Расположение волокон

Возможность воздействия обработкой давлением на расположение волокон, а следовательно, и на свойства деталей можно иллюстрировать следующим примером. В зубчатом колесе, изготовленном резанием из прутка (рис. 3.3, б), растягивающие напряжения, возникающие при изгибе зуба / действием сопряженного колеса, направлены поперек волокон, что понижает их надежность. При горячей штамповке зубчатого колеса из полосы (рис. 3.3, в) волокна по-разному ориентированы в различных зубьях относительно наибольших растягивающих напряжений в зубе 1 — вдоль волокон, а в зубе [c.59]

Согласно приближенным кулоновым законам трения коэффициенты трения скольжения не зависят ни от давления, ни от величины трущихся поверхностей, ни от скорости. Они зависят от физической природы трущихся тел, от шлифовки поверхностей, от расположения волокон и, конечно, от смазки. Числовые значения статического и динамического коэффициента трения имеются в любом техническом справочнике. [c.93]

Так, если материал плохо сопротивляется касательным напряжениям (действию сдвига), то первые трещины разрушения возникают по образующим в местах действия наибольших касательных напряжений. Например, в случае кручения деревянных валов с продольным расположением волокон трещины разрушения ориентированы вдоль образующей (рис. 213), поскольку древесина плохо сопротивляется действию касательных напряжений вдоль волокон. Если же материал плохо сопротивляется растягивающим напряжениям, как например чугун, то трещины разрушения при кручении пройдут по линиям, нормальным к действию главных растягивающих напряжений (рис. 214), т. е. по винтовым линиям, касательные к которым образуют угол 45" с осью стержня. Стальные валы на практике часто разрушаются по поперечному сечению, перпендикулярному к оси вала. Этот вид разрушения обусловлен действием в поперечном сечении касательных напряжений. [c.233]

Рис. 5.45. Расположение волокон в шестерне при различных способах конки и штамповки

Если расположение волокон материала в типичном объеме подчиняется определенному геометрическому закону или известны характеристики его случайного поля, то вычисление средних значений компонент матрицы жесткости (или податливости) материала не представляет труда. Их усреднение по типичному объему АУ осуществляется как среднее интегральное [c.54]

Упругие характеристики слоя с прямолинейным расположением волокон определяют по формулам табл. 3.1. Характеристики модифицированной матрицы, входящие в формулы, обозначены звездочкой. Для их расчета использованы зависимости, приведенные в работах [49, 86]. Относительное объемное содержание арматуры слоя в направлениях 1 и 3 обозначено соответственно Р1, рз индекс а относится к арматуре, с — к связующему. [c.58]

Расчет упругих характеристик слоя при наличии в нем искривленных волокон сводится к определению упругих характеристик слоя с прямолинейным расположением армирующих волокон и вычислению параметров 2. з> отражающих влияние принятого закона искривления волокон на характеристики слоя. Расчет характеристик слоя с прямолинейным расположением волокон проводится по формулам табл. 3.1 или 3.2. [c.63]

Геометрические параметры и объемный коэффициент армировании. Рассматривается композиционный материал 4D с плотной упаковкой прямолинейных волокон. Направления волокон параллельны направлениям высот тетраэдров, вершины которых совпадают с диаметральными вершинами куба (см. рис. 1.6). При такой схеме косоугольного пространственного армирования обеспечивается одинаковый угол между любой парой волокон из разных семейств. Этот угол в силу очевидного соотношения os 0 = 1/3 6 я 70° 30. Геометрическая задача для пространственно-армированного в четырех направлениях композиционного материала с плотной упаковкой волокон состоит в установлении схемы расположения волокон одного семейства и определении объемного коэффициента армирования. [c.74]

Для рассматриваемой модели материала 4D, учитывающей только жесткость вдоль волокон, равенство нормальных напряжений, определяющее нх шаровой тензор, обусловлено пространственным расположением волокон, параллельных диагоналям куба. По этой модели определяются следу- [c.80]

