Расщепление волокон

Метод конечных элементов применял и Адамс [1] он использовал метод модуля сдвига для определения напряженного состояния композита при поперечном растяжении. Рассматривались напряжения, отвечающие интервалу от предела упругости до разрушения одной из составляющих композита, при квадратном и прямоугольном расположениях волокон предполагалось, что разрушение матрицы происходит тогда, когда напряжения в композите достигают предела прочности материала матрицы. По оценке Адамса, в композите А1—34% В с прямоугольным расположением волокон первой должна разрушаться матрица на участках минимального расстояния между волокнами. Разрушение по расчету должно происходить при поперечном нагружении композита напряжением 17,2 кГ/мм (что много меньше предела прочности материала матрицы, составляющего более 23,1 кГ/мм ). Однако в эксперименте композит разрушался путем расщепления волокон. Предсказать такой характер разрушения не представлялось возможным, так как, хотя напряжения на поверхности раздела и в волокнах были рассчитаны, прочность этих элементов при поперечном растяжении неизвестна. Автор совершенствует эту модель с целью описать процессы распространения трещины и полного разрушения композита. Вообще говоря, если известны механические свойства поверхности раздела матрицы и волокон, эта модель позволяет предсказать как разрушение по поверхности раздела, так и другие типы разрушения. [c.193]

Согласно определению Купера и Келли, прочность поверхности раздела at — это величина растягивающих напряжений, которые необходимы для отделения волокна от матрицы при поперечном нагружении. Однако для широко распространенного типа разрушения путем расщепления волокон (ав<иг) данное определение следует обобщить так, чтобы оно распространялось и на величину Ов, т. е. на напряжения, при которых происходит расщепление волокон. [c.196]

Эти результаты показывают, что поперечная прочность определяется, главным образом, поверхностью раздела. Неотожженные образцы разрушаются, в основном, по поверхности раздела, поскольку поверхность раздела в таких образцах, вероятно, ослаблена из-за несовершенства связи волокна с матрицей. При малой продолжительности отжига (1 ч или менее) начальная реакция на поверхности раздела сразу же увеличивает прочность последней, и разрушение происходит не по поверхности раздела, а по матрице. В образцах, отожженных в течение 2—5 ч, в основном, разрушаются (расщепляются) волокна, а не матрица причина, по которой в этих образцах развивается расщепление волокон, неясна. Однако с увеличением продолжительности отжига свыше 5 ч вновь наблюдается тенденция к разрушению по поверхности раздела, причем поперечная прочность композита принимает низкие значения. Значит, количество продукта реакции на поверхности раздела, еще не приводящее к ослаблению поверхности раздела и композита в целом, ограничено некоторым пределом. Хотя на характер зависимости прочности от продолжительности отжига (рис. 27) может непредсказуемым образом влиять расщепление волокна, основная тенденция, по-видимому, неизменна высокие [c.220]

Результаты испытаиий этих образцов приведены на рис. 32. С увеличением продолжительности предварительного отжига при 811 К поперечная прочность незначительно уменьшается после обработки О , а после обработки Т-б — максимальна при средних продолжительностях отжига. Исследование излома этих образцов показало, что основным типом разрушения является разрушение матрицы (в чистом виде или в сочетании с расщеплением волокон). Иногда матрица разрушалась путем отслаивания материала, нанесенного плазменным напылением, от фольги-подложки значит, из-за несовершенства связи прочность алюминия, занесенного путем плазменного напыления, может быть меньше прочности алюминиевой фольги. Меньшую роль играло разрушение по поверхности раздела между долей этого типа разрушения и продолжительностью предварительного отжига нет прямой связи. В случае обработки Т-6 низкие значения прочности при малых продолжительностях предварительного отжига, вероятно, обусловлены неполным переходом матрицы в твердый раствор, а при большей продолжительности отжига (160 ч)—тем, что усиливается расщепление волокон (причина этого явления пока неизвестна). Поперечная прочность данной серии образцов, как правило, не зависела от термической обработки, приводящей к изменению состояния поверхности раздела, так как расщепление волоков или разрушение матрицы происходило до того, как на- [c.224]

После качественной диффузионной сварки поверхность раздела в композитах А1—В, по,-<видимому, не лимитирует поперечной прочности, поскольку разрушение либо локализовано в матрице, либо происходит путем расщепления волокон. Если композит, волокна которого не склонны к расщеплению, подвергнут термической обработке по определенным режимам, то его поперечная прочность существенно превышает нижнее предельное значение. [c.228]

Разрыв матрицы от растягивающих усилий проиллюстрирован на рис. 18. Разрыв матрицы и расслаивание означают, что вдоль линии разрушения, как показано на рис. 18, а, существуют участки, где матрица отстает от волокон. Следует также отметить, что возможным видом разрушения является разрыв матрицы с расслаиванием или с расщеплением волокон от поперечного растяжения. Эти случаи отражены на рис. 18, б, в [9]. [c.125]

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]

Ряд методов, предложенных в настоящее время для учета изменения величины Кс, все еще основан на линейном подходе. В то же время при изучении микрофотографий поверхности материала в области концентрации напряжений [27, 28] обнаружено наличие явлений докритического разрушения, таких, как адгезионное разрушение поверхности волокно — матрица, расслоение, расщепление волокон и трещины в матрице до наступления в материале предельного состояния. И все-таки указанный прием оправдан, поскольку точный анализ напряженного состояния и разрушения вблизи концентратора напряжений чрезвычайно труден. Критическое состояние в этой области на основании линейного подхода для анализа напряжений рассмотрено, в частности, в [26, 29]. [c.128]

Свойства отожженной ленты от партии к партии воспроизводились. Типичные механические свойства материала Ti (75А) с 25 об. % бора характеризуются следующими показателями прочность в продольном направлении 140 ООО фунт/кв. дюйм (98,4 кгс/мм ), коэффициент вариации прочности 2%, модуль в продольном направлении 25,7 10 фунт/кв. дюйм (180 69 кгс/мм ), прочность в поперечном направлении 60 ООО фунт/кв. дюйм (42,2 кгс/мм ) и модуль в поперечном направлении 22 X X 10 фунт/кв. дюйм (15 467 кгс/мм ). Прочность в направлениях, отклоняющихся на 30 и 60° от оси, составляла 55 ООО— 60 000 фунт/кв. дюйм (38,7—42,2 кгс/мм ), а модули упругости (22—23) 10 фунт/кв. дюйм (15 467—16 171 кгс/мм ). Главной причиной ограничения поперечной прочности является, по-видимому, расщепление волокон. Опубликованы предварительные данные по усталостной прочности, определенной в режиме растягивающих нагрузок, и результаты измерения прочности на сжатие. Прочность на сжатие композиционного материала с 22 об. % волокна, изготовленного из нескольких кусков лепты, превышала 300 ООО фунт/кв. дюйм (210,9 кгс/мм ), что соответствовало напряжениям в волокне, превосходящим 800 ООО фунт/кв. дюйм (562,5 кгс/мм ). [c.305]

Напряжения и деформация разрушения композиционных материалов, у которых имеется расщепление волокон, ниже соответствующих характеристик, наблюдаемых при разрушении только матрицы. У композиционных материалов с разрушением по типу I большая часть диаграммы напряжение — деформация лежит за началом текучести в образцах в состоянии после изготовления, и с повышением прочности матрицы увеличиваются как предел текучести, так и предел прочности композиционного материала. [c.466]

Понижение объемного веса и связанное с ним уменьшение коэффициента теплопроводности вызываются тем, что асбестовое волокно способствует созданию более рыхлой структуры массы, большего количества в ней пор. При рас-пушке асбеста происходит усиленное расщепление волокон, резко возрастает их суммарная поверхность. Таким образом создаются благоприятные условия для образования большого количества пор после того, как на поверхности волокон оседают мельчайшие частички других минеральных компонентов массы. Повышению пористости способствует также высокая водоудерживающая способность асбестового волокна. Вода частично удерживается на поверхности волокон, частично же заполняет тончайшие промежутки между отдельными волокнами. В дальнейшем при тепловой обработке изделий или в условиях службы изоляции вода выпаривается и образуются заполненные воздухом поры. [c.45]

При больших зазорах между ножами и при установке на барабане тупых ножей происходит раздавливание и расщепление волокон в продольном направлении с увеличением удельной поверхности волокон (жирный помол). Увеличение поверхности способствует более интенсивному поглощению воды, при этом волокна сильно [c.117]

Садкая масса имеет степень помола 20—30° ШР, жирная — 70—80° ШР. Характер расщепления волокон наблюдают с помощью проекционного микроскопа. [c.118]

При движении резца в древесине его передняя грань деформирует стружку, которая надламывается. Резец, проникая глубже в древесину, производит дальнейший отжим и расщепление волокон, образуя в ней трещину. При большой длине трещины стружка, отслаиваясь, образует [c.28]

Чтобы предупредить образование в обрабатываемой древесине трещин большой длины, в конструкции станков предусматривают установку впереди резца подпорных линеек (рис. 16, а). Подпорные линейки, нажимая на стружку впереди резца, ограничивают длину расщепления волокон и способствуют надлому стружки. [c.28]

Тем не менее, исследования поперечного нагружения волокнистых композитов явно свидетельствуют о том, что в таких условиях прочность связи на поверхности раздела должна в большей степени определять прочность композита, чем в условиях осевого нагружения. То, что в некоторых композитах А1 — В и Ti — В слой интерметаллида на поверхности раздела е влияет на прочность, возможно, объясняется разрушением композита вследствие рас-щ,епления волокон. Такое расщепление практически сводит на нет роль поверхности раздела при поперечном нагружении, так как волокна не могут нести поперечной нагрузки, даже если поверхность раздела и передает ее. [c.60]

Чамис и др. [39] провели испытания по Изоду миниатюрных образцов из эпоксидных стекло- и углепластиков (размеры образцов 7,9 X 7,9 X 37,6 мм) с волойнами, параллельными и перпендикулярными оси консоли. Эксперименты выявили различные формы разрушения — расщепление, сопровождающееся выдергиванием волокон и расслоением. При поперечном армировании разрушение образца сопровождалось нарушением когезионных и адгезионных связей, а также расщеплением волокон. Как установлено авторами, ударная прочность образцов с поперечным армированием для всех испытанных материалов находится в соответствии с пределом прочности при межслоевом сдвиге. [c.314]

ВИЯХ растяжения. При испытаниях под углами 60 и 90° разрушение происходит в основном не по поверхности раздела, а путем расщепления волокон, и, значит, при данных условиях испытания прочность поверхности раздела превышает поперечную проч1Ность волокна. Расщепление волокон при поперечном растяжении образцов показано на рис. 20. Хотя двух- и четырехслойные образцы обладают примерