Правило смеси

В дополнение к проведенному анализу рассмотрим влияние объемного содержания волокон в материале. Используя правило смесей, можно получить следующую формулу для предела прочности материала при растяжении вдоль волокон (несущая способность связующего не учитывается) [c.137]

Ни один из упомянутых выше эффектов, связанных с наличием поперечных напряжений на поверхности раздела волокно — матрица, не следует из широко используемого правила смеси, которое предполагает отсутствие поперечных напряжений. Действительно, эта простая модель подразумевает, что матрица и волокно не связаны (наличие определенной связи привело бы к рассмотренному выше механическому взаимодействию и возникновению поперечных напряжений). Хилл [28] показал, что правило смеси дает нижние предельные значения свойств композитов в направлении [c.54]

Из механических свойств ориентированных композитов наиболее доступны для теоретического анализа характеристики при продольном ра стяжении. Так, применение простого. правила смеси или метода запаздывания сдвига для анализа передачи нагрузки при растяжении позволило получить теоретические результаты раньше, чем экспериментальные, или одновременно с ними. Однако объектом расчетов были, главным образом, модельные системы без химического взаимодействия согласно предложенной [c.137]

Рассматривая механизм передачи напряжений в композите, необходимо учитывать вид испытания (сжатие или растяжение) и характер нагружения. Основная задача заключается в оценке эффективности передачи нагрузки и анализе отклонений от правила смеси для случаев сжатия, растяжения, ползучести и усталости. [c.238]

Применимость правила смеси к волокнистым композитам для широкого диапазона условий была объяснена с позиций микромеханики. Задача такого подхода, основанного на учете микродеформаций, заключается в установлении корреляции между свой- [c.245]

Свойства волокнистых композитов при нагружении сжатием обнаруживают значительные отклонения от правила смеси [48, 66] так, у композита алюминий—нержавеющая сталь непосредственно после изготовления предел упругости выще в 2 раза, а предел микротекучести — в 5—8 раз (в зависимости от объемной доли упрочнителя). Диаграммы деформации композита алюминий—нержавеющая сталь при сжатии для различных значений объемной доли упрочнителя приведены на рис. 16. Показано, что разрушение происходит в фазе , т. е. путем сдвига (выгибанием), и. не связано с отслаиванием (отрывом) проволоки по поверхности раздела. В соответствии с этими данными был пред- [c.247]

Для оценки влияния поверхности раздела на механические свойства рассмотрены результаты аналитических и экспериментальных исследований композитов с металлической матрицей. Для конструкционных композитных материалов наиболее важными являются следующие свойства модуль упругости, пределы текучести и прочности, характеристики микродеформации, ползучести и усталости. Поверхность раздела наиболее полно определяют структура, стабильность и прочность связи. Для оценки прочности связи и эффективности передачи нагрузки полезно простое правило смеси при этом необходимо, однако, учитывать все допущения и ограничения такого подхода. [c.263]

Некоторые измерения были проведены на углеродных волокнах, покрытых существенно более толстым слоем никеля (примерно 0,7 мкм). Прочность таких углеродных волокон (ас) может быть подсчитана двумя способами по первому способу пренебрегают вкладом никеля, т. е. рассчитывают прочность только на сечение волокна, а по второму предполагают, что покрытие не меняет прочности материала волокна, и используют правило смеси. Например, после отжига при 1273 К в течение 24 ч по первому способу получаем [c.414]

Правило смеси 23, 54, 55, 137, 233 --и отклонения от него при нагружении сжатием 247 Предел текучести 245—247 Пропитка расплавом 80, 91, 128, 321—327 [c.433]

Периодически повторяющийся элемент (рис. 6) представляет собой типичную модель, применяемую в микромеханике для определения механических свойств композитов. Используя данную модель и предполагая хорошую адгезию на поверхности раздела, можно на основе простого правила смесей [16] вывести выражения для расчета модуля Юнга композита и коэффициента Пуассона. На рис. 7 представлены расчетные и экспериментальные данные для эпоксидного композита с волокнами из Е-стекла. Хорошее согласие теории с экспериментом позволяет сделать вывод, что предположение о хорошей адгезии на поверхности раздела в композите вполне оправданно или что параметры, указанные на рис. 7, возможно, не чувствительны к нарушению адгезионного соединения. [c.49]

Поверхность разрушения 51—54 Покрытия 218—219 Поливода 87 Правило смесей 49 [c.293]

Выражение, описывающее прочность при продольном растяжении, можно записать в виде модифицированного уравнения правила смесей [c.146]

Используя правило смесей, можно связать прочность при продольном сжатии со свойствами компонентов следующим уравнением [c.146]

Вообще говоря, разумно считать, что теоретические исследования разрушения от выпучивания дают верхний предел свойств композита. Однако этот предел не обязательно будет достигнут, так как при более низких напряжениях могут возникнуть другие микромеханические процессы, например пластическое течение, раздавливание или расщепление волокон, или разрушение поверхности раздела. Если эти процессы возникают при определенной деформации, будет обнаружена справедливость правила смесей для прочности при сжатии. [c.456]

