Армирующие элементы

Современное материаловедение предлагает технике большое количество новых материалов самого разнообразного назначения. Многие из этих материалов применяются для изготовления ответственных деталей машин, часть из них используется в качестве армирующих элементов [c.3]

Одним из основных параметров, влияющих на прочность композиционных материалов, армированных волокнами, является прочность связи между волокнами и матрицей. Особенно важно обеспечить надежную связь в композициях, упрочненных дискретными волокнами, поскольку от нее зависит эффективность передачи напряжения от матрицы к армирующим элементам. [c.159]

Учитывая, что во многих перспективных композициях в качестве армирующих элементов применяют короткие нитевидные кристаллы или короткие волокна, важно знать, при каких длинах последние могут воспринять в [c.160]

Поскольку все материалы являются неоднородными, если их рассматривать в достаточно малом масштабе, понятие неоднородности композита требует уточнения. Чтобы пояснить, что имеют в виду, говоря о неоднородности композита, рассмотрим двухфазное тело. Для расстояний, соизмеримых с размером атома, фазы всегда неоднородны. При увеличении области исследования наступает момент, когда атомная структура теряет значимость и фазы можно рассматривать как однородные упругие тела. Это ограничивает снизу размер армирующих элементов. Для частиц, размеры которых окажутся меньше полученного предела, необходимо учитывать межатомные силы, что практически невозможно. К счастью, включения (волокна, слои и т.д.) достаточно велики, чтобы их можно было считать однородными. [c.65]

Следующая по сложности оценка строится для композита, модель которого такова шар окружен сферической оболочкой из материала матрицы, а эта оболочка в свою очередь помещена в неограниченную среду, обладающую неизвестными пока свойствами. Внутренний г, и внешний Го радиусы сферической оболочки матрицы определяются так, чтобы объемная доля армирующих элементов составляла (см. работы [52], [90], 1116]). Накладывая простые граничные условия на бесконечности и решая трехмерную задачу теории упругости, получаем [c.78]

В настоящей главе мы дадим обзор некоторых аспектов теории волновых и колебательных движений направленно армированных композитов при малых деформациях и линейном поведении компонентов. Некоторые основные понятия динамики упругого континуума приводятся в приложениях А и Б. Очень важным является исследование распространения механических возмущений для тел, подвергающихся высокоскоростным нагружениям, например ударным или взрывным. В течение небольших промежутков времени после приложения к образцу высокоскоростной нагрузки в нем распространяются нестационарные волны. Взаимодействие этих волн с армирующими элементами может быть достаточно сильным. [c.356]

Характер динамической реакции направленно армированного композита зависит от направления распространения возмущений. В случае волн, распространяющихся в направлении армирования, армирующие элементы работают как волноводы. Если же волны распространяются перпендикулярно направлению армирования, то армирующие элементы по существу оказываются препятствиями, отражающими и передающими распространяющиеся возмущения. Если временной интервал достаточно велик, так что возмущения многократно отразились от внешних границ, начинаются колебания образца. [c.356]

Явление геометрической дисперсии хорошо изучено для случая вытянутых тел, таких, как стержни или слои. Пример распространения гармонической волны в слое рассматривается в приложении Б. Частотное уравнение Рэлея — Ламба для слоя показывает, что можно получить из элементарных теорий, а именно что при малых значениях волнового числа фазовая скорость продольных гармонических волн (симметричных) с изменением этого числа меняется очень мало, в то время как фазовая скорость поперечных гармонических волн (антисимметричных) зависит от волнового числа линейным образом. На малых расстояниях направленно армированный композит в основном работает как система волноводов, и поэтому можно ожидать, что распространение в нем гармонических волн, в особенности поперечных (по отношению к направлению армирующих элементов), сопровождается дисперсией. [c.357]

Большой интерес представляет также исследование устойчивости различных дефектов на поверхности раздела армирующих элементов и матрицы, поскольку невозможно изготовить такой [c.386]

Ансамбль 249 Армирующие элементы 63 Ассоциированная упругая задача 141 ---аналитическое решение 142 [c.553]

Как при сильной, так и при слабой связи элементов разрушение композита под действием возрастающего напряжения будет включать в себя в определенной степени устойчивое накопление повреждений армирующих элементов [30], приводящее к неустойчивости окончательного разрушения, когда разрушение нового элемента вызывает увеличение напряжения, достаточное для начала и поддержания ускоряющегося процесса последовательных разрушений оставшихся элементов. [c.179]

Рассмотрим двумерный слоистый композит, состоящий из параллельно уложенных армирующих листов и растяжимой матрицы, под действием растягивающегося напряжения в плоскости. Поскольку по своей природе разрушение армирующих элементов контролируется в основном величиной напряжения, то мы предположим, что процесс разрушения композита будет состоять из последовательности разрушений элементов, как показано на рис. 4. Ясно, что, как только появится трещина, возникнет концентрация деформаций в точках А ж А. Если матрица является упругой с низким модулем или пластичной с заданным пределом текучести, то в двух элементах непосредственно перед кончиком трещины возникнет концентрация напряжений и наиболее вероятно, что разрушение этих элементов произойдет в точках Я и Я, а не в каком-либо другом месте. Элементы, соседние к этим двум, также находятся в условиях перенапряжения, но в меньшей степени. Нас [c.181]

Рассмотрим теперь слоистый композит ширины ш, составленный из N чередующихся параллельных листов армирующих элементов толщины и из (Л — 1) слоев растяжимой матрицы толщины Следуя Скопу и Аргону [32], мы идеализируем слоистый композит в виде композита, состоящего просто из N параллельных армирующих элементов без матрицы между ними, но при этом, конечно, нужно помнить об осуществляемой матрицей межслоевой передаче усилий между армирующими элементами. В этой модели вычисленная любым методом прочность слоистого композита на 100% определяется армированием, и действительная прочность композита может быть найдена умножением на объемную долю армирующей фазы. [c.186]

Поэтому перенапряжение в соседних элементах существенно увеличивает вероятность разрушения в области перенапряжения длины б по сравнению с вероятностью разрушения элемента той же самой длины в однородном поле напряжения. Увеличенная вероятность разрушения может быть вычислена путем интегрирования вероятностей разрушения по области перенапряжения армирующего элемента. Теперь удобно считать, что это увеличение вероятности произошло в результате ЛГ-кратного увеличения равномерного напряжения в области влияния. Для случая разрушения г соседних элементов коэффициенты для упругой и пластичной матриц представляются соответственно выражениями [c.187]

По модели симметричного развития разрушения вероятность разрушения F (о) при напряжении не выше о полосы длиной O и шириной W, содержащей N параллельных армирующих элементов, каждый из которых имеет распределение поверхностных дефектов % (а) = Со , дается выражением [2] [c.189]

Прочность слоистого композита, состоящего из N параллельных армирующих слоев постоянной ширины и , которые связаны друг с другом межслоевыми усилиями, зависящими от характеристик матрицы, определяемая по формуле (30), будет в общем случае зависеть от числа параллельных армирующих элементов. Заметим, что, как уже обсуждалось выше, при такой идеализации матричная фаза не несет нагрузки, но межслоевые взаимодействия сохраняются. Следовательно, в данном выше утверждении никак не затрагивается объемная доля упрочняющей фазы, но отмечается, что прочность слоистого композита зависит от числа отрезков, по которым проходит каскад разрушения, и от числа мест, из которых начинается разрушение. [c.190]

Уравнение (31) показывает, что для данного армирующего элемента с показателем т безразмерное напряжение является функцией N. [c.191]

Уменьшение прочности композита с увеличением числа армирующих элементов при почти постоянной объемной доле наблюдалось в испытаниях стеклопластиковых намотанных сосудов высокого давления различных размеров [16]. Эти результаты показаны на рис. 7. Экспериментальное наблюдение этого эффекта было также описано в работе [24]. [c.191]

ЧИСЛО АРМИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ, НЕОБХОДИМОЕ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ СЛОИСТОГО КОМПОЗИТА, [c.193]

Увеличение прочности композита с увеличением числа армирующих элементов было подтверждено Скопом и Аргоном [32] в экспериментах на слоистых композитах, составленных из листов бора, осажденных в вакууме на полиамидную пленку, которые были соединены вместе эпоксидным клеем. Увеличение прочности композита при увеличении числа элементов (при постоянном объемном содержании) ясно видно на рис. 8. [c.194]

Стеклопластики при нагружении имеют тенденцию к прогрессирующему и необратимому повреждению. В некоторых случаях нагрузка при возникновении повреждений составляет всего лишь 10% от соответствующего статического предела прочности. Детальный характер поврежденности зависит от многих факторов, описывающих вид нагружения, расположение армирующих элементов, свойства матрицы и поверхности раздела и т. п. Было предложено много различных описаний повреждаемости, начиная с такого неясного определения, как растрескивание, до детальных микроскопических исследований. [c.334]

Перераспределение нагрузки через матрицу приводит к тому, что уменьшение жесткости материала происходит только в крайне ограниченной области, непосредственно примыкающей к месту разрушения волокна. Местная пластичность и текучесть, повышенная деформативность матрицы или поверхности раздела между волокном и матрицей локализуют места разрушения и перераспределяют нагрузку между армирующими элементами. Именно эти качества играют главную роль в обеспечении надежности композиционного материала, подобно пластичности кобальта в цементированном карбиде или трению, обеспечивающему перенос нагрузки в обычном канате, сплетенном так, что растягивающая нагрузка вызывает сжатие между волокнами. [c.18]

Стеклотекстолиты относятся к волокнистым материалам па основе различных связующих, главным образом поликондеы-сационных смол (фенол о-форм альдегидных, полиэфирных, эпоксидных и др.) в качестве наполнителей применяются стекловолокнистыс материалы в виде ориентированных элементарных волокон, стекложгутов, неориентированных пучков нитей, стеклотканей различных переплетений и др. Стеклонаполнитсли играют роль упрочняющего, армирующего элемента, который воспринимает иа себя основные нагрузки в эксплуатационных условиях. [c.401]

Контроль методом ПРВТ распределения ПЛ0ТН0С-1И комнози ного материала с усреднением по области, значительно превосходящей период структуры армирующих элементов, позволяет решать задачу качественного и количественного определения относительного содержания известных компонент в разных зонах конструкции. Это положение наглядно иллюстрируется изображениями рис. 23, в и м. [c.457]

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]

Волокна, нити, проволоки, фольги и ленты широко используются в технике и являются одним из самых доступных видов армирующих элементов, применяемых при создании жаропрочных композиционных материалов. Однако прочность и деформативность гибких металлических конструктивных элементов при высоких температурах исследуется недостаточно из-за методических трудностей точного измерения и записи данных эксперимента. Совершенствование методики в этом направлеппп необходимо для получения более корректных данных прочности и особенно пластичности. [c.118]

Для того чтобы большие локальные деформации не вызвали. локальных разрывов, обычно выбирается связующее с большими деформациями разрыва (как показано на рис. 1). Локальное пластическое течение в областях высоких концентраций напряжений позволяет перераспределить напряжения (сгладить эпюры). Эта выравнивающая способность больщих локальных. деформаций играет важную роль также в окрестности разрыва. линии действия нагрузки, например вблизи углов дискретных армирующих элементов срезанных волокон, усов (нитевидных кристаллов) и макрочастиц. [c.199]

Примитивность аппроксимации реального композиционного материала бесконечной средой, в которой расположен единственный армирующий элемент, совершенно очевидна. В самом деле, к такой схеме стремится в пределе (когда отношение диаметра внешнего цилиндра к диаметру внутреннего неограниченно возрастает) модель Эберта и Гэдда [9], рассмотренная в предыдущем разделе. [c.212]

