объемного коэффициента армирования у материалов с искривленными волокнами позволяет управлять упругими свойствами пространственно-армированного композиционного материала во всех направлениях. Такое управление в случае пространственного армирования одними прямолинейными волокнами ограничивается резким снижением общего объема арматуры в материале, соотвш-ствующим понижением его упругих констант н предела сопротивления при нагружении. [c.24]

Смежные слои в материале могут ра.з-личаться по ориентации и содержанию волокон в плоскости слоя. Арматура может быть прямолинейной, может иметь заданный или случайный (рис. 3.8) характер искривления. Содержание и расположение волокон, пронизывающих плоскости деления, во всех слоях одинаково. По схемам армирования слои можно разделить на три основные группы. К первой группе отнесены слои, у которых волокна двух направлений прямолинейны и взаимно ортогональны. Вторую группу составляют слои, у которых волокна, лежащие параллельно заданной плоскости деления, имеют заданную или случайную степень искривления. Волокна, пронизывающие слой, прямолинейны и ортогональны слою К третьей группе отнесены слои, у которых волокна, лежащие в плоскости слоя, прямолинейны, а волокна, пронизывающие выделенные слои, наклонены под косым углом. Элементарный слой, выделенный из пространственно-армированного материала двумя параллельными плоскостями, представляет по своей структуре двухмерноармиро- [c.51]

Влияние типа армирующих волокон и схем армирования на формирование свойств. Для изготовления пространственно-армированных углерод-угле-родных композиционных материалов применяют армирующие волокна различных видов (нити, жгуты, стержни и т. д.) с различными физикомеханическими свойствами. Кроме того, армирующие каркасы, имеющие одну и ту же структурную схему, могут быть созданы различными методами (см. с. 168), что оказывает определенное влияние на свойства материала. О влиянии типа волокон на формирование свойств композиционного материала свидетельствуют данные (рис. 6.8), полученные из опытов на изгиб образцов, вырезанных из материала в направлении г [111]. Армирующий каркас был создан прошивкой в направлении 2 пакета, набранного из слоев низкомодульной графитовой ткани. Для прошивки использовали как обычные непропитан-ные углеродные жгуты и нити с различной площадью поперечного сечения, так и предварительно пропитанные и отвержденные (в виде стержней) нити. При изготовлении материалов изменялись только содержание и тип волокон направления z в двух других направлениях параметры армирования сохранялись постоянными. [c.172]

Естественно, что выбор природы волокна определяется назначением композита и материалом матрицы, прежде всего физико-химической природой взаимодействия на границе раздела матрица—волокно. Однако при прочих равньгх условиях комплекс свойств волокнистого композита определяется геометрической схемой армирования (рис. 3.2). Схемы хаотичного армирования короткими волокнами, одномерно армированные короткими и длинными волокнами, могут быть использованы для любой матрицы, в то время как остальные - в основном только для полимерной матрицы. Следует также отметить, что схемы двумерного и пространственного армирования легче всего реализуются при изготовлении деталей и узлов из полимерных материалов. [c.192]

Рис. 1.9. Схема простейшей пространственной структуры армирования, обеспечивающей монотропию де-формативных характеристик композита

В зависимости от пространственной ориентации ЭПАС существует три принципиально отличающиеся схемы армирования на основе ЗД структуры и одна схема на основе 4Д-Л структуры. Согласно первой схеме (рис. 3.6, [c.67]

Свойства композитов зависят не только от свойств волокон и матрицы, но и от схем армирования. Различают композиты образованные из слоев, армированных параллельными непрерывными волокнами (свойства их в основном определяются свойствами однонаправленного слоя) армированные тканями (текстолиты) с хаотическим и пространственным армированием. [c.116]

В справочнике изложены три основных технологических принципа получения пространственных связей, когда объемное армирование достигается в рамках традиционной схемы двух нитей за счет искривления волокон одного из направлений системы трех нитей и вискеризацни волокон оценены возможности и перспективы многомерного армирования. Особое внимание уделено новому перспективному классу композиционных материалов углерод-углерод. [c.3]

Случай пространственного армирования с криволинейной осью волокна (переплетение двух нитей и прямое ввлокно между ними), изображенный на схеме 14, не приводит к увеличению ргпр по сравнению с вариантом плоского искривления волокон (схема 8). Целесообразность такого армирования может быть обоснована некоторым ожидаемым увеличением сдвиговых свойств композиционного материала вдоль прямолинейных волокон, так как криволинейные волокна вслед- [c.24]

Феноменологическое исследование механических свойств композиционных материалов может быть проведено двумя путями. Первый основан на рассмотрении армирующего материала как конструкции и учитывает реальную структуру композиции. В этом случае задача состоит в установлении зависимостей между усредненными напряжениями и деформациями. Второй путь основан на рассмотрении армированных материалов как квазноднородных сред и использовании традиционных для механики твердых деформируемых тел средств и методов их описания. Краткая схема аналитического расчета упругих констант композиционного материала методом разложения тензоров жесткости и податливости в ряд по объемным коэффициентам армирования приведена в монографии [60, 83]. Установлено, что при малом содержании арматуры можно ограничиться решением задачи для отдельного волокна, находящегося в бесконечной по объему матрице. Однако такой подход заведомо приводит к грубым погрешностям при расчете упругих характеристик пространственно армированных материалов, объем которых заполнен арматурой на 40—70 %. К тому же следует учесть, что пространственное расположение волокон в этих материалах приводит к росту трудностей при решении задачи теории упругости по определению напряженно-деформированного состояния в многосвязанной области матрица—волокно. Коэффициент армирования при этом входит в расчетные выражения нелинейно, что приводит к очередным трудностям реализации метода разложения упругих констант материала по концентрациям его компонентов. [c.55]

Рассмотрим для сравнения наиболее X ар актер ные сх емы, целесообраз ность которых продиктована условиями нагружения композита. Геометрические параметры пространственной структуры материала, армированного прямолинейными волокнами согласно выбранным схемам, приведены в табл. 3.11. В отличие от плоского армирования в рассматриваемых структурах выделено несколько плоскостей, параллельно которым ориентированы направления двух—четырех семейств волокон. Доля армирующих волокон, относящаяся к каждому семейству, принята одинаковой. Вследствие этого [c.86]

Четырехнаправленные композиционные материалы 40. Симметрия упругих свойств материалов 40. На рис. 6.16 показана принципиальная схема пространственного расположения волокон по отношению к граням куба материала 40, армированного параллельно диагоналям куба. Введены три системы координат первая — главная — с осями 123, перпендику- [c.189]

Так как сечение тонкостенных пространственных конструкций имеет небольшое армирование, то для ориентировочных расчетов в первом приближении можно принять х—0,55 ho. Полное исчерпание несущей способности внецентренно сжатых (растянутых) элементов может иметь место только в том случае, если они взаимодействуют с более прочными окаймляющими их конструкциями. Например, несущая способность полки оболочки может быть исчерпана только в том случае, если она опирается на достаточно прочный контур, который при воздействии на него предельных для сечений полки нормальных сил распора N p и изгибающих моментов Л1пр не разрушится. Если контур не обладает такой прочностью, то возникновению в плите сил iVnp и моментов УИпр будет предшествовать его разрушение. По-видимому, если отвлечься от несовпадения несущих способностей одной и той же конструкции при различных схемах излома, то в оптимально запроектированной с точки зрения прочности конструкции разрушение различных элементов должно наступать при одной и той же нагрузке, т. е. элементы должны быть равнопрочными. В соответствии со сказанным выше, если прочность криволинейного бруса ниже прочности балок, на которые он опирается, то при возникновении в брусе предельных нормальных сил Л/ р и моментов УИпр балки не разрушатся (рис. 3.2). Наоборот, если балки в рассматриваемом примере не обладают достаточной прочностью, то при возникновении в них предельных моментов и их разрушении несущая способность бруса не будет исчерпана и действующие в нем усилия будут меньше предельных. При равнопрочности элементов момент разрушения балок должен совпадать с моментом исчерпания несущей способности бруса. Оценка несущей способности конструкций с учетом взаимного влияния прочности отдельных элементов является, несомненно, приближенной. Более точных результатов можно ожидать при учете не только взаимного влияния прочностей отдельных элементов, но и при учете влияния их деформативности. Если балку подкреплять подвесками с одним и тем же сечением (одной и той же прочностью), но с разной длиной, то очевидно, что несущая способность конструкции при увеличении длины подвески до некоторой оптимальной величины может увеличиваться (рис. 3.2, д). Таким образом, при оценке несущей способности конструкции [c.176]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...