Неоднородность композитов

В предыдущих разделах мы имели дело с задачами, в которых макроскопическое поле напряжений однородно. Это значит, что в реальном неоднородном материале напряжения, усредненные в представительном элементе объема, постоянны. В эквивалентном однородном материале, характеризуемом эффективными модулями неоднородного композита, напряженное состояние однородно. Однако во многих практически интересных задачах (см., например, [10, 12, 14]), встречаются довольно большие градиенты макроскопических напряжений. Поскольку определение эффективных модулей основано на макроскопически однородном состоянии, значимость этих результатов для неоднородных материалов неясна. Чтобы изучить этот вопрос, мы проведем приближенный анализ механического поведения волокнистого материала при линейно изменяющемся макроскопическом напряженном состоянии и сравним результаты с точным решением. [c.28]

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]

Неоднородность композитов 65 Нестареющие материалы 105 Неустановившийся температурный режим 116. 124 Нитевидные кристаллы 64 Нормальная линия 292, 301, 302 [c.555]

Отметим, что в предыдущих выводах нигде не использовалось свойство изотропии или однородности. Таким образом, методы, основанные на определении податливости или жесткости, применимы также и к анизотропным неоднородным композитам. Кроме того, даже не делались предположения относительно начальной геометрии трещины (т. е. прямая она или криволинейная) и ее траектории необходимо, конечно, чтобы геометрия трещины, для которой определяется податливость или жесткость в неравенстве (18), была такой же, как и геометрия исследуемой трещины. [c.221]

Основная неоднородность композитов проявляется на макроуровне и порождается их слоистой структурой. Элемент типичной композитной стенки, состоящий из к слоев, обладающих в общем случае различными углами армирования, толщинами и свойствами материала, показан на рис. 5.2.1. Элемент нагружен нормальными и касательными (сдвигающими) усилиями N, Q, изгибающими и крутящими моментами М. Под действием этих усилий и моментов в [c.306]

Построенная методами теории фракталов модель структуры далее послужит основой для рассмотрения упруго — прочностных свойств пористых случайно — неоднородных композитов. [c.194]

Исключение из данного ряда композитов составляют древесно —полимерные композиты и, в частности, древесностружечные плиты. Поэтому возможности фрактального подхода, в плане исследования влияния структурных и технологических факторов на прочность пористых случайно-неоднородных композитов, продемонстрированы именно на этом классическом и одном из старейших материалов. [c.207]

Однако такой подход не позволяет получить микронапряжения, т. е. напряжения внутри каждого компонента композита, а потому он не в состоянии ответить на многие вопросы, связанные с неоднородностью композита, в частности с проблемой адгезионной прочности. [c.656]

Цель настоящей вводной главы заключается в том, чтобы дать обзор некоторых из наиболее существенных черт микромеханики композиционной среды. В отличие от охватывающих обширную литературу обзоров [3, 5], в которых рассматриваются различные подходы к определению эффективных свойств неоднородных тел, основой нашего изложения является разъяснение понятия эффективных упругих модулей и использование этого понятия. Сравниваются физическое и математическое определения эффективных модулей и обсуждается роль таких модулей в исследовании слоистых композитов, широко применяемых в технике. В заключение излагается метод, позволяющий изучать неоднородные (линейно изменяющиеся) мембранные напряжения в слоистых композитах, [c.13]

Другим побудительным мотивом для изучения эффективных модулей слоистого материала является широкое использование такого материала в качестве модели более сложных неоднородных материалов, например композитов, армированных трехмерными сетками волокон [3, 6, 8]. Наконец, для правильной интерпретации результатов даже самых обычных экспериментов со слоистыми композитами необходимо принимать во внимание эффективные определяющие соотношения. [c.39]

Учитывая многообразие видов композиционных материалов, невозможно разработать единую для всех них теорию. Настоящая глава ограничивается описанием лишь линейно упругого поведения композитов при статическом нагружении. (Упругопластическое поведение, вязкоупругое поведение, динамические процессы и конечные деформации рассматриваются в гл. 5, 4. 8 и 7 соответственно.) Предполагается, что такое макроскопическое состояние материала сохраняется вплоть до разрушения. Кроме того, считается, что компоненты материала тоже являются линейно упругими таким образом, композит рассматривается как неоднородное линейно упругое тело. [c.64]

Хотя проведенные выше рассуждения показывают, каким образом композиционный материал можно одновременно считать и однородным, и неоднородным, они еще не дают критерия, по которому можно было бы судить, является ли тот или иной композит однородным. Такой критерий было бы удобно использовать для того, чтобы установить границы применимости различных теорий. В настоящее время были сделаны попытки установить подобный критерий. Обычно предполагалось (так делается и теперь), что неоднородный композит можно заменить эквивалентным однородным телом, свойства которого устанавливаются экспериментально. Затем теоретически определяются характеристики эквивалентного однородного тела на моделях, которые допускают аналитическое исследование, но не обязательно отражают структуру материала. Эти характеристики сравниваются с экспериментальными данными. Если результаты согласуются в разумных пределах, то модель считается приемлемой. Описание различных моделей, употребляемых для композитов, является темой настоящей главы. [c.65]

На основе теорий, рассматривающих механическое поведение композита в целом, можно получить близкое к действительности описание связи напряжений с деформациями в композиционном материале в том случае, когда отношение наибольшего характерного размера структуры к наименьшему характерному размеру неоднородности деформации достаточно мало по сравнению с единицей. Самые элементарные сведения о механическом поведении композита в целом находятся путем осреднения перемещений, напряжений и деформаций по представительному объему. Простейшая теория для таких осредненных параметров связывает средние напряжения со средними деформациями при помощи так называемых эффективных упругих постоянных. В этой теории, которая называется теорией эффективных модулей , механические свойства композита отождествляются со свойствами некоторой однородной, но, вообще говоря, анизотропной среды, эффективные модули которой определяются через упругие модули компонентов композита и параметры, характеризующие его структуру. [c.355]

Преимущество теории эффективных модулей и ее современных аналогов состоит в том, что дискретный характер истинной структуры композита описывается в рамках однородного континуума. Таким образом, эта приближенная теория позволяет работать лишь с одной системой уравнений, описывающих поведение композиционной среды как единого целого, вместо того чтобы иметь дело с несколькими системами полевых уравнений (по системе для каждой неоднородности элемента). Для широкого класса условий нагружения теория эффективных модулей оказывается вполне удовлетворительной. Однако она становится малопригодной в таких задачах статики, в которых главное внимание обращается на вычисление локальных значений полевых переменных, как, например, при исследовании разрыва [c.355]

В теории эффективных модулей механическое поведение композита моделируется поведением некоторой однородной, но анизотропной среды. Детальное обсуждение положений этой теории, развитой в настоящее время до уровня количественного анализа, имеется во многих работах. Поэтому здесь мы ограничимся замечанием о том, что в данной теории осредненные по объему элемента неоднородности компоненты тензора напряжений (обозначаемые через fjj) связаны с осредненными тем же способом компонентами тензора деформаций (обозначаемыми через см. приложение Б) так же, как и в общей линейной теории анизотропных сред [c.358]

Приближенные теории, описывающие механическое поведение направленно армированных композитов, основаны на предположении о том, что отношение характерного размера структуры к характерному размеру неоднородности деформации много меньше единицы. В последние годы появились асимптотические методы исследования, с самого начала в явном виде использующие малость указанного отношения. Метод, использующий непосредственно асимптотические разложения, описан в работе [13] предложенная там теория, по-видимому, применима в случае, когда композиционный материал работает как система волноводов. [c.381]

К сожалению, из-за сложности задачи более строгая обобщенная теория композитов с короткими волокнами не была создана. Помимо трудностей, которые обусловлены неоднородностью напряженного состояния у концов волокон, значительные сложности возникают из-за наличия множества геометрических переменных. Влияние некоторых переменных (обычно в сочетании с одной или двумя другими) исследовали и оценивали количественно. К этим переменным относятся содержание волокон, отношение модулей волокна и матрицы, отношение длины волокна к диаметру, величина зазора между концами волокон, форма конца волокна, наличие близлежащих разрывов в других волокнах, потеря связи и возникновение пластического течения. [c.62]

Разрушение и усталость композиционных материалов — это, очевидно, одна из наиболее спорных и, несомненно, одна из наиболее важных областей технологии, требующая исследования и понимания, когда этот класс материалов необходимо использовать — например, при создании конструкций. Применение методов линейной механики разрушения к этим материалам ограничено не только из-за анизотропии и неоднородности структуры композитов, но также из-за способности отдельных компонентов деформироваться пластически. Кроме того, механизмы повреждения композитов совершенно отличны от механизмов повреждения однородных и изотропных материалов, и, таким образом, основные понятия и допущения, которые применимы к более простым материалам, здесь несправедливы. В этом томе я попытался объединить исследователей различных специальностей для обсуждения и обобщения основных понятий, теорий и экспериментов, разработанных до настоящего времени, в целях лучшего понимания разрушения и усталости композитов. [c.9]

Разрушение, независимо от того, хрупкое оно или вязкое, почти однородных материалов или композитов, определяется более или менее существенным образом макроскопическими неоднородностями и несовершенствами, такими, как трещины, раковины, включения, дисперсные фазы. Процесс разрушения нельзя понять без полного описания таких микроструктурных характеристик. [c.166]

На основе такого предположения мы можем заключить, что в случае сильно нелинейно неупругого поведения для вычисления левой части неравенства (26) можно использовать линейно упругое приближение. Заметим, что, поскольку других предположений не делалось, аппроксимация соотношениями линейной упругости применима к общему случаю анизотропного неоднородного материала при условии, разумеется, использования анизотропного линейно упругого анализа. При этом необходимо помнить, что большинство оценок освобожденной упругой энергии основано на прямолинейном распространении трещины и применимо только для такого вида неустойчивости трещины. Так как подобный вид роста трещины наблюдается главным образом в изотропных телах, в анизотропных композитах он встречается отнюдь не часто. Действительно, прямолинейное распространение трещины наблюдалось только при особых условиях [71]. [c.226]

Далее, в этом разделе мы проверили гипотезу о том, что распространение трещины в композитах происходит путем активации дефектов внутри критического объема в окрестности кончика трещины. Эта гипотеза была подтверждена при экспериментальном исследовании детального и общего видов распространения трещины. При растяжении наблюдались случайные скачки трещины поперек волокон, а при сдвиговом нагружении скачки поперек волокон имели определенную ориентацию. После скачка трещины на пути ее остаются стрингеры неразрушенных волокон. Влияние локальной неоднородности, вызванной наличием волокон стрингера, можно оценить при помощи введения эквивалентных условий на границе, вне которой композит считается однородным и анизотропным. Наша модель не только позволила обнаружить, что технологические дефекты способны улучшить сопротивление росту трещины в статически испытываемых композитах, но также позволила описать основной характер роста трещины под действием повторных нагружений и, таким образом, объяснить причину более высокого сопротивления усталости композитов. [c.255]

Поведение инженерных материалов можно изучать на трех структурных уровнях макро-, микро- и атомарном. В сфере строительной механики понятие сплошной среды имеет смысл только на микроуровне. Учет влияния неоднородности материала на этом уровне при анализе макронапряжений существенно зависит от наименьшего характеристического размера исследуемой конструкции. Металлы считаются макроскопически однородными и изотропными, и нет необходимости обращать внимание на их микроструктуру до тех пор, пока предметом рассмотрения является их макроскопическое поведение под действием приложенных напряжений. Подобным же образом и композиты следовало бы рассматривать как однородные анизотропные материалы. Возможность такого перехода опять-таки зависит от масштабного уровня, на котором материал представляется однородным. [c.35]

Влияние неоднородности материала на концентрацию напряжений вблизи кругового отверстия в пластинах из слоистых композитов [c.56]

Исследованы механизмы разрушения материалов, армированных волокнами при статическом и циклическом нагружениях. Показана важность и Необходимость рассмотрения разрушения композитов на микроуровне. Причина этого заключается в первую очередь в присущей этим материалам неоднородности и анизотропии, приводящим к существованию многочисленных плоскостей слабого сопротивления (например, сдвигу и поперечному отрыву), по которым, как правило, распространяются трещины. В начале главы коротко рассмотрены виды разрушения однонаправленных слоистых композитов без надрезов при растяжении — сжатии в направлении армирования и перпендикулярном направлении, а также при сдвиге. Акцент сделан на особенностях разрушения этих композитов на уровне компонент. Макроповедение композитов оценивалось на основании анализа неустойчивого развития повреждений, возникших на микроуровне. При помощи модели, названной моделью сдвигового анализа, учитывающей неоднородность композита на микроуровне, теоретически обосновано аномальное влияние диаметра отверстия в слоистом композите на несущую способность. Этот метод анализа также использован для моделирования поведения слоистого композита со сквозным отверстием. [c.33]