Рис. 4.1. Схема расположения волокон в двух рядом лежащих слоях модели мате риала

Упругие постоянные слоя с прямолинейным расположением волокон в направлениях 1 и 2, входящие в зависимости (4.3)—(4.5), определяют по формулам табл. 3.2. [c.92]

Уровень погрешности расчета упругих констант, вносимой заменой противофазного искривления волокон на однофазное, оценивают по зависимостям табл. 4.2. Значком отмечены характеристики материалов с противофазным расположением волокон. Их рассчитывают по зависимостям табл. 4.1. Волнистой чертой обозначены материалы с однофазным искривлением. Им соответствуют расчетные зависимости, представленные в [c.95]

Пуассона и модуль упругости Е, малочувствительны к изменению расположения волокон. [c.95]

Увеличение жесткости армирующих волокон пе влияет на характер рассмотренных зависимостей. Однако при этом существенно повышается чувствительность и Е, к заданному закону расположения волокон. При расчете характеристик Ех и оказывается весьма важным точное установление характера искривления (однофазного или противофазного) волокон в материале. [c.95]

Характер кривых деформирования композиционных материалов, образованных системой двух нитей, как и слоистых материалов, определяется в основном расположением волокон и направлением нагрузки относительно главных осей материала. Существенную роль играет и степень искривления армирующих волокон. О влиянии угла нагружения на изменение характера диаграмм деформирования композиционных материалов свидетельствуют данные, представленные на рис. 4.4. На рисунке приведены типичные кривые деформирования при растяжении и сжатии в направлениях армирования и под углом к ним мате- [c.99]

Существующие теории армирования, как правило, базируются на ряде допущений (см. с. 64). Отказ от некоторых из них, в частности переход от плоского напряженного состояния к объемному, приводит к усложнению расчетных выражений, но позволяет оценить соответствующие поправки. Отсутствие допущения об однородности напряженного состояния в пределах объема каждой из компонент материала повышает степень сложности расчета вследствие необходимости решения задачи теории упругости для многосвязной области. В этом случае возможен учет влияния расположения волокон в материале на расчетные значения его упругих характеристик. Однако для трехмерных структур такой анализ выполняется только с использованием численных методов решения краевых задач. [c.127]

Поскольку при анализе механического поведения слоистых композитов существенным образом используется понятие эффективных модулей, целесообразно обсудить это понятие более подробно. Мы ограничимся здесь композитами с простой геометрией, т. е. предположим, что расположение волокон является периодическим хотя бы в одном направлении. Статистические аспекты проблемы будут рассматриваться в гл. 3 и 6, [c.18]

Анализ решения (25) показывает, что произвольное расположение волокон дает распределение напряжений, аналогичное изображенным на рис. 4—6 [137]. Это оправдывает допущения регулярности расположения волокон, принимаемые некоторыми авторами (см. разд. V). Следует отметить, что только в этом случае можно получить простые и точные аналитические выражения для реальных волокнистых композитов. Хотя в принципе можно построить аналитические решения и без предположения [c.76]

B. Случайное расположение волокон [c.90]

На рис. 36 приведена макроструктура штампованного клапана, на которо-м видно распределение волокои вдоль коитура изделия. Такое расположение волокон является нанлучшим, и следует стремиться ковкой добиться именно такого распределения, избегая перерезанных волокон . [c.54]

Так как направление волокон зависит от характера деформирования заготовки, то в готовой детали желательно получить такое расположение волокон, при котором она имела бы наилучшие свойства. При этом обидие рекомендации следуюш,ие необходимо, чтобы наибольшие растягиваюш,ие напряжения, возникающие в деталях в процессе работы, были направлены вдоль волокон, а если какой-либо элемент этой детали работает на срез, то желательно, чтобы перерезывающие силы действовали поперек волокон необходимо чтобы волокна подходили к наружным поверхностям детали по касательной и не перерезались наружными поверхностями детали. [c.59]

