Композиты (композиционные материалы) определение

Для выявления структурных преимуществ и недостатков пространственно-армированных композиционных материалов необходимо определение их предельных коэффициентов армирования, так как этот параметр является одним из основных при оценке свойств композитов, [c.19]

В настоящем томе можно выделить три части. В, первой части, по объему намного превосходящей остальные и содержащей главы 1—8, рассматривается деформационное поведение композитов. Темой второй части, охватывающей главу 9, является прочность композиционных материалов, Дополнительные сведения относительно прочности композитов можно найти в пятом томе (главы 3 и 10), Последняя часть, состоящая из главы 10 (к ней примыкает глава 9 восьмого тома), посвящена экспериментальным методам определения свойств композиционных материалов. [c.11]

Большая часть главы посвяш,ена обзору литературы по исследованию вязкоупругого поведения композиционных материалов, в частности новейшим направлениям исследований. Приводятся некоторые новые результаты, касающиеся определения верхней и нижней границ эффективных комплексных модулей и податливостей, а также анализа динамического поведения композитов описывается простой метод обобщения решений динамических задач теории упругости с учетом микроструктуры на задачи вязкоупругости. [c.103]

При определении эффективных свойств композиционных материалов исходят или из точных, или из приближенных упругих решений. Учитывая степень точности квазиупругого метода, можно заключить, что качество функций релаксации и ползучести композита, полученных из приближенных упругих решений, будет такой же, как и точность самих упругих решений. [c.151]

В композиционном материале уравнение для определения k гораздо сложнее, нежели (175), и обычно не удается найти точное аналитическое рещение. Однако предположение о малости затуханий существенно упрощает исследование композитов. Чтобы продемонстрировать методы исследования в этом случае, рассмотрим приведенное выше решение для коэффициента k, линеаризуя уравнение относительно tgф. Прел<де всего запишем формулу (175) для вязкоупругой задачи в следующем виде [c.178]

Большинство первых теоретических исследований композиционных материалов было направлено на определение эффективных упругих модулей как функции свойств составляющих материалов и геометрической упорядоченности композита. По исчерпании этой задачи возникла гораздо более трудная проблема изучения прочностных свойств. [c.268]

При формовании с эластичной диафрагмой (мембраной) получают композиционные материалы и клееные композиции, которые представляют собой армированную волокном органическую матрицу. Эти материалы должны соответствовать различным стандартам качества и критериям воспроизводимости. Диапазон применения композиционных материалов очень широк от украшений и декоративных архитектурных панелей до высококачественных несущих конструкций сложной формы. Усовершенствование технологии и определение оптимальной конструкции изделия очень часто позволяет получать методом формования с эластичной диафрагмой такие композиты, которые по эксплуатационным характеристикам оказываются конкурентоспособными по сравнению с другими типами конструкционных материалов. [c.79]

Под ударными воздействиями подразумевается появление повреждений на поверхности композиционного материала под ударами посторонних объектов, вызывающее развитие локальных дефектов или значительное его расслоение. Это определение распространяется на баллистические разрушения, повреждения от воздействия песка, пыли и камней, а также от неправильного физического обращения с конструкциями. Ударная прочность композиционных материалов зависит от выбора армирующих элементов и матриц. Свойства матрицы можно варьировать введением пластификаторов, которые увеличивают ее деформацию до разрушения. Этот показатель зависит также от температуры. Матрицы из термопластов с увеличением температуры становятся все более мягкими вплоть до начала текучести. Реактопласты при нагревании тоже становятся менее хрупкими, причем при переходе через температуру стеклования их свойства резко меняются. Хрупкие армирующие материалы, такие как борное и углеродное волокна, имеют очень низкую предельную деформацию (<1 %), Их замена на менее хрупкое волокно, например стеклянное или высокопрочное органическое волокно, может привести к значительному увеличению ударной прочности материалов. Зависимость этого показателя от различных сочетаний компонентов композиционных материалов исследована многими авторами [8, 9 ]. Необходимо отметить, что при варьировании ударной прочности композитов добавлением наполнителей или более пластичных волокон особое внимание должно быть уделено изменению прочности и жесткости готового изделия. Как правило, с ростом ударной прочности жесткость снижается. [c.284]