С неоднородностью композита приходится сталкиваться на двух уровнях. Во-первых, каждый слой слоистого композита можно представить как однородный анизотропный, а композит в целом — как материал, составленный из таких слоев. В этом случае неоднородность на макроуровне ведет к учету эффектов свободных кромок, расслоения и эффектов, связанных с последовательностью укладки слоев по толщине. Во-вторых, неоднородность может быть включена в анализ на микроуровне, при этом волокна и матрица слоя рассматриваются как раздельные фазы. Нетрудно заметить, что при этом анализ напряжений для слоистого композита с произвольной схемой армирования становится практически неосуществимым. Следовательно, подход к изучению разрушения композитов с позиций микромеханики применим только для простейших однонаправленных армированных материалов. [c.55]

Инженерный анализ новедения композитов в общем случае представляет собой исследование, основанное на построении упрощенных моделей, учитывающих лишь основные аспекты поведения материала. Таким образом, делается попытка избежать чрезмерно подробного анализа, например не рассматривается точное распределение напряжений в объеме. В то же время учитывается структурная неоднородность композита, поскольку замена этого материала однородным анизотропным с точки зрения проблем разрушения не является адекватной. Поэтому создается расчетная модель материала, не требующая проведения сложного расчета напряженного состояния, но учитывающая в то же время наиболее существенные с точки зрения исследуемого поведения структурные особенности материала. [c.55]

Рассмотрено последовательное развитие методов и моделей для анализа разрушения армированных волокнами материалов методами микромеханики. В основе предложенного инженерного решения проблемы лежит учет неоднородности композита, поскольку замена композита однородным анизотропным материалом не соответствует сущности происходящих явлений усталости и разрушения. В то же время не рассматривались такие тонкости явления, как механика ми-кроразрушения. В результате оказалось возможным сформулировать упрощенную модель, объединяющую реальные свойства материала с разумными инженерными допущениями. - [c.100]

Указанная особенность теории фракталов обусловливает необходимость развития подхода, основанного на ее синтезе как теории, обеспечивающей эффективное описание структур, и одной из классических теорий прочности, для описания их прочностных свойств. Использование для этих целей структурных теорий [62, 190], в которых исходят из предположений, что прочность дисперсной структуры ед — дитивно складывается из прочности отдельных контактов, не совсем корректно для структур, наблюдающихся у пористых случайно —неоднородных композитов, особенно в области, близкой к максимуму плотности. [c.198]

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]

До недавнего времени основное содержание работ по механике композиционных материалов состояло в сведении задачи неоднородной (чаще всего изотропной) теории упругости к задаче однородной анизотропной теории. Это достигалось введением так называемых эффективных модулей, которые либо вычислялись различными методами (как стохастическими, так и детерминированными), либо определялись экспериментально как средние модули материала в целом. В данной книге этому вопросу посиящены главы 1—3. Понятно, что описание поведения композиционных материалов при помощи эффективных модулей пригодно только для решения задач об упругих композитах, Б некоторых случаях принцип Вольтерры (или, как его еще называю г, принцип соответствия) позволяет распространить теорию эффективных модулей и на линейные вязкоупругие композиты (глава 4), В настоящее время в отечественной литературе появились работы, в которых неоднородная задача теории упругости (вязкоупругости) сведена к последовательности задач анизотропной однородной моментной теории упру- [c.6]

Используя теории слоистых конструкций, можно формулировать содержательные краевые задачи, по решениям которых можно судить о жесткости и устойчивости слоистых композитов. Найдя в результате решения конкретной краевой задачи основные зависимые переменные Э1их теорий, т. е. результирующие силы и моменты, по принятой частной теории можно определить распределение макроскопических напряжений в слое. Вместо приближенных теорий слоистого тела можно попытаться применить точный анализ, как обсуждалось выше. В этом случае основными переменными являются макроскопические напряжения в слое и последний шаг оказывается излишним. В свою очередь, если известен подход (обсуждаемый в разд. VIII), позволяющий рассматривать неоднородные макроскопические напряженные состояния, то напряжения в каждом компоненте можно определить средствами микромеханики. Таким образом, микромеханика указывает связь между механическим поведением используемых в технике слоистых композитов, с одной стороны, и поведением их компонентов — с другой. [c.18]

