Схемы армирования

Система трех нитей. Композиционные материалы, образованные системой трех нитей, содержат арматуру в трех направлениях выбранных осей координат. Наиболее типичные схемы армирования приведены на рис. 1.4. Схемы, как правило, образованы взаимно ортогональными волокнами (рис. 1.4, а, б), но встречаются и с косоугольным расположением (рис. 1.4, в, г). Армирующие волокна могут быть прямолинейными (рис. 1.4, а), иметь заданную степень искривления волокон в одном (рис. 1.4,в) или двух (рис. 1.4, г) направлениях. Содержание волокон и интервал между ними в каждом из трех направлений являются основными параметрами композиционных материалов, которые определяются условиями их применения. [c.13]

Существует ряд специальных схем плетения с поперечным усилением схемы интегрально тканых сотовых конструкций с прямоугольными (рис. 1.5, а) и треугольными (рис 1.5, 6) ячейками. Подобные схемы армирования используют при создании материалов для глубоководных аппаратов и соил ракет [95, 107], высокопрочных при [c.16]

Система п нитей. Композиционные материалы, образованные системой множества нитей, содержат арматуру уложенную в различных направлениях, чаще всего — в трех взаимно ортогональных направлениях выбранных осей координат и в диагональных плоскостях, содержащих координатные оси (рис. 1.7). Имеются и более сложные схемы армирования (рис. 1.8). Создание материалов с подобными схемами армирования — весьма трудоемкий процесс, содержащий технологические трудности, связанные с созданием каркаса и его пропиткой. Целесообразность изготовления рассматриваемой группы композиционных материалов пока не достаточно обоснована. [c.17]

Действительно, как видно из табл. 1.2, в случае искривления волокон Рпр большинства идеализированных схем близок к его значению для слоистого композиционного материала. Увеличение диаметра искривленных волокон в плоскости для схем армирования с прямоугольными (схемы 8, 11, 12) и моноклинной (схема 9) укладками ортогональных к плоскости волокон несущественно (в пределах 5 %) изменяет значение Хпр, полученное при одинаковых диаметрах волокон обоих семейств ( 1 = г)- В гексагональной (схема 10) и моноклинной (схема 13) укладке волокон, ортогональных к плоскости, увеличение диаметра волокон, искривленных в плоскости, более существенно сказывается на изменении значения р.цр (8—15 %). Для прямоугольных укладок прямых волокон при различных схемах искривления волокон в плоскости (схемы 8, 11, 12) предельное значение р,рр при 1 = 2 всегда больше на 16—20 %, чем для квадратных укладок, когда шаги между волокнами в двух направлениях равны, т. е. = / 2. [c.24]

Структурные элементы. Разнообразие структурных схем армирования и существенные различия в принципах построения армирующего каркаса даже в пределах одного класса композиционных материалов обусловливают трудности разработки расчетных моделей упругих свойств материала. Исследования отечественных и зарубежных авторов но этим материалам содержат, как правило, частичную информацию о технологии их изготовления и некоторых физико-механических свойствах. Расчет упругих характеристик отдельных видов материалов приведен в работах [36, 39—44,79,86,89, 100, 122]. Обобщение некоторых методов расчета изложено в работе [25]. [c.48]

Рис. 3.2. Типовые схемы армирования слоя

Типовые схемы армирования слоя. [c.50]

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

Модельные материалы. Схемы армирования композиционных материалов, структуры которых образованы системой двух нитей, более разнообразны, чем схемы других классов рассматриваемых материалов. Естественно, что экспериментальные исследования механических свойств материалов, со всеми вариантами схем армирования невозможны, и в этом нет необходимости. Для проверки теоретических зависимостей, описывающих упругие характеристики этого класса материалов, достаточно исследовать материалы с наиболее типичными схемами армирования. При этом важно оценить возможность использования теоретических зависимостей в широком диапазоне изменения свойств армирующих волокон и структурных параметров — степени искривления волокон основы (угла наклона к оси 1), [c.98]

Изменение угла наклона волокон основы в материале существенным образом отражается на кривых деформирования. Наиболее наглядно это проявляется при сравнении зависимостей о (е), приведенных на рис. 4.6, с аналогичными зависимостями на рис. 4.4, а. Композиционные материалы обоих типов изготовлены по одной схеме армирования единственным различием является угол наклона волокон основы. [c.101]

Кривые нагрузки и разгрузки при повторном нагружении стеклопластиков на основе высокомодульных и полых волокон, как видно из сравнения рис. 4.8 и 4.5, не имеют принципиальных отличий от кривых деформирования стеклопластика С-11-21-50. Различия в структурных схемах армирования материалов с близкими значениями углов наклона волокон основы не отражаются на характере диаграмм повторного нагружения. [c.102]

С-11-21-50 подобен. Первые два типа стеклопластиков имеют незначительные расхождения в углах наклона волокон основы и в схемах армирования, поэтому для них характер кривых а (е) практически одинаков. [c.102]

Различия в свойствах армирующих волокон или в структурных схемах армирования при одних и тех же [c.103]

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]

Из табл. 5.16 следует, что прочность при сжатии всех трех исследованных материалов в направлениях основного армирования оказывается несколько ниже, чем в трансверсальном направлении. Такое явление обусловлено некоторым различием в схемах укладки арматуры по направлению армирования. В направлении г волокна имеют больший диаметр и меньший шаг укладки по двум другим направлениям, чем волокна направлений х, у. Данные [125] по свойствам композиционных материалов с различными типами матриц, арматуры и по схемам армирования (табл. 5.17) не позволяют установить влияние ни одного из отмеченных факторов на свойства. Эти [c.159]

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]

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]

Наличие волокон с высокой жесткостью позволяет варьировать в самом широком диапазоне зависимость уд ль-ной прочности композиционных материалов от их удельной жесткости. Это обусловливает существенные преимущества композиционных материалов перед металлами, где удельная жесткость примерно постоянная при некотором изменении удельной прочности [15]. Управление удельной жесткостью и прочностью, а также другими физико-механическими характеристиками в плоскости армирования осуществляется нзд1енением укладки волокон или одноосных тканей различного плетения как в плоскости, так и по толщине пластины или изделия [2, 14]. При этом характеристики композиционных материалов перпендикулярно плоскости армирования практически не изменяются [25]. Варьирование укладки волокон приводит не только к изменению степени анизотропии свойств, при незначительном изменении сопротивления межслойному сдвигу и поперечному отрыву [20, 69]. Наличие переменной укладки по толщине приводит к существенному увеличению неоднородности структуры композиционного материала, что необходимо учитывать при расчете конструкций из таких материалов [2, 104]. Выбор закона укладки в плоскости и по толщине пакета подчиняется назначению конструкции. Таким образом, использование высокомодуль-пых волокон при традиционных схемах армирования, когда толщина изделия создается набором плоских армирующих элементов — ирепрегов или слоев ткани, не устраняет указанных выше отрицательных особенностей композиционных материалов. [c.8]

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]

Подробный анализ сравнительных преимуществ материалов, образованных системой трех нитей, и многомерных КО.МПОЗИЦИОННЫХ материалов выполнен в работах [25, 120], где показана модель для расчета многомерных материалов. Оказалось, что при равномерном распределении волокон некоторые нз многомерных схем армирования малоэффективны [43]. [c.10]

Рис. 1.2. Варианты схем армирования, образованных системой двух нитей. Соедкисние РИДОМ лежащих слоев с волокнами направления у

Рис. 1.6. Четырехнаправленная схема армирования и расположение системы координат X, у, г — главные оси 1 — направление армирования

Рис. 1.8, Одиннадцатннапрааленная (11 О) схема армирования диагонали между диаметральными вершинами, по двум граням и вдоль ребер

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]

