Хаотически армированные материалы

Для несущих слоев используют полимеры, армированные ориентированными волокнами (в строительстве, в производстве легких самолетов и др.), хаотически армированные материалы (в строительных панелях), алюминий (в большинстве авиационных конструкций), титан (в высоконагруженных элементах летательных аппаратов), нержавеющую сталь (в панелях самолетов В-58 и В-70). [c.198]

В связи с этим в настоящей работе сделана попытка систематически изложить результаты экспериментальных исследований механических и теплофизических характеристик некоторых основных конструкционных стеклопластиков. Рассматриваются как ориентированные стеклопластики АГ-4-С, 27-63С, 33-18С и П-2-1С, так и хаотически армированные материалы АГ-4-В, РТП-100, РТП-170, СНК-2-27 и П-1-1, а также термопласты 601-А, 390, 291. [c.3]

Стекловолокнистые материалы, в свою очередь, можно разделить на ориентированные стеклопластики, получаемые организованной укладкой стеклянных волокон, нитей или жгутов с одновременным или последующим нанесением связующего, и хаотически армированные материалы с наполнителем в виде предварительно сформованных матов, рубленой ровницы или жгутов. [c.8]

С превосходит соответствующую характеристику материале 33-18С и АГ-4-С в 1,12 и 1,18 раза (табл.. 1). Важным показателем является предел прочности при срезе, который у материалов 27-63С и 33-18С составляет 21 кгс/мм , что в 3,2 раза выше, чем у материала АГ-4-С. Из хаотически армированных материалов, которые в основном предназначены для изготовления электроизоляционных и радиотехнических деталей, наибольшей прочностью при растяжении обладает материал АГ-4-В (ав 5,1 кгс/мм , что соответственно в 1,16, 2,04, 3,19 и 3,95 раза выше, чем у стеклопластиков П-1-1, СНК-2-27,РТП-100 и РТП-170). Модуль упругости стеклопластика АГ-4-В в 1,09 и 1,26 раза больше, чем у материалов П-1-1 и СНК-2-27. [c.10]

Для исследования хаотически армированных материалов применялись образцы перечисленных трех типов, при этом образец типа 1 имел форму лопатки. Лопатки применялись при определении механических свойств материала при растяжении в условиях повышенной температуры. Прочность материала, получаемая в результ ате испытания лопаток, несколько выше значений, найденных при растяжении плоских образцов, вырезанных из плит, что объясняется уплотнением структуры наполнителя при индивидуальном прессовании и отсутствием повреждений, возникающих при механической обработке. Следует отметить, что в натурных тонкостенных конструкциях распределение неоднородностей [c.13]

Классификация по способу переработки, или технологическая классификация, делит армированные пластики на литьевые, прессовочные и намоточные. Хаотически армированные материалы перерабатываются методом литья и прессования, ориентированные — намоткой, прессованием, контактным формованием. Способ переработки оказывает сильное влияние на исследуемые свойства материала (подробно об этом будет сказано в разделе 1.3). Технология изготовления и форма образцов для испытаний должны соответ-ствовать назначению исследуемого материала. Этим объясняется различный подход к испытаниям намоточных и прессовочных изделий. [c.20]

Хаотически армированные материалы 20 [c.263]

Все вышеизложенное относилось исключительно к ориентированным стеклопластикам. Что касается материалов с хаотическим расположением наполнителя, то эту группу стеклопластиков некоторые авторы [4, 13] относят к материалам, обладающим квази-изотропностью физико-механических свойств. Однако исследования структуры хаотически армированных стеклопластиков показывают, что армирующие волокна в элементах деталей располагаются параллельно оформляющим поверхностям пресс-формы. Поэтому такие стеклопластики в деталях обладают более или менее выраженной анизотропией свойств, причем степень анизотропий существенно зависит от конструкционных и технологических факторов. [c.4]

Здесь рассматриваются в основном волокнистые материалы как ориентированные, так и хаотически армированные. [c.8]