Для определения влияния внешних условий на свойства композиционных материалов используются специальные виды испытаний. Исследование зависимости свойств от экспозиции во влажной среде показывает, что на изменение характеристик материала оказывает влияние содержание связующего, ориентация волокна, геометрия образца, относительная влажность и температура. Стабильность размеров композитов также зависит от равновесных значений сорбции и десорбции влаги. Относительная влажность может воздействовать и на жесткость композитов, особенно при циклических нагрузках [2]. [c.440]

Ряд испьгганий должен проводиться при повышенных температурах. Зависит это от типа композиционного материала и области его применения. Обычные композиты не должны терять прочность и модуль после получасовой экспозиции при температуре 71 °С. Композиционные материалы с повышенной теплостойкостью испытывают для определения предела прочности при изгибе при температуре 7Г С после экспозиции при той же температуре в течение 0,5 ч. Предел прочности при растяжении и сжатии и начальный модуль упругости при изгибе таких материалов определяют при 260 °С после экспозиции образцов в течение 0,5 ч при температуре 288 °С. Испытания для определения предела прочности и модуля упругости при изгибе проводят при температуре 260 °С после 192 ч экспозиции образцов при той же температуре. [c.463]

Композиционные материалы, рассматриваемые как однородные с эффективными свойствами, в зависимости от структуры могут быть как изотропными, так и анизотропными, даже если они состоят только из изотропных компонентов. Вопросам прогнозирования неупругих эффективных свойств изотропных композитов посвящены работы [80, 111, 237, 287] и др. При постановке задач определения эффективных характеристик анизотропных композиционных материалов возникает необходимость выбора теории пластичности анизотропного тела, позволяющей адекватно описать поведение эквивалентной однородной среды. [c.17]

Результаты математического моделирования, приведенные в предыдущих главах, демонстрируют возможность и основные закономерности реализации стадии деформационного разупрочнения композиционных материалов в условиях сложного напряженно-деформированного состояния, объясняемой равновесным накоплением структурных повреждений. В рамках многоуровневого подхода элементы структуры композитов, в свою очередь, также являются структурно-неоднородными, и к ним, следовательно, могут быть отнесены все полученные результаты. Кроме того, актуальными являются исследования закритического деформирования материалов в элементах конструкций. Стремление к адекватному описанию механических процессов в неоднородных средах и созданию условий для оптимального проектирования композиционных материалов и конструкций приводит к необходимости некоторого обобщения моделей механики деформируемого твердого тела, связанного с учетом указанной стадии деформирования и определения условий ее реализации. [c.186]

С точки зрения развитых в данной работе структурных представлений пористые случайно — неоднородные композиционные материалы представляют собой упругую среду с вырожденной бимодальной упаковкой наполнителей, когда одним из наполнителей являются поры, имеющие модули упругости, равные нулю. Это позволяет использовать с небольшой модификацией подход, изложенный в п. 5.2.2, для определения модулей упругости пористых композитов. [c.194]

Надежное измерение деформативных и прочностных характеристик композита даже в случае простейших плоских напряженно-деформированных состояний требует применения сложных и тонких экспериментальных методик [77, 133, 139 и др.], не говоря уже о методических трудностях организации эксперимента в случае существенно объемного НДС (см. [75]). Что касается экспериментального определения деформативных и прочностных характеристик физически нелинейных анизотропных композиционных материалов, то упомянутые трудности представляются здесь непреодолимыми в принципе (см., например, [76]). Кроме того, в силу причин, упомянутых в пунктах б—г, принципиально невозможно непосредственное отождествление характеристик композита, полученных экспериментально на малых образцах, с характеристиками того же материала, используемого уже в готовом изделии (так называемые технологический и масштабный эффекты). В свою очередь, испытания натурных образцов изделий из композита сериями статистически достоверных объемов, как правило, неприемлемы с экономической точки зрения. [c.15]

Обработка резанием композитов требует значительного внимания технологов, так как закономерности деформирования и разрушения этих материалов в наибольшей степени зависят от анизотропии их свойств и направления силового воздействия (вдоль или поперек волокон, по матрице или по границам). Возникшая в композиционном материале (при внедрении в него режущего лезвия) макротрещина будет распространяться с разными скоростями (во волокну и связке) и возможно будет гаситься мягкой матрицей. Технологу, занимающемуся обработкой композиционных материалов, необходимо учитывать, что и эти материалы способны выдерживать в определенном направлении большие растягивающие напряжения, но слабо сопротивляться сдвиговым нагрузкам. [c.83]