ПОЛНОГО разрыва). обусловленного механическим воздействием (напряжднйем, деформацией или работой). Таким образом, -т сТпГэкспериментально измеряемые параметры материала, определяющие математическую модель, отражают интересующие нас нарушения сплошности среды, то критерий разрушения можно применять для описания явлений течения или разрыва безотносительно к виду нарушений сплошности. Обсуждаемые здесь критерии разрушения можно использовать при разработке новых композиционных материалов и в различных технических приложениях. При разработке нового композита можно варьировать взаимное расположение матрицы и армирующих элементов для улучшения тех или иных свойств материала. Если эти свойства связаны с прочностью материала, то феноменологический критерий разрушения осуществляет обратную связь с изменениями геометрии композита, определяет технологию его изготовления и обеспечивает прочность, необходимую для рациональных проектных решений. [c.404]

При критической температуре этот материал имеет модуль упругости, равный 1700 фунт/дюйм . В качестве армирующих элементов применялись стержни из лексана (поликарбонатной смолы) [c.527]

Под действием повторного нагружения в композитах могут проявляться различные механизмы усталости. В однонаправленных композитах, армированных высокопрочными элементами, разрушение может произойти в результате усталости матрицы, сопровождающейся расслоением и потерей изгибной жесткости. В композитах с большим разбросом прочности элементов начальное распределение максимальных растягивающих напряжений приводит к ряду изолированных разрушений армирующих элементов. Циклическое нагружение затем может привести к усталостному расслоению по границе элемент — матрица между изолированными разрушениями элементов. Как только эти изолированные разрушения соединятся при расслоении и образуется эффективная критическая поперечная трещина, композит разрушится хрупким образом. [c.181]

Протяженность области концентрации напряжений dg или пластической зоны dp в слоистых композитах с упругими или пластичными матрицами определяет область влияния неоднородности напряженного состояния, вызванной разрушением одного или более находящихся рядом армирующих элементов. Как только произойдет разрушение с образованием трещины, как показано на рис. 4 и 5, напряжения в двух элементах с каждой стороны ее на длине б = 2й возрастут по сравнению с номинальным напряжением всюду вне этой области. Наиболее вероятно, что дальнейшие процессы разрушения будут локализованы в этой полосе длины б и сопровождаться развитием существующей зародьнпевой трещины. Следовательно, как отметили впервые Гюсер и Гурланд [12] и широко использовал Розен с соавт. [30], нагруженный слоистый композит полной длины L можно рассматривать как ряд из п = = ЫЬ статистически независимых соединенных звеньев, как показано на рис. 6, в каждом из которых может независимо происходить зарождение разрушения и процесс его развития. [c.185]

Разрушение композита при сжатии, если исключить возможность потери устойчивости, происходит или от исчерпания прочности, или от местной потери устойчивости армирующих волокон. Интенсивные исследования разрушения волокнистых композитов вследствие выпучивания волокон выполнены Розеном [4], Шурчем [5] и проводятся в настоящее время Грещуком [6] ), Кулкарпи с сотр. [7] и Дэвисом [8]. Было обнаружено, что композитные системы из строго параллельных волокон большого диаметра, например волокон бора, разрушаются пз-за сдвиговой мнкронеустойчивости композита на уровне армирующих элементов. [c.41]

В каждом из слоев многонаправленного слоистого композита возникает сложное напряженное состояние, даже если композит в целом находится под действием одноосного напряжения. Следовательно, и в простейшем случае нагружения композита начало разрушения слоя должно определяться при помощи соответствующего критерия предельного состояния. Предложено много разновидностей критериев прочности однонаправленных композитов, рассматриваемых как однородные анизотропные материалы (см., например, [10] ), в форме, удобной для описания экспериментальных данных. В основу этих критериев положена гипотеза, согласно которой однонаправленный волокнистый композит считается однородным анизотропным материалом. Можно ожидать, однако, что для оценки предельного состояния композита потребуется рассмотрение таких деталей механизма разрушения, которые определяются неоднородностью материала на уровне армирующего элемента. Дело в том, что виды разрушения, вызванные разными по направлению действия напряжениями, имеют принципиально различающиеся особенности. [c.44]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...