Повышение температуры приводит к понижению прочности и жесткости, что связано с довольно низкой теплостойкостью наполнителя и особенно эпоксидно-фенольного связующего, в котором при температуре выше 200° С начинаются процессы деструкции. Исключение составляют теплостойкие материалы РТП-100 и РТП-170, прочность которых при повышении температуры до 200° С снижается соответственно в 2,72 и 5 раз, а при дальнейшем нагревании возрастает и для материала РТП-100 при 600° С составляет 63% от исходного значения, а для материала РТП-170 при 400 С — 36%. Влияние повышенной температуры на механические свойства ориентированных материалов зависит от характера приложения нагрузки. В частности, если при растяжении вдоль волокон предел прочности материалов АГ-4-С и 27-63С при 200 С составляет соответственно 64,5 и 71,3% от исходных значений, а модуль упругости в среднем 92%, то при сжатии в тех же условиях предел прочности у стеклопластика 27-63С снижается в 9 раз, а у материала АГ-4-С в 2,6 раза. Предел прочности при срезе уменьшается при нагревании-До 200° С в среднем в 2,7 раза. Отмеченные явления объясняются возрастанием роли связующего в восприятии нагрузки при сжатии и срезе. Еще более интенсивно снижаются прочность и Жесткость при повышении температуры у хаотически армированных стеклопластиков АГ-4-В, П-1-1 и СНК-2-27. При нагревании до 200° С предел прочности при растяжении и модуль упругости уменьшаются в среднем в 2,5 раза, а дальнейшее повышение температуры приводит к быстрому разупрочнению. Так, предел прочности материала АГ-4-В при температуре 500 С составляет всего 8,8% от исходного значения. [c.12]

Волокнистые композиционные материалы могут быть изотропными и анизотропными в зависимости от ориентации волокон. Матрица, как правило, изотропна в том смысле, что ее свойства одинаковы во всех направлениях. Если волокна расположены хаотически, то прочностные и упругие свойства композиционного материала также изотропны в плоскости материала (так как армированные пластики, использующиеся в строительной промышленности, имеют тонкие сечения, то их свойства в направлении, перпендикулярном плоскости материала, можно не рассматривать), [c.264]

Для получения композиционных материалов, армированных дискретными волокнами, применяют способ введения дискретных волокон в тигель с расплавленным металлом, находящийся в печи, создающей его интенсивное вращение (патент США №. 3753694, 1973 г.). При этом волокна вводятся в образующуюся при вращении в расплаве воронку. В процессе вращения волокна распределяются во всей массе металла, затем скорость вращения снижается, но только до уровня, когда дискретные волокна еще удерживаются во взвешенном состоянии внутри массы жидкого металла, а затем быстро охлаждают полученный композиционный материал. Аналогичные материалы могут быть получены с применением ультразвука. В этом случае дискретные волокна подвергают последовательной ультразвуковой обработке вначале во внутренней полости трубчатого излучателя ультразвука, служащего также для ультразвуковой обработки расплава, а затем непосредственно в объеме расплава. Применение ультразвука улучшает смачиваемость волокон расплавом и способствует равномерному распределению дискретных волокон в матрице. Оба приведенных выше способа позволяют получить композиционный материал с равномерно распределенными, но хаотически ориентированными дискретными [c.93]

К группе изотропных композиционных материалов относят материалы, для армирования которых используют наполнитель в виде рубленых коротких волокон, соизмеримых с диаметром, сплошных и полых сфер и микросфер, порошков и других мелкодисперсных компонентов. В таких материалах армирующий наполнитель хаотически перемешан со связующей матрицей. Напряженно-деформированное состояние такого материала аналогично однородному изотропному материалу. В зависимости от назначения изделия в качестве наполнителя изотропных композиционных материалов используют синтетические, минеральные и металлические компоненты. В качестве связующей матрицы применяют термореактивные полимеры и термопластичные (эпоксидные, полиэфирные, полиамидные, полистирольные, поливинилхлоридные, фенольные и другие смолы и их комбинации), а также металлы, обладающие высокими адгезионными свойствами к наполнителю. [c.5]

Большая часть широко используемых на практике композитов представляет собой слоистые материалы. Поэтому расчет слоистых материалов представляет собой первостепенную задачу. При выводе уравнения состояния следует обратить внимание на то, что в направлении слоев и в направлении, перпендикулярном слоям, свойства рассматриваемого материала являются различными. Принимая это во внимание, рассмотрим два слоистых материала материал, армированный тканью, и материал, армированный слоями хаотически расположенных волокон. [c.64]