В большинстве проведенных к настоящему времени работ по исследованию микромеханического поведения композитов явно или неявно предполагается, что компоненты композиционного материала являются линейно упругими. Однако при приложении нагрузки многие из этих материалов, в особенности материалы, которые обычно используются для изготовления матрицы, не сохраняют своих линейных свойств. Для некоторых материалов эта нелинейность может быть хотя бы частично обусловлена вязкоупругостью — временными эффектами, которые обсуждались в гл. 4. С другой стороны, как только приложенная нагрузка превосходит определенное значение, равное пределу текучести материала, для большинства материалов обнаруживается нелинейность, не зависящая от временных факторов. Этот последний тип нелинейности, проявляемый вне упругой области, называется пластичностью. Таким образом, термин упругопластическое поведение обычно означает, что рассматривается процесс нагружения в целом. [c.197]

Какие же материалы являются композиционными, или композитами Для ответа на этот вопрос можно воспользоваться следующим определением. [c.10]

Большинство материалов имеют относительно плохую устойчивость к дождевой эрозии при контакте самолета во время полета с дождем, снегом или льдом. Скорость, угол удара, частота и масса капель определяют скорость эрозии любого композита. Увеличение прочности и стойкости к ударным нагрузкам слоистого пластика достигается изменением его состава, но в большинстве случаев его покрывают стойким к дождевой эрозии защитным слоем, способным рассеивать часто повторяемые и дискретные дозы энергии, не вызывая заметного повреждения субстрата. Сказанное в основном касается конструкций летательных аппаратов, таких как обтекатели радиолокационной антенны, подвергающиеся воздействию факторов полета с высокими скоростями, или передние кромки быстро вращающихся лопастей, например на вертолете. Для определения относительной стойкости различных покрытий [19] могут быть проведены их эмпирические исследования на испытательном оборудовании с органами управления. Система может быть также смоделирована математически, а затем проверена эмпирическими испытаниями [20]. Много информации можно почерпнуть также из литературы, где показано влияние варьирования компонентов, входящих в композиционный материал [211. [c.293]

Наличие неравномерности в укладке волокон, а также различные виды их укладки могут оказывать определенное влияние на прочностные характеристики композитов. Погрешности в укладке волокон имеют, как пра вило, случайный характер, и с учетом разброса прочностных свойств волокон анализ влияния их на процессы разрушения материалов представляет сс бой чрезвычайно сложную вероятностную задачу. Имитационное моделирование композитов на ЭВМ открывает принципиально новые возможности для постановки задач о влиянии структурной неоднородности материалов на их свойства. Для решения этих задач в ряде случаев также применима плоская структурная модель композиционного материала. Неравномерность укладки волокон в моделируемом сечении имитируется на ЭВМ двумя путями. [c.169]

При определенной объемной доле наполнителя в композиционном материале формируется каркас, в котором гранулы чередуются с пленочной фазой матрицы или находятся в контакте между собой, то есть возникает образование иа касающихся и перекрывающихся сфер, описание которого может быть прон 1ведсно с позиции теории кластеров. Соглосно этой теории существуют два краевых решения протекание только по касающимся или только по перекрь/вающимся сферам [1]. Согласно первому из них критическая объемная доля сфер составляет К = 0,16, во втором — К = 0,34. По известному диаметру частиц оценивается средняя оптимальная толщина пленочной матрицы, необходимая для образования первичного каркаса композитам [c.229]

В данном томе излагаются методы определения характеристик материала по характеристикам его компонентов (теория эффективных модулей), анализируется линейно упругое, вязкоупругое и упругопластическое поведение композ1Щионных материалов, рассматриваются конечные деформации идеальных волокнистых композитов, описывается применение статистических теорий для определения свойств неоднородных материалов. Далее приводятся решения задач о колебаниях в слоистых композитах и о распространении в них воли, критерии разрушения анизотропных сред, описание исследования композиционных материалов методом фотоупругости. [c.4]

Глава 1 служит введением к тому. В ней рассматриваются основные понятия микромеханики, дается определение эффективных модулей и изучается влияние количества волокон в толще одного слоя на эффективные свойства слоистого композита. В главе 2 Н. Дж. Пагано выводит точные выражения для эффективных модулей слоистых материалов. Далее он обсуждает переход от точных результатов к теории слоистых пластин и явление пограничного слоя у свободных поверхностей. Глава 3 представляет собой обзор различных подходов к вычислению эффективных упругих модулей композиционных материалов. Вязкоупругое поведение композитов обсуждается в главе 4. Кроме того, эта глава служит введением в теорию вязкоупругости. [c.11]