Подводя итоги, можно сказать, что мы описали способ определения эффективных коэффициентов jj, Dap. т. е. матрицы жесткостей на растяжение, матрицы совместного влияния и матрицы жесткостей на изгиб соответственно, а также эффективных коэффициентов расширения для анизотропных слоистых композитов или для материалов, в которых упругие константы меняются по одной координате. Постановка задачи является строгой в рамках трехмерной теории упругости неоднородных тел. Не предполагалось локальной симметрии материала, т. е. в каждой точке среды упругие определяющие соотношения могли содержать 21 независимый модуль. [c.59]

При феноменологическом подходе неоднородный композит рассматривается как сплошная среда, математическая модель которой строится на основе экспериментально полученных данных без объяснения механизмов, определяющих поведение композита. Если при построении модели уделяется должное внимание математическим требованиям, то феноменологический подход может быть использован для инженерного описания свойств материала, определяющих как локальное поведение, так и поведение материала в целом. В качестве примера описания в целом можно привести рассмотрение однонаправленных композитов как однородных анизотропных пластин (Хирмон [21], Лех-ницкий [28]). [c.402]

Кроме этого, к настоящему времени предложено большое количество самых разнообразных конфигураций образцов для испытаний на сдвиг и двухосное напряженное состояние в виде, например, рам, а также двутавровых и крестовидных профилей. Многие из этих конфигураций геометрически сложны, распределение напряжений в них неоднородно, причем вычисление на-пряжени й может оказаться весьма трудоемким они имеют определенные преимущества при исследовании жесткостных характеристик, но менее пригодны для изучения прочностных свойств. Некоторые из возникающих здесь трудностей были рассмотрены в работе Унтни с соавторами [52]. При исследовании слоистых композитов возникают дополнительные сложности, связанные с особенностями на свободных краях образца эти вопросы обсуждаются в работах Пагано и Пайпса [36], а также Уитни и Браунинга [51]. [c.462]

Композит с -прочными поверхностями раздела и однородными свойствами волокон и матрицы будет разрушаться по плоскости, перпендикулярной направлению приложенных нап ряжений, и поверхность излома будет гладкой. Если волокна неоднородны по прочности из-за наличия слабых точек (дефектов) или разрывов, трещина будет распространяться так, чтобы связать слабые точки. Вследствие этого трещина либо пройдет лишний участок пути в матрице (п рочная поверхность раздела), либо будет распро-ст ранять ся по поверхности раздела. Как показано выше, максимальная длина вытягиваемой части волокна определяется критической длиной. С другой стороны, матрица разрушится в первую очередь, если деформация разрушения для нее меньше, чем для волокон. На рис. 1 схематически показаны некоторые из этих типов разрушения. На рис. 1, а показан характер разрушения композита с малой деформацией разрушения матрицы согласно работе Джонса и Олстера [14], такое разрушение наблюдается в композитах алюминий — нержавеющая сталь. Рис. 1, б отвечает случаю,, когда мала деформация разрушения волокон (например, волокна бора). В этом случае предполагается, что прочность поверхности раздела высока, поскольку трещины соединяются путем сдвига матрицы. В случае рис. 1, в деформация разрушения волокна мала, но из-за малой прочности поверхности раздела трещина в матрице отклоняется слабо, поскольку волокна легко вытягиваются из матрицы. Такое поведение может быть ирисуще композиту алюминий — бор со слабой связью. Для этого типа разрушения предполагается, что деформация разрушения [c.142]

Интенсивные исследовательские работы по упрочнению усами-сапфира никелевых сплавов тем не менее не позволили разработать технологию производства композита с нужными свойствами (Ноуан [37]). Много осложнений возникло в связи с неоднородностью усов по размеру и качеству. Однако основное препятствие для дальнейших разработок составили большие трудности в изготовлении воспроизводимых испытательных образцов путем пропитки расплавом или гальванического осаждения с последующим горячим прессованием (ЕР/РВ). При исследовании процессов пропитки расплавом обнаружилась необходимость применения покрытий для облегчения смачивания. Однако не было найдено покрытий, устойчивых в контакте с жидким металлом при температурах пропитки (- 1720 К). Условия смачивания были труднодостижимы, и в большинстве случаев испытания на растяжение не были проведены в связи с большой пористостью образцов. [c.345]