Маты представляют собой рулонный материал, состоящий из хаотически расположенных отдельных углеродных волокон, которые пропитаны полиэфирным или другим связующим, в отличие от армированных конструкционных материалов изделия на основе матов, не обладая высокой прочностью, имеют высокую электропроводность и используются в качестве антистатических и поглощающих радиоволны материалов для изготовления, например, полов. [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]

Очень длинные или непрерывные волокна, расположенные заранее заданным образом, т. е. параллельно друг другу или под определенным углом, придают материалу очень высокую прочность в направлении волокон и очень низкую прочность в поперечном направлении. При загрузке материалов в форму таким образом, чтобы волокна располагались в направлении наиболее вероятного действия нагрузок на изделие при его эксплуатации, обеспечивается очень высокая эффективная прочность ЛФМ. Для компенсирования снижения прочности в поперечном направлении в ЛФМ чередуют слои с параллельным расположением волокна с обычными слоями, где волокно хаотически распределено. В табл. 15.3 приведены свойства ЛФМ с хаотически распределенными и непрерывными волокнами, а также при сочетании этих двух вариантов армирования. [c.120]

Наличие в стеклопластиках полимерного связующего, обладающего я ко выраженными реологическими свойствами, обусловливает зависимость механических характеристик этих материалов от скорости нагружения и деформирования. При этом для статического нагружения в широком диапазоне скоростей деформирования модуль упругости остается практически постоянным, а предел прочнсхти увеличивается. В частности, для материала АГ-4-С при увеличении скорости деформирования от 0,03 до 5,4 %/мин Ов увеличивается на 10%, а для стеклопластика 27-бЗС при увеличении сжорости деформирования от 0,012 до 0,17 %/мин Ов возрастает на 20%. У хаотически армированных материалов рост Ов еще более заметен, так как роль связующего в восприя- [c.10]

Модуль упругости изменяется меньше при понижении темрера-туры до —196 С он увеличивается в среднем на 20%. Для хаотически армированных материалов понижение температуры до —60° С вызывает заметное увеличение предела прочности и модуля упругости при растяжении, а также предела прочности при срезе. У материала П-1-1 указанные параметры увеличиваются на 8%, АГ-4-В — на 16%, а у материала РТП-100 — на 35%. Значительное увеличение предела прочности при растяжении наблюдается у материалов СНК-2-27 и РТП-170 (соответственно в 2,36 и 1,94 раза). Твердость рассматриваемых стеклопластиков с понижением температуры возрастает в среднем в 1,4 раза, причин увеличения хрупкости не наблюдается. Однако у материала П-1-1 при понижении температуры до—60° С ударная вязкость снижается на 12%. [c.12]

В зависимости от соотношения размеров армирующих элементов и их распо.т1ожения в полимерной матрице могут быть выделены две большие группы материалов хаотически армированные материалы (матрица частица) и упорядочено армированные, илп ориенти- [c.20]

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]

Перекрестная укладка одинакового числа слоев в двух направлениях образует композиционные материалы с ортотропией в осях, направленных вдоль биссектрис угла между волокнами в соседних слоях. Материалы с переменным углом укладки по толщине одинакового числа слоев в направлениях О, 60 и 120° условно называют материалами звездной укладки (1 1 I). Они являются изотропными в плоскостях, параллельных плоскостям укладки слоев. Трансверсальноизотропными являются и многонаправленные материалы, в которых одинаковое число слоев укладывается в направлениях, я/ц, 2я/л,. .., л, п 3), а также хаотически армированные в одной плоскости короткими волокнами. При использовании в качестве арматуры обычных однослойных тканей получаются композиционные материалы со слоистой структурой (тек-столиты). Возможны различные комбинации структур ткань может быть уложена так, что направления основы во всех слоях совпадают или между направлениями смежных слоев образуется некоторый заданный угол. Кроме того, угол укладки и число слоев по толщине материала могут изменяться. В зависимости от этого можно выделить три основных вида слоистых структур симметричные, антисимметричные и несимметричные. К первому виду относятся материалы, обладающие симметрией физических и геометрических свойств относительно их срединной плоскости, ко второму виду — материалы, обладающие симметрией распределения одинаковых толщин слоев, но угол укладки волокон (слоя) меняется на противоположный на равных расстояниях от срединной плоскости. К несимметричным структурам относятся материалы, не обладающие указанными выше свойствами. [c.5]

Вискерн.зация волокон Ч Особую группу представляют композиционные материалы, межслойные связи в которых создаются за счет нитевидных кристаллов, выращенных на поверхности волокон или введенных в полимерную матрицу между волокнами. Для. этой группы материалов наиболее типичны две схемы армирования с хаотическим расположением нитевидных кристаллов в одной плоскости (рис. 1.10, а) и во всем объеме (рис. 1.10, б). [c.19]

Упругие характеристики композиционных материалов с учетом усредненных свойств матрицы рассчитывают по формулам, полученным для слоистых композиционных материалов с соответствующей укладкой волокон (однонаправленной или ортотропной) [25, 88]. Упругие постоянные связующего, входящие в эти формулы, заменяют упругими характеристиками модифицированной матрицы, которые вычисляют по зависимостям (7.2), (7.3), (7.6)—(7.9) в случае хаотического распределения нитевидных кристаллов в одной плоскости, перпендикулярной к направлению волокон. В случае же распределения кристаллов во всем объеме характеристики модифицированной матрицы определяют по зависимостям (3.83), (3.84) при коэффициенте армирования р = рдр. Выражения для упругих характеристик композиционного материала, армированного вискеризо-ванными волокнами в направлении оси 1, согласно зависимостям, приведенным на с. 59, имеют вид [c.205]

К первой группе относятся композиционные материалы, упрочненные дисперсными частицами и хаотически расположенными монокристалличе-скими нитями (так называемыми усами ) (см. рис. 114, I—1). Материалы, получаемые методами порошковой металлургии и состояш ие, например, из частиц карбидов тугоплавких металлов, помеш енных в связующее, образуемое металлами железной группы, иллюстрируются схемой I—2. За рубежом значительное внимание уделяют созданию металлических материалов, например, на медной основе, армированных дискретными отрезками вольфрамовой, молибденовой проволоки (/—3), а также расположенными в металлической основе непрерывными проволоками 1—4) [97 98]. Могут быть изготовлены материалы, имеющие армирующие элементы в виде сеток -— проволочных тканей и сот (/—5). Еще один вид образуют материалы, имеющие непрерывные неориентированные армирующие волокна — типа войлока , в зарубежной практике называемые фелтметалл (/—6). [c.250]

Если какие-либо два главных значения тензора к совпадают (например, к = Я.у), то в плоскости, содержащей соответствующие оси (в плоскости XOY), и плоскостях, параллельных ей, материал является изотропным и выбор ориентации этих осей может быть произвольным. Такие материалы называют трансверсально изотропными (по отношению к фиксированной оси Z). К ним относятся слоистые композиционные термоизоляторы при условии, что в плоскости каждого слоя теплопроводность не зависит от направления волокнистые термоизоляторы с преимущественной ориентацией волокон в одном направлении (например, дерево или армированные однонаправленным волокном композиты), или наоборот, с хаотической ориентацией волокон, расположенных в параллельных плоскостях кристаллические теплоизоляторы с преимущественной ориен- [c.13]

В отличие от композиционных материалов с непрерывными волокнами в материалах с короткими волокнами значительно труднее добиться одноосной ориентации волокон. Разработаны несколько процессов для ориентации коротких волокон типа асбестовых или нитевидных монокристаллов [56], однако распределение волокон в таких широко распространенных материалах как полиэфирные пресс-композиции и литьевые армированные термопласты обычно близко к хаотическому. Хаотическое распределение резко снижает эффективность усиления полимеров короткими волокнами, так как напряжения, передаваемые на неориентированные волокна, могут быть очень малыми или даже равными нулю. Одним из путей учета относительной эффективности усиления волокнами является использование коэффициентов эффективности для волокон с заданным типом ориентации и для композиции в целом. Кренчель предложил этот способ для цементов, усиленных волокнами [57]. Он рассчитал коэффициенты эффективности усиления для некоторых идеализированных типов распределения волокон, показанных на рис. 2.38. Если композиционной материал имеет соответствующее распределение волокон, то его проч- [c.93]

В результате создана теория, учитывающая особенности физико —механических свойств фрактальных структур и позволяющая прогнозировать, в зависимости от значений определ5пощих параметров в полном диапазоне их изменения, весь комплекс упругих и прочностных характеристик дисперсных материалов и композиционных материалов с дисперсными наполнителями, а также, в принципе, и с волокнистыми наполнителями при хаотической схеме армирования. [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...