Рассматриваемый здесь подход к вычислению эффективных модулей композиционных материалов основан на понятии представительного элемента объема, т. е. такого элемента, в котором все усредненные по объему компоненты тензоров напряжений и деформаций равны соответствующим величинам, вычисленным для композита в целом. Из-за математических трудностей решение задачи в микромеханической постановке обычно доводится до конца только для сравнительно простых композитов, например для бесконечной упругой матрицы, армированной одинаковыми параллельными упругими волокнами, образующими двоякопериодическую систему. Исключением из этого общего правила является работа Сендецки [17], в которой решена задача о продольном сдвиге матрицы, армированной произвольно расположенными волокнами произвольного диаметра. Поскольку приведенное выше математическое определение эффективных модулей отличается от физического определения, основанного на экспериментально наблюдаемых усредненных по поверхности значениях компонент тензоров напряжений и деформаций, важно понимать, что между этими двумя определениями существует связь, устанавливаемая в результате микро-.адеханического исследования (см. разд. V). [c.15]

Для того чтобы пояснить смысл условий симметрии вида (16) и показать, как они проверяются экспериментально, ниже будет рассмотрен случай геометрической симметрии, присущей многим используемым в технике композиционным материалам, а именно случай трансверсальной изотропии. Обсуждение композитов более общего вида читатель может найти (i) в статье Хейза и Морленда [51], где приводится описание серии из двадцати четырех опытов для определения всех тридцати щести модулей релаксации ijki(t), причем условия симметричности (16) заранее не предполагаются, и (ii) в литературе по анизотропной теории упругости, где условия симметричности тензоров модулей и податливое гей принимаются априори. [c.109]

Опубликовано много других примеров использования свободных колебаний и элементарной теории для определения комплексных характеристик монолитных и композиционных материалов. Так, Шрагер и Кери [99] применили крутильные колебания для изучения влияния температуры на характеристики бороэпоксидных волокнистых композитов, а Сираковски с соавторами [105] использовали свободные и вынужденные колебания консольных балок из армированного частицами алюминия [c.181]

Основные концепции континуальных теорий смесей основательно изучены в рамках современных теорий механики сплошных сред. В теориях смесей предполагается наличие двух или более сред в каждой точке пространства, поэтому общие законы сохранения для смесей сформулировать нетрудно, но практическое их применение к композиционным материалам сталкивается с определенными затруднениями, связанными с трудностями задания законов взаимодействия компонентов на основе информации об их взаимном расположении и физических характеристиках. Для слоистой среды теория смеси, в которой параметры взаимодействия компонентов были определены на основании решений некоторых простейших квазистатических задач, предложена в работе Бедфорда и Стерна [12]. Новизна теории Бедфорда и Стерна состоит в том, что допускаются различные движения компонентов смеси, причем связь между этими движениями определяется моделью взаимодействия компонентов в реальном композите. В работе Бедфорда и Стерна [13] развита общая термомеханическая теория, основанная на этой модели, а также выведена система уравнений, применимых к определенному классу армированных волокнами композитов (см. Мартин и др. [45]). [c.380]

В настоящей главе была сделана попытка дать сводку результатов, полученных в различных экспериментальных и теоретических работах по волнам и колебаниям, возникающим в направленно армированных композитах, для случая малых деформаций и линейных определяющих уравнений. Эта попытка представляется своевременной, так как за последние годы достигнуты значительные успехи в понимании особенностей линейного динамического поведения композиционных материалов. Линейная теория с ее точными результатами для слоистой среды и различными хорошо обоснованными приближенными подходами к описанию как слоистых, так и волокнистых композитов в настоящее время близка к полному завершению. Этот объем теоретических сведений дополняется экспериментальной проверкой результатов, относящихся к распространению сину-соида льных волн и импульсных возмущений. Следует отметить, однако, что необходимость проведения дальнейших экспериментальных исследований все еще остается важной. Многое еще предстоит сделать и в решении задач с нестационарными волнами, в особенности в определении локальных значений полевых переменных, таких, как напряжения на поверхности раздела фаз и динамическая концентрация напряжений. [c.388]

Минимальный порядок тензорного полинома критерия разрушения может быть явно определен из таких экспериментов, в которых критерий разрушения согласовывался бы с соответствующим разбросом характеристик материала. Экспериментально обнаружено, что для многих однонаправленных армированных композиционных материалов (например, углепластиков, композитов бор — алюминий) достаточно использовать первые два члена тензорного полинома. [c.212]

Хотя методы аналитического определения предельных напряжений композитов имеют неоспоримое преимущество перед чисто экспериментальными методами, отсутствие уверенности в правильности использованного критерия прочности требует проведения испытаний слоистых композитов в условиях комбинированного нагружения. Аналитические критерии, предложенные Цаем, By и Шойблейном, требуют также проведения испытаний при плоском напряженном состоянии для вычисления смешанных компонент тензоров прочности. Из различных типов образцов, используемых для определения предельных напряжений композиционных материалов при комбинированном нагружении, наиболее предпочтительными являются тонкостенные трубки, нагружаемые внутренним и наружным давлением, осевой нагрузкой и кручением. [c.162]

Методы получения композиционных материалов. Классификация композиционных материалов по методам получения является в определенной степени условной и временной, отражающей сегодняшний уровень технологических достижений. В справочнике под реакцией В. В. Васильева и Ю. М. Тарнапольского предложена классификация для металлических композиционных материалов, которая может быть распространена и на другие виды композитов. Можно вьщелить следующие процессы получения и обработки композитов [c.193]

Даже в изотропных металлических структурах узлов самолетов редко возникают однородные поля механических напряжений. В композиционных материалах за счет анизотропности структуры материала поля напряжений всегда анизотропны. Адгезионные соединения, таким образом, находятся в области несимметричных напряжений. Напряжения в адгезионных соединениях возникают уже во время процесса отверждения связующего при повышенной температуре. При определении геометрии соединения композитов адгезионным методом необходимо учитывать максимальные колебания напряжений, скорость изменения напряжения, необходимую размеростабильность соединения. [c.392]

В то время как возрастало использование стеклопластиковых композитов при создании морских судов за последние годы, расширение областей применения СП проходило относительно медленно. Это происходило частично из-за недостатка знаний или недостаточно хорошей осведомленности конструкторов морских судов о свойствах и критериях использования композиционных материалов. Кроме того, суш,ествует понятное сопротивление части конструкторов и судостроителей этим новшествам из-за существенных различий переработочных характеристик этих материалов по сравнению с традиционным металлом, а именно они непластичные (нековкие), не могут быть сварены и конструирование на их основе требует рассмотрения как основного материала, так и процессов его переработки, долговременной эксплуатации в условиях определенной окружающей среды и т. д. Однако приобретенный опыт показал, что при правильном использовании композиционных материалов возникают новые существенные возможности по уменьшению стоимости и массы, улучшению внеш- него вида, увеличению долговечности, снижению эксплуатационных затрат и увеличению срока службы судов. Все это сегодня должно стать значительной частью той информации и практического опыта, которую мог бы получить конструктор морских судов. Тем более, что с развитием КМ появляюгся новые материалы, которые при сопоставлении по прочности и жесткости приближаются к любым металлам, существующим сейчас или могущим появиться в ближайшем будущем. Ближайшие 20— 30 лет могут привести человечество в эру композиционных материалов. [c.535]

Ниспадающая ветвь графика деформационной зависимости при испытаниях металлических образцов является отражением, большей ча стью, равновесного прорастания магистральной трещины [120]. В oi> дельных случаях это справедливо и для композитов [349, 361]. Вместе с тем, если прочностные и деформационные свойства элементов структуры неоднородной среды существенно отличаются, что характерно для болыш1нства композиционных материалов, то формировал ния выраженной макротрещины может не происходить. Однако развитое дискретное рассеянное разрушение слабых элементов и в этом случае приводит к спаду на диаграмме [357]. Хаотичность включений обеспечивает последовательность возникновения зон разрушения в отдаленных друг от друга частях неоднородной среды, что создает преграду для локализации деформаций и позволяет с использованием вероятностных подходов определять связи между средним напряжением и средней деформацией [125]. Определенная структурная неоднородность обеспечивает преим]гщественный вид деформации, отличный от локализованного. В частности, для тел волокнистой структуры ниспадающий участок диаграммы возникает в результате последовзг тельного обрыва неравнопрочных волокон [124]. Характер процесса разрушения неоднородных сред существенно зависит от хаотичности в расположении и степени разброса свойств элементов структуры, поэтому статистические характеристики прочности этих элементов во многом предопределяют параметры ниспадающей ветви, в частности, ее наклон, который отражает склонность материала к хрупкому разрушению. [c.26]