Высокая прочность современных волокнистых композитов в направлении армирования хорошо известна и широко используется. Этого нельзя сказать об уровне понимания механизмов разрушения при растяжении и влияния на них свойств составляющих композит материалов. Однако существует ряд методов, учитывающих отдельные важные аспекты процесса разрушения, на основании которых можно создать рациональную теорию разрушения композитов при растяжении в направлении волокон. Показано, что прочность композита, состоящего из пластичных фаз, определяется из прочности волокон арматуры посредством правила смесей ). При вычислении этим методом прочности композита с хрупкими волокнами возможны ошибки, связанные со статистической природой прочности волокон и с эффектами, возникающими из-за значительного различия в модулях упругости волокон и матрицы. [c.39]

Поверхности раздела 58, 66, 72 Покрытия барьерные 71 карбида бора 72 нитрида бора 71 плазменные 170, 174 Правило смеси 107 Прессование [c.254]

Правило смесей в большинстве случаев можно представить линейным аддитивным законом (1.2). Рассмотрим процесс деформирования композита. При этом будем полагать, что на границах раздела матричной и дисперсной фаз указанные фазы идеально связаны. Для определения модуля упругости и предела прочности можно воспользоваться следующей зависимостью, которая используется как для параллельного, так и последовательного строения композитов [c.25]

В случае когда справедливым является правило смесей, для El запишем [c.31]

На основании этой зависимости можно обнаружить, что при параметрическом задании срока службы до разрушения в функции ползучести зависимость предела ползучести от содержания волокна в композите является линейной. Считают, что указанная зависимость устанавливает правило смесей при ползучести. [c.144]

Первоначально при выборе матрицы и волокна для всех систем предполагали использовать те же основные принципы, что и для модельных систем. Джех и др. [22] показали справедливость правила смеси для композитов как с непрерывными, так и с короткими волокнами, избрав для этого систему медь — волокно. Медь и вольфрам, по существу, взаимно не растворимы и не взаимодействуют химически соответственно они не образуют соединений. Таким же образом Саттон и др. [38] на модельной системе серебро — усы сапфира убедительно продемонстрировали эффект упрочнения нитевидными кристаллами. Степень взаимодействия между серебром и усами сапфира даже меньше, чем между медью и вольфрамом, поскольку расплавленное серебро не смачивает сапфир. Для улучшения связи с расплавленным серебром те же авторы напыляли на поверхность сапфира никель. Однако связь между никелем и сапфиром была, вероятно, чисто механической, а на поверхности раздела никель — сапфир твердый раствор не образовывался. Поэтому не удивительно, что Хиббард [21] в обзоре, представленном в качестве вводного доклада на конференции 1964 г. Американского общества металлов, посвященной волокнистым композитным материалам, счел необходимым заключить Для взаимной смачиваемости матрицы и волокна необходимо, чтобы их взаимная растворимость и реакционная способность были малы или вообще отсутствовали . Это условие, как правило, реализуется для определенного типа композитных материалов, а именно, ориентированных эвтектик. Во многих эвтекти-ках предел растворимости несколько изменяется с температурой, что, вообще говоря, является причиной нестабильности, хотя в известной степени и компенсируется особым кристаллографическим соотношением фаз. Однако в большинстве практически важных случаев это условие не выполняется. После конференции 1964 г. основные успехи были достигнуты в области управления состоянием поверхности раздела между упрочнителем и матрицей. Ни серебро, ни медь не являются перспективными конструкционными материалами. Что же касается реакций между практически важными матрицами и соответствующими упрочнителями, то они очень сложны и могут приводить к самым разнообразным типам поверхностей раздела. [c.13]

В последнее время исследования поверхностей раздела в практически важных композитах заметно расширились благодаря тому, что были получены доказательства справедливости правила смеси в системах всех трех классов — нереакционноспособных и нерастворимых, нереакционноспособных и растворимых, реакционноспособных. [c.23]

Согласно теории хрупких поверхностей раздела, развитой Меткалфом [24], правило смеси для расчетов прочности выполняется лишь при условии, что толщина межфазного слоя остается менее критической. Эта критическая толщина обычно очень мала, и для стабильных систем скорость ее роста должна быть низка. Ввиду чрезвычайной важности такой характеристики, как стабильность, выполнено много исследований по скорости роста продукта реакции. Эти результаты будут обсуждаться в разделе, посвященном кинетике. [c.95]

Теоретическому анализу процесса ползучести композитных материалов был посвящен ряд работ. Для расчета ползучести металлических композитов с непрерывными волокнами в модели Мак-Дэйнелса др. [56] использовано правило смеси и сделаны следующие предположения [c.236]

С тем чтобы проверить, необходимо ли для выполнения правила смеси условие равенства деформаций, композит алюыинпн— нержавеющая сталь был исследован в трех состояниях изготовления (прессования), после отжига при 823 К в течение 24 ч и [c.242]

Пиннел и Лоули [66] изучали зависимость микромеханических характеристик композита алюминий—нержавеющая сталь после преосования от объемного содержания упрочнителя. При растягивающем нагружерши экспериментальные значения физического предела упругости, предела микротекучести и предела текучести (при остаточной деформации 0,1%) хорошо согласовались со значениями, рассчитанными на основе правила смеси (рис. 12—14). Структурные исследования показали, что дислокационная субструктура при заданной величине деформации композита не зависит от объемной доли упрочнителя, т. е. что между матрицей и упрочнителем не происходит заметного взаимодействия. Это подтверждает справедливость предположений, на которых основано правило смеси, [c.247]

Исходя из данных о продольной прочности и модуле композита Ti-6A1-4V — 22 об. % АЬОз, Тресслер и Мур [50] сделали вывод о справедливости правила смеси для модуля. Определенная ими прочность волокон ( 211 кГ/мм2) указывает на очень малую степень разупрочнения волокон, а отсутствие их выдергивания свидетельствует о достаточно высокой прочности связи с матрицей. На основании результатов испытаний на растяжение композита после термообработки авторы пришли к предварительному (поскольку образцы не были достаточно хорошо сварены) заключению о меньшей чувствительности к степени взаимодействия Ti-матрицы с волокнами AI2O3 по сравнению с волокнами В или B/Si . [c.346]

Один из таких механизмов упрочнения связан со способностью дислокаций переходить через границу зерна или генерировать дополнительные дислокации во второй фазе в результате плоского скопления вблизи поверхности раздела первой фазы. Согласно этой модели, прочность композита должна увеличиваться с уменьшением размера пластин или стержней, поскольку при этом убывает размер плоского скопления. В работах ряда исследователей было показано, что действительно имеется соотношение типа Пет-ча между напряжением течения и обратной величиной корня квадратного из размера пластин или расстояния между стержнями [9, 10, 54, 59]. Коссовски и др. [38] учли повышение прочности, обусловленное размерным эффектом типа Петча, и, применив измененную формулу правила смеси, рассчитали прочность композита, которая оказалась в хорошем согласии с экспериментальной величиной для эвтектики Ni—Сг. [c.371]

Когда обе фазы пластичные, кривая напряжение — деформация имеет участки, где обе фазы находятся в упругом состоянии, одна из фаз — в упругом, а другая — в пластическом состоянии и, наконец, где обе фазы перешли в пластическое состояние. Такое разрушение можно описать по аналогии с разрушением пластических металлов, где исчерпание способности к упрочнению определяет момент пластической неустойчивости. Предельное растягивающее напряжение композита определяется по критерию <1Рс1<1г = О, где Рс — нагрузка, приложенная к композиту. Используя правило смесей , получим [c.441]

Композит, обнаруживающий единичное разрушение, обладает кривой напряжение — деформация относительно простого вида (рис. 3). Она начинается с упругого участка с начальным модулем Ес, мало отличающимся от определяемого по правилу смесей, Ес -)- ЕтпУтп. (Фактически правило смесей определяет [c.445]

Однако, с другой стороны, некоторые полученные результаты показывают, что прочность при сжатии подчиняется уравнению правила смесей . К первой группе можно отнести результаты на армированном бором магнии [76] и на образцах эвтектического сплава А1 — СнА12 [85]. В работе [71] по опытам с композитами алюминий — нержавеюш ая сталь обнаружено хорошее согласие с уравнением Дау и др. [24], модифицированным путем учета возможности деформационного упрочнения матрицы. В [55] также обнаружено хорошее согласие с теорией для композитов с двумя различными смолами, армированными волокнами бора. [c.456]

Рассмотрим границы справедливости уравнения аддитивности относительно объемной доли V . Верхняя граница определяется чисто технологическими условиями. Максимальная плотность упаковки цилиндрических волокон приблизительно составляет 90,6%, квадратных — 100%. Однако при больших объемных наполнениях хрупких волокон экспериментально наблюдается отклонение от правила смеси. Связано это с неравномерностью укладки волокон. В работе С. Т. Милейко показано, что неравномерность укладки (например, группа из нескольких соприкасающихся волокон) может сильно понизить прочность композиции так как зародившаяся в такой группе микротрещипа (обрыв одного из волокон при напряжении, равном пределу прочности слабейшего волокна в группе) легко превращается в магистральную трещину. В связи с этим возникает вопрос об оптимальной объемной доле армирующих волокон [43]. [c.16]

Правило смеси для композиционных материалов с однонаправленным волокном основано на предположении, что прочность композиционного материала зависит только от прочности и соотношения компонентов и что напряжения одинаковы во всем объеме композиционного материала. Это, в свою очередь, требует допущения, что весь материал однороден и что связь на поверхностях раздела идеальна. Однако установлено, что предел прочло [c.107]

Поверхности раздела в металлических композитах Том 1 (1978) -- [ c.23 , c.54 , c.65 , c.137 , c.233 ]

Структура и свойства композиционных материалов (1979) -- [ c.107 ]

Промышленные полимерные композиционные материалы (1980) -- [ c.92 , c.109 , c.113 , c.119 , c.121 , c.132 , c.193 , c.255 , c.269 , c.270 , c.277 , c.281 , c.312 ]

Композиционные материалы с металлической матрицей Т4 (1978) -- [ c.20 , c.131 , c.139 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...