Балки нз композиционных материало

При направленном распределении волокон композиционный материал является ортотропным и имеет три главные оси симметрии. Для балки, показанной на рис. 18, предполагается, что главные оси ортотропии совпадают с осями симметрии. Если далее принять, что связь между волокнами и матрицей не нарушается и последняя является линейно упругой, то для расчета балки можно воспользоваться методами сопротивления материалов. Поскольку балки рассматриваемой фермы используются наиболее часто и рассчитываются довольно просто, этот случай подробно будет исследован далее. В соответствии с работой [53] основное внимание уделено пределам применимости методов расчета и влиянию свойств композиционных Материалов на получаемые результаты. [c.135]

Рис. 19. Предельная кривая для балки из композиционного материала

Колебания балки см. Балки многослойные— Влияние слоистого композиционного материала 140 [c.341]

Опасность возникновения концентраторов напряжений требовала утолщения композиционного материала до значений свыше допустимых по условиям сопряжения лонжеронов, нервюр и несущей коробчатой балки центроплана. Было принято решение использовать металлические упрочняющие прокладки. Прокладки заменяли слои с ориентацией 0° тогда, когда основная нагрузка направлена вдоль размаха, и слои с ориентацией 90 — в тех случаях, когда большие усилия направлены по хорде. Сначала были опробованы стальные прокладки, так как предполагалось, что при их использовании будут обеспечены максимальная адгезия и близость коэффициентов линейного расширения и деформаций. В конечном итоге были выбраны прокладки из титанового сплава Т1 — 6%А1 — 4 %У, которые обеспечивали близкий к стали упрочняющий эффект при меньшей плотности. Обшивки состояли из последовательных серий слоев основного набора, ориентация которого была принята (02/ г45/90) . Толщина изменялась в зависимости от местных (локальных) требований по прочности и жесткости и с учетом требований по сборке и сопряжению с осно- [c.141]

Рис. 2.58. Схема разрушения в результате межслоевого сдвига при изгибе короткой балки из слоистого композиционного материала.

Как показано на рис. 21, типовая трехслойная балка состоит из тонких наружных несущих слоев и заполнителя из относительно легкого материала. В трехслойных конструкциях из композиционных материалов несущие слои обычно состоят из совокупности армированных в различных направлениях элементарных слоев, а в качестве заполнителя применяют соты. Такие конструкции обладают высокой изгибной жесткостью при малой плотности и находят широкое применение. [c.142]

Основной задачей современной технологии волокнистых композиционных материалов является получение волокон с большим модулем упругости, обеспечивающих возможность приложения высоких напряжений к конструкции без существенных упругих деформаций ее элементов. Обычно отношение модуля к удельному весу для большинства материалов более или менее постоянно, поэтому малые смещения могут быть получены лишь при использовании толстых стержней или ферм приемлемой конструкции. Сравнительно новыми конфигурациями являются коробчатые балки, обладающие повышенным моментом инерции при данной массе материала. Разрушение толстых стержней возможно путем простого раздавливания. [c.10]

Задачу изгиба слристых балок наилучшим образом можно проиллюстрировать на примере (жободно опертой армированной балки прямоугольного поперечного сечения, нагруженной в центре пролета сосредоточенной сйлой (рис. 18). Предполагается, что балка армирована одинаковыми продольными волокнами, равномерно распределенными по ее сечению. Если это распределение неравномерно, композиционный материал является анизотроп- [c.134]

Для того чтобы проиллюстрировать влияние изменений свойств композиционного материала,. вызванных например, разбросом предела прочности или пористостью связующего, на поведение балки при изгибе, рассмотрим балку из эпоксидного боропластика. Этот материал имеет предел прочности при растяжении порядка 140 кгс/мм и предел прочности при сдвиге порядка 7 кгс/мм. При этих значениях Оц и по уравнению (17), в котором следует принять Тд1ах = получаем Ь1Ь, = 10. Если предел прочности при растяжении снинюется на 10% (в результате пористости связующего), то Ык = 18 (рис. 20). [c.137]