Высокопрочные болты изготовдяют преимущественно методами холодной пластической деформации. Наиболее рациональна следующая схема высадка головки — редуцирование стержня на ротационно-ковочной машине — механическая обработка — термическая обработка — обкатывание резьбы и га.пелей на участках переходов. При достаточно высокой пластичности материала (5 > 5%) механическую обработку резьбы заменяют выдавливанием (накатыванием) резьбы в холодном состоянии накатными роликами, а на гайках — с помощью бесстружечиых уплотняющих метчиков, что обеспечивает наиболее благоприятное расположение волокон в витках резьбы. [c.515]

Разработаны способы ковки и штамповки обойм, обеспечивающие расположение волокон параллельно рабочим поверхностям (рис. 506, а), что дает значительное увеличение выносливости по сравнению с расположением волокон в трубчатых (вид б) или осаженных (вид в) заготовках. [c.544]

При выборе способа изготовления поковок прежде всего учитывают требования к изготовляемой из нее детали при эксплуатации характеэ нагрузки, наиболее ответственные сечения, требуемое расположение волокон, желаемое распределение наружных и внутренних лоев металла исходной заготовки и т. п. Затем устанавливают, какие приемы ковки или штамповки могут придать поковке необходимые свойства, обеспечить максимальную прочность детали и другие эксплуатационные требования. Например, при ковке или [c.145]

Чтобы при изготовлении заготовок бандажей колес, колец подшипников качения и тому подобных поковок получить благоприятное для них тангенциальное расположение волокон (рис. 5.45, ж), их заготовки после осадки и прошивки (рис. 5.45, в) подв >ргают раздаче или раскатке. Очевидно, что использование раскатанных поковок для изготовления из них шестерен привело бы к получению зубьев (после их нарезания) низкого качества (рис. 5.45, з). [c.146]

Характерной особенностью деталей, полученных объемной холодной штамповкой, является повышенная прочность, обеспечи-ваема.ч за счет мелкозернистой структуры, благоприятного расположения волокон и поверхностного наклепа. [c.150]

Смежные слои в материале могут ра.з-личаться по ориентации и содержанию волокон в плоскости слоя. Арматура может быть прямолинейной, может иметь заданный или случайный (рис. 3.8) характер искривления. Содержание и расположение волокон, пронизывающих плоскости деления, во всех слоях одинаково. По схемам армирования слои можно разделить на три основные группы. К первой группе отнесены слои, у которых волокна двух направлений прямолинейны и взаимно ортогональны. Вторую группу составляют слои, у которых волокна, лежащие параллельно заданной плоскости деления, имеют заданную или случайную степень искривления. Волокна, пронизывающие слой, прямолинейны и ортогональны слою К третьей группе отнесены слои, у которых волокна, лежащие в плоскости слоя, прямолинейны, а волокна, пронизывающие выделенные слои, наклонены под косым углом. Элементарный слой, выделенный из пространственно-армированного материала двумя параллельными плоскостями, представляет по своей структуре двухмерноармиро- [c.51]

Феноменологическое исследование механических свойств композиционных материалов может быть проведено двумя путями. Первый основан на рассмотрении армирующего материала как конструкции и учитывает реальную структуру композиции. В этом случае задача состоит в установлении зависимостей между усредненными напряжениями и деформациями. Второй путь основан на рассмотрении армированных материалов как квазноднородных сред и использовании традиционных для механики твердых деформируемых тел средств и методов их описания. Краткая схема аналитического расчета упругих констант композиционного материала методом разложения тензоров жесткости и податливости в ряд по объемным коэффициентам армирования приведена в монографии [60, 83]. Установлено, что при малом содержании арматуры можно ограничиться решением задачи для отдельного волокна, находящегося в бесконечной по объему матрице. Однако такой подход заведомо приводит к грубым погрешностям при расчете упругих характеристик пространственно армированных материалов, объем которых заполнен арматурой на 40—70 %. К тому же следует учесть, что пространственное расположение волокон в этих материалах приводит к росту трудностей при решении задачи теории упругости по определению напряженно-деформированного состояния в многосвязанной области матрица—волокно. Коэффициент армирования при этом входит в расчетные выражения нелинейно, что приводит к очередным трудностям реализации метода разложения упругих констант материала по концентрациям его компонентов. [c.55]