Как видно из анализа схем армирования только прямолинейными волокнами, отклонение направлений укладки волокон от однонаправленной и плоской схемы существенно снижает объемный коэффициент армирования материала. При трех взаимно ортогональных направлениях укладки волокон предельный коэффициент армирования р-пр снижается по сравнению со слоистой структурой на 25 %. Заметим, что для последней при любом числе направлений армирования характерно неизменное значение предельного коэффициента армирования Рпр — 0,785, равное коэффициенту однонаправленного материала с прямоугольной схемой укладки волокон. [c.20]

Схема армирования лсинй Укладка волокон [c.22]

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]

Для определения схемы армирования рассматривается сечение композиционного материала (см. рис. 1.6) плоскостью 2 3, параллельной одному из оснований тетраэдра. Схема расположения в этой плоскости волокон направления 1, параллельных высоте тетраэдра, и расчет расстояний между ними позволяют найти остальные параметры структуры композиционного материала и его объемный коэффициент армирования. Это следует из того, что остальные три направления армирования при равномерной плотности распределения волокон составляют единый угол 0 с волокнами соседних семейств. Следовательно, схемы распределения сечений волокон в пдоско-стях, параллельных четырем основаниям тетраэдров, одинаковы. Точки касания волокон направления 1 с тремя волокнами соседних семейств расположены в плоскости 23 под углом 120° друг к другу, так как каждое направление волокон является для всей структуры осью симметрии третьего порядка. [c.75]

Для удобства дальнейшего описания введена классификация стеклопластиков по структурной схеме армирования, углу наклона волокон основы к направлению оси 1 и типу арматуры. Стеклопластики на основе алюмоборосиликат-ных волокон АБ обозначены буквой С высокомодульные ВМ и полые волокна обозначены буквами в и п . Структурные схемы армирования материалов (рис. 4.3) обозначены римскими цифрами. Степень искривления волокон (средний угол наклона к оси X (1)1 указана арабскими цифрами, идущими после римской, две последние арабские цифры обозначают объемное содержание волокон. Например, С-1-10-65 означает стеклопла- [c.99]

Шаг укладки волокон интегрально связан с коэффициентами армирования Х . Однако в зависимости от схемы армирования при неизменности коэффициентов армирования шаг волокон вдоль выбранных осей может быть различным. В направлении одной из осей он может быть минимальным — прослойки связующего между волокнами отсутствуют. В этом случае, например для однонаправленного материала, .еияется сама расчетная модель из дискретно-волокнистой [c.143]

Прочность при растяжении и сжатии в направлении у оказывается на 60 % больше соответствующих значений характеристик направления х (см. табл. 5.11), в то время как различия в коэффициентах армирования для этих направлений не превышают 10%. Такое расхождение в значениях указанных прочностей в значительной степени обусловлено структурой армирования. Подтверждается это тем, что для стеклопластика первого типа, отличающегося схемой армирования от второго типа, пределы прочности при изгибе н сжатии в направлении X с учетом объемного содержания арматуры практически нс отличаются от значений указанных характеристик направления у. Значения прочности прй сжатии в направлении 2 обоих типов материалов оказались выше, чем значения прочности в двух других направлениях, в то время как содержание арматуры в первых ДЕ ух направлениях значн- [c.154]

Композиционные материалы, образованные системой трех нитей, создают, как правило, большой толщины (до 500 мм). Технология создания таких материалов имеет специфические особенности, обусловленные процессами пропитки и формования. Оба процесса проводятся под вакуумом и давлением в закрытых пресс-формах и зависят от плотности ткани и типа связующего. Поэтому выбор типа связующего для создания рассматриваемого класса материалов требует детального изучения. О важности этого фактора свидетельствуют данные экспериментов, полученные на двух различных в технологическом отношении типах матриц — эпоксидной ЭДТ-10 и феноло-формальдегидной (ФН). В качестве арматуры при изготовлении трехмерноармированных композиционных материалов были использованы кремнеземные и кварцевые волокна. Структурные схемы армирования исследованных материалов были одинаковыми. Они представляли собой взаимно ортогональное расположение волокон в трех направлениях. Содержание и распределение волокон по направлениям армирования этих материалов приведено в табл. 5.13. [c.156]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...