Соответствующая задача для балки из композиционного материала подробно рассмотрена в работе Сана [161 ], который исследовал волны в слоистых балках, предполагая, что для каждого слоя справедливы гипотезы Тимошенко. Сан сравнил свое решение для десятислойной балки с точным решением и с решением, полученным по теории Тимошенко для однородной балки. При отношении модулей сдвига чередующихся слоев порядка 100 теория эффективного модуля, основанная на предложенном Фойгтом усреднении постоянных, приводит к результатам, достаточно хорошо согласующимся с точным решением для 2nh X< , где h — общая толщина балки. Для более коротких волн модель, предусматривающая введение эффективного модуля, существенно отличается как от микроструктурной, так и от точной. [c.291]

Аналогично может быть рассчитана по правилу смеси жесткость композиции при действии напряжения изгиба в плоскости композиционного материала. Однако при поперечном изгибе или напряжении кручения многослойные слоистые материалы ведут себя согласно правилу смеси только в тех случаях, когда они состоят из больпюго числа слоев и распределение высоко- и низкомодульных материалов равномерно по всей толщине композиционного материала. Жесткость прямоугольной балки или плиты, состоящих из большого числа перемежающихся слоев тонких пластин двух разнородных материалов, как показано на рис. 11, а, будет близка к жесткости однородного материала [c.62]

Установлено, что модули динамического изгиба остаются высокими при повышенных температурах. Нанример, композиционный материал с 30 об. % волокна, имевший при комнатной температуре модуль упругости 32 10 фунт/кв. дюйм (22 498 кгс/мм ), сохранял значение 29 10 фунт/кв. дюйм (20 389 кгс/мм ) при 1200° F (649° С). Методом резонирующей консольной балки было определено сопротивление усталости. Композиционные материалы по сравнению с матрицей обнаружили тенденцию к некоторому понижению сонротивления усталости в принятых условиях испытания. Было высказано нредполоя ение, что вклад в наблюдаемый эффект вносит несколько факторов. Наиболее важным среди них считали эффект надреза, вызываемый свободными волокнами на поверхности. В число предполагаемых факторов включены также измененное состояние матрицы из-за наличия кислорода и предпочтительной ориентации и остаточные напряжения. По-видимому, контролирующим фактором является деформация матрицы. [c.312]

Результаты исследования формоизменения боралюминиевого композиционного материала приведены Вейзингером [94], Хэп-пом и Истом [34], Хэршем и Даффи [38], Миллером и Шеффером [65]. Показано, что для того, чтобы свести до минимума растягивающие напряжения при гибке, радиус гиба должен быть равен 4Т и 5Т. Полученные профили показаны на рис. 10. На ранней стадии работы по формоизменению, связанному с ползучестью, проводили на композиционном материале, имеющем на участках с малым радиусом гиба малое объемное содержание волокон, однако позже эти работы осуществляли на гомогенном материале. Двутавровую балку с низкими полками, высотой 38 мм, изготовленную из такого материала, подвергали гибке на радиус 1520 мм. Операция гибки проводилась при температуре 510° С в течение 8 ч. [c.447]

Тормозные цилиндры 4 облегченного типа со спаренными рычагами 5 установлены на балке 8, которая соединена с поперечиной 7 кронштейном 6. 15ашмаки 2 с накладками 3 из композиционного материала прил<имаются к тормозному диску с двух сторон. Зазор 1,3—3 мм между накладками 5 и тормозным диском устанавливают при помощи регулирующих пружин 9. [c.205]

В отличие от дисперсии, которая вызывает перераспределение энергии в искаженном импульсе напряжений при сохранении энергии волны, рассеяние связано с энергетическими потерями. Потери энергии в задачах динамики композиционных материалов определяются по крайней мере четырьмя явлениями 1) вязко-упругими или неупругими эффектами в структурных компонентах 2) рассеянием волн 3) появлением микроразрушения 4) трением между неполностью связанными компонентами. Важная для приложений задача о вязкоупругом демпфировании в слоистых балках и пластинах была рассмотрена, например, в работах Кервина [82] и Яна [198], где исследовались трехслойные системы, состоящие из вязкоупругого слоя, заключенного между двумя жесткими упругими слоями. Теория вязкоупругого поведения слоистых композиционных материалов была разработана на основе теории смесей Гротом и Ахенбахом [67], Био [33], а также Бедфордом и Штерном [22, 23], Бедфордом [21]. В первых двух работах волновые явления не рассматривались, а Бедфорд и Стерн определили коэффициент рассеяния для волн, распространяющихся вдоль волокон, и выразили его через вязкоупругие характеристики материала. [c.297]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...