Расположение волокон. Некоторые типы композиционных материалов не имеют четко выраженной противофаз-ности расположения волокон в смежных элементах. Для этих материалов характерно наличие одинаковых форм искривления волокон во всем объеме и смещение искривлений по фазе в направлении оси 1 в смежных. элементах на часть периода. В зависимости от относительного смещения по фазе упаковка искривленных волокон в смежных, элеме 1тах может быть однофазной, противофазной или иметь средний характер. Приближенно оценить значения упругих констант материалов с искривленными волокнами, смещенными по фазе,. можно по моделям для композиционных материалов с протпвофазно и однофазно искривленными волокнами. Погрешность расчета может быть оценена сравнением характеристик материалов, имеющих однофазное я противофазное расположение волокон в смежных элементах. Степень и закон искривления волокон в материалах обоих типов при этом принимают одинаковыми. [c.95]

Характеристики слоя с прямолинейным расположением волокон, входящие в зависимости табл. 4.1, определяли на однонаправленных и ортогонально-армированных стеклопластиках с укладкой волокон 1 3 н 1 5. Установлено хорошее совпадение расчетных, вычисленных по приведенным формулам, и экспериментально измеренных значений упругих констант. При этом оказалось, что модуль межслойного сдвига для слоистых стеклопластиков больше по величине, чем модуль сдвига в плоскости укладки арматуры Оху- Для материала с укладкой волокон I 3 Охг 4250 МПа, Ох у = 3100 МПа, а для материалов с укладкой 1 5 — 4150 МПа, [c.104]

Расчет характеристик слоя изложен в гл. 3, там же дан принцип соединения слоев, сущность которого заключается в том, что в плоскости, параллельной слоям, приравниваются деформации, а в плоскости, перпендикулярной к слоям, — напряжения, т. е. моделируются условия Фойгта и Рейсса для слоистой структуры. Следует отметить, что методика расчета на этапе сложения трехмерноармированного материала из слоев является нечувствительной к таким структурным параметрам, как плотность и угловое расположение волокон каждого направления, искривленность волокон и шаг между ними. Эти параметры, как и упругие свойства компонентов, являются определяющими для деформа-тивности выбранных слоев. Поэтому условное деление материала на слои является ответственным этапом расчета, учитынающим особенности де-формативных свойств отдельных слоев и их совместную работу. [c.121]

Степень приближенности расчета упругих констант трехмерноармирован-ного материала, согласно модели, рассмотренной в 5,2, основана на условном выделении малых объемов материала с однородным полем напряжений. Эти объемы характеризуют реальную структуру материала только при взаимно ортогональном расположении волокон и связаны размерами с интегральными характеристиками материала — объемными коэффициентами армирования р.1,2, з- При этом связь указанных коэффициентов с шаговыми параметрами ссх.г.з через геометрию структуры материала позволяет учесть при расчете характеристик такие параметры, как плотность укладки армирующих волокон вдоль каждой оси координат. В этом основное [c.138]