В работах [39, 40] с помощью данных методов решены периодические краевые задачи механики композитов с дисперсными включениями, короткими волокнами и пластинчатыми частицами. В монографии [41] на основе метода конечных элементов развит метод локальных приближений, позволивший определить толщину переходного слоя, окружающего частицу наполнителя. Метод конечных элементов использовался в [1] для определения модулей упругости и анализа распределения напряжений в ортогонально армированных волокнистых композитах. Методы имитационного моделирования на ЭВМ процессов разрушения композиционных материалов на макро— и мик — роструктурном уровнях рассмотрены в [42]. Чрезвычайно [c.20]

Соотношения, приведенные в данном параграфе, являются исходными для определения эффективных деформативных характеристик произвольно ориентированного в пространстве композита монотропного ИСЭ — основного строительного материала структурных моделей армированных композиционных материалов. [c.33]

Анализ поля напряжений в композиционном материале (композите) с идеализированной гладкой макротрещиной проводят, заменяя неодноргдную композитную среду некоторой анизотропной упругой средой, эквивалентной композиту по усредненной реакции [ 45 ]. Это позволяет расчет усредненного поля напряжений в композите с макротрещиной свести к решению задачи теории упругости для анизотропного однородного упругого тела с математическим разрезом. Определение усредненных (эффективных) упругих характеристик композита по известным параметрам его составляющих производится, как правило, с использованием недостаточно математически обоснованных полуэмпирических теорий. Также замена реального композиционного материала эквивалентным анизотропным не дает возможности изучить микроструктуру полей напряжений в пределах одной ячейки (периодически повторяющегося элемента) композиционной среды, что особенно важно при исследовании развития трещин. [c.200]

Несмотря на часто высказьюаемое мнение о том, что композиты необходимо создавать с учетом их работы в конкретных изделиях, практически не удается избежать этапа создания собственно композиционных материалов, которые в данном случае уместно называть композитными полуфабрикатами . Термин композитные полуфабрикаты отражает то обстоятельство, что композиты действительно должны предназначаться для использования в определенных изделиях, но в то же время они представляют собой самостоятельные объекты исследования. Именно на основании исследования механических и физических свойств полуфабрикатов открывается возможность обоснованного выбора и оптимизации режимов технологических процессов. / [c.7]

В целом, оценйвая достижения в области имитационного моделирования на ЭВМ процессов разрушения композиционных материалов, можно отметить, что, несмотря на относительно небольшое количество работ в этом направлении, применение машинного моделирования позволяет ставить и решать весьма разнообразные и актуальные задачи, связанные с прогнозированием прочностных свойств композитов в различных условиях нагружения. Определенные трудности в развитии данного направления связаны, по-видимому, с тем, что оно синтезирует, включает в себя как проблемы материаловедения, так и проблемы механики в силу необходимости з ета -и анализа реальной микроструктуры материала. Третьим необходимым компонентом развития описанных подходов является разработка и применение кибернетических методов, г.е. непосредственно разработка алгоритмов и приемов имитационного моделирования на ЭВМ сложных процессов, [c.145]

Имитация на ЭВМ процессов ползучести композиционных материалов с учетом разупрочнения армирующих волокон. В случае высоких объемных долей волокон ползучесть композитов им ет резко затухающий характер (см. рис. 106). В этом случае перегрузка волокон ограничена, напряжения в волокнах не превышают значений их исходной прочности. Но, как уже отмечалось (см. гл. 1, разд. 2), микростр)гктурные исследования показывают, что в волокнах, как правило, наблюдаются определенные изменения. Разупрочнение волокон может происходить в результате их фи-зико-химического взаимодействия с матрицей. Исходя из общих кинетических концепций волокна, находящиеся под нагрузкой, через некоторое время также должны разрушиться. [c.214]

В настоящей главе мы в общих чертах наметим теорию больших деформаций материалов, состоящих из жестких волокон и матрицы из более податливого материала, таких, например, как резина, армированная нейлоновыми нитями, или пластичный алюминий, армированный жесткими металлическими волокнами. Нашей целью не является определение механических свойств композита по известным свойствам его компонентов, мы также не будем заниматься другими важными проблемами, в которых необходимо отличать частицы материала матрицы от частиц волокон вместо этого мы постараемся найти механическое поведение композиционного материала в целом, рассматривая его как сплошную среду, свойства которой определяются из макроопыта. [c.288]