Способ пропитки пучка усов расплавом оказался очень полезным для понимания явлений на поверхности раздела жидкий металл — окисел, и с его помощью была установлена возможность упрочнения окислами низкотемпературных металлических матриц. Однако использование этого способа не позволило получить композиты с нужными свойствами, главным образом, из-за трудностей изготовления усов желаемой морфологии и их неоднородности. Проблемы получения требуемых композитов решаются путем использования непрерывных волокон AI2O3, и в настоящее время этот способ более перспективен для получения практически полезных высокотемпературных композитов с металлической матрицей. Как было показано в данной главе, достаточно хорошо разработаны научные основы явлений на поверхности раздела и стабильности армированных окислами композитов при изготовлении их в присутствии жидкой фазы и в твердом состоянии, а также при по- [c.350]

Электронно-микроскопическим методом при большом увеличении изучались реплики, снятые с поверхности стекловолокон, обработанных силановым аппретом. Было установлено, что оптимальными свойствами обладают однонаправленные композиты, которые армированы стекловолокнами, обработанными 0,1—0,25%-ным раствором силановых аппретов, в то время как для образования мономолекулярного слоя требуется всего лишь 0,02—0,04% силана. На электронной микрофотографии стекловолокна, обработанного о, 1%)-ным водным раствором силана, можно видеть большое количество гидролизованного силана в матрице между волокнами (рис. 2). Промывание стекловолокон горячей водой приводит к разрушению большей части силановых мостиков, не ухудшая свойств композитов, армированных таким стекловолокном. Отсюда следует, что для прочной связи волокна с полимером достаточно наличия на стеклянной поверхнасти мономолекулярного слоя аппрета. На практике обычно используются силаны более высокой концентрации с учетом неоднородного осаждения их на пряди (пучке) волокон. Видимые островки аппрета, осевшего на поверхности стекловолокна, незначительны, что подтверждается результатами электронно-микроскопичеокого исследования реплик. Даже при самом большом увеличении на стекловолокне нельзя обнаружить монослоя аппрета. В работе [47] было показано, что осаждение равномерно деформируемого пластичного слоя силиконового полимера на поверхности раздела зависит от природы силанов. [c.18]

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]

Сендецкий [56] решил задачу взаимодействия трещины со многими включениями. Возможность применения этих аналитических решений для описания поведения композитов остается пока невыясненной. При их практическом использовании возникают принципиальные трудности, в основном обусловленные тем, что теперь в области определения исследуемого взаимодействия микротрещины имеют тот же самый порядок, что и характерный размер (диаметр волокна) композитной структуры, и, кроме того, при статически неоднородной упаковке волокон не существует алгоритма для применения решения с идеализированной геометрией. В третьем случае, когда трещина находится на границе раздела волокно — матрица, характер разрушения склеенных тел, состоящих из двух различных материалов, изучен еще менее. Для определения распределения напряжений и деформаций в неоднородных унругих телах проведены многочисленные теоретические исследования, некоторые из них приведены в работах [17, 57]. [c.256]

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]

Применение методов классической механики разрушения на уровне структурных элементов слоя позволяет рассматривать композит как неоднородную среду и, но-видимому, является наиболее сильным подходом. Основная цель в этом случае заключается в определении критических коэффициентов концентрации напряжений Ки- Однако практическое применение классической механики разрушения к композитам ограничено чрезвычайной сложностью анализа напряженного состояния неоднородной среды. В большинстве случаев это практически невыполнимая задача, поэтому до настоящего времени численные результаты получены только для простейших, однонаправленных, схем армирования. [c.53]

Очевидно, что применение методов мнкро- и макромеханики для анализа процесса разрушения слоистых композитов позволило достичь определенных успехов в объяснении некоторых экспериментальных данных. Тем не менее окончательно проблема качественной и количественной интерпретации всего спектра видов разрушения слоистых композитов остается нерешенной. Поэтому исследования должны быть направлены на оценку влияния неоднородности материала и разработку более простых моделей для предсказания разрушения композитов. [c.54]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...