Композиционные материалы, образованные системой трех нитей, создают, как правило, большой толщины (до 500 мм). Технология создания таких материалов имеет специфические особенности, обусловленные процессами пропитки и формования. Оба процесса проводятся под вакуумом и давлением в закрытых пресс-формах и зависят от плотности ткани и типа связующего. Поэтому выбор типа связующего для создания рассматриваемого класса материалов требует детального изучения. О важности этого фактора свидетельствуют данные экспериментов, полученные на двух различных в технологическом отношении типах матриц — эпоксидной ЭДТ-10 и феноло-формальдегидной (ФН). В качестве арматуры при изготовлении трехмерноармированных композиционных материалов были использованы кремнеземные и кварцевые волокна. Структурные схемы армирования исследованных материалов были одинаковыми. Они представляли собой взаимно ортогональное расположение волокон в трех направлениях. Содержание и распределение волокон по направлениям армирования этих материалов приведено в табл. 5.13. [c.156]

Более подробные сведения о влиянии структуры армирования на формирование упругих свойств материалов содержатся в табл. 6.6. Было исследовано два вида структур [28] — ортогонально-армированная в трех направлениях и с переменной укладкой по толщине. Композиционные материалы были изготовлены методом пропитки каменноугольным пеком и газофазным насыщением (с пироуглеродной матрицей) их исходные данные собраны в табл. 6.7. Всего исследовано четыре типа материалов. Причем первый из них имел два иарианта (А и Б) одинаковой структуры, различие состояло только в характере распределения волокон по направлениям армирования. Материал типа 2 имел ортогональное расположение волокон по трем направлениям и одинаковое их объемное содержание, но его изготовление проходило без повторной графитизации. Структура армирования материала типа 4 отличалась от первых трех тем, что угол укладки волокон в плоскости ху изменялся по толщине, т. е. каждый последующий слой по отношению к предыдущему поворачивался на угол 60°. Пак т таких слоев пронизывался перпендикулярно плоскости ху волокнами направления 2. В качестве арматуры для всех исследованных материалов использовали углеродные волокна. [c.175]

Четырехнаправленные композиционные материалы 40. Симметрия упругих свойств материалов 40. На рис. 6.16 показана принципиальная схема пространственного расположения волокон по отношению к граням куба материала 40, армированного параллельно диагоналям куба. Введены три системы координат первая — главная — с осями 123, перпендику- [c.189]

К образованию трещин, в особенности при горячей деформации, приводят захваченные материалом при литье шлаковые включения и скопления газовых пузырей. Металл в этих участках не заваривается и иногда возникают поверхностные дефекты. К подобным дефектам причисляют закаты, заковы и т. д., которые возникают при неправильной ковке или прокатке бездефектных слитков. Эти дефекты можно обнаружить с помощью методов глубокого или макротравления (травителями первичной структуры, которые служат для выявления характера расположения волокон). [c.71]

Шастер и Рид [154] использовали с несколько другими целями метод ударных плит для образования в боралюминии ударных волн с давлением до 76 кбар и длительностью воздействия менее 2 мкс. Скорость ударных плит увеличивалась до появления разрушения. Было установлено возрастание стенени разрушения волокон при увеличении скорости и определена скорость, вызывающая разрушение алюминия и расслоение двух видов бороалюми-ния. Скорость разрушения для композиционного материала, изготовленного плазменным напылением и диффузионной сваркой, в 3 раза превышает скорость разрушения для алюминиевых образцов, в то время как соответствующая характеристика для плазменно-наНыленного паяного материала оказалась несколько меньше скорости разрушения для алюминия. Этот эффект связан с различным характером расположения волокон, образующимся в процессе изготовления материала. Как показано на рис. 15, в, г, в образцах, изготовленных диффузионной сваркой, волокна не соприкасаются, что способствует затуханию волны в результате интенсивного рассеяния. В паяных образцах (рис. 15, а, б) волокна соприкасаются, причем точки контакта располагаются по направлению волны. Таким образом, волна распространяется по волокнам бора, обладает меньшим рассеянием, и в результате скорость разрушения оказывается того же порядка, что и для алюминия. [c.306]

Рис. 2. Произвольное расположение волокон в типичном стеклоэпоксидном композите.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...