Ранее композиционный материал рассматривался как однородное анизотропное тело. Реальные материалы, как правило, на микроуровне неоднородны. Коэффициенты жесткости и податливости таких материалов определяются свойствами компонентов композиционного материала и его внутренней структурой. Определение макроскопических характеристик материала по известным характеристикам армирующих элементов и связующего — задача структурной механики композитов или теории армирования. В настоящем параграфе эта задача решается для однонаправленного волокнистого композиционного материала, характер взаимодействия элементов которого весьма сложен. [c.14]

Композиционными (от лат. ompositio - составление) называют материалы, образованные из двух или более разнородных фаз и обладающие характеристиками, не присущими исходным компонентам. Такое определение хорошо отражает идею композита, но является слищком широким, поскольку охватывает подавляющее большинство материалов и сплавов (например, стали, чугун, бетон и др.). По-видимому, лучшим будет другое определение композиты - объемное монолитное искусственное сочетание разнородных по форме и свойствам двух и более материалов (компонентов), с четкой границей раздела, использующее преимущества каждого из компонентов и проявляющее новые свойства, обусловленные граничными процессами. [c.6]

Поведение полученных намоткой волокном композитов аналогично поведению других типов слоистых материалов с расположенными под углом слоями армирующих компонентов. Поэтому разработанные для них аналитические методы могут быть использованы и для конструкций, получаемых намоткой. При рассмотрении этого вопроса с позиций макромеханики анализ композитов базируется на предположении, что каждый слой является анизотропным гомогенным монослоем. Монослой состоит из волокон, ориентированных под углом а или однонаправленных. Свойства монослоя обычно определяют экспериментальным путем, и анализ структуры строится путем перехода от одного слоя к другому. Микромеханический подход, наоборот, заключается в исследовании характеристик чувствительности составных частей материала, т. е. распределения напряжений и деформаций между армирующими волокнами и матрицей. При определении напряжений и деформаций по точкам принимают во внимание свойства армирующего материала и смолы, а также геометрию изделия. Этот анализ микронапряжений устанавливает, какие нагрузки может выдержать композит перед переходом через предел текучести в какой-то точке или перед достижением критических напряжений. Микромеханический подход применяется также для расчета характеристик композиционного материала по известным их значениям для входящих в его состав компонентов, а также для установления влияния их изменения на соответствующие свойства композита. [c.227]

Критерии макроразрушения. К моменту макроразрушения хрупкого композиционного материала в его элементах накапливается определенное количество микроповреждений, т. е. происходит разрыхление композита, которое естественно сказывается на его фнзико-механических характеристиках. Для таких дисперсно разрушающихся композитов вводится понятие предельной (критической) концентрации повреждений [64, 132 и др.], при достижении которой образование макротрещины становится весьма вероятным. Если обозначить концентрацию повреждений в материале символом Сп, а предельную концентрацию С, то концентрационный критерий макроразрушения композита можно записать в виде [c.77]

Среди немногих теоретических моделей, связывающих прочность волокнистого композита с прочностью связи между его компонентами, можно отметить подход, который развивается в работах М,Х. Шоршорова, Л.М. Устинова, Л.Е, Гукасяна [214]. Согласно этому подходу предполагается, что при разрушении композиционного материала развиваются два качественно различных процесса накопление разрывов волокон, или кумулятивное разрушение , и развитие трещин, приводящее к уменьшению живого сечения , или некумулятивное разрушение . Основное предположение модели заключается в том, что доля волокон, участвующих в некумулятивном процессе разрушения, прямо пропорциональна сдвиговой прочности связи волокон и матрицы. При экспериментальном определении этого коэффициента пропорциональности [214] данный подход, несмотря на довольно грубые представления о развитии разрушения, качественно отражает экспериментально наблюдаемую тенденцию перехода от объемного, рассеянного накопления повреждений в материале к локализованному разрушению при увеличении прочности связи между компонентами. Локализацией процесса разрушения отчасти объясняется и снижение прочности композита при увеличении прочности связи компонентов свыше некоторого уровня, а также наличие оптимального уровня прочности связи волокон и матрицы, что ранее отмечалось в работах B. . Ивановой, И.М, Копьева и др. [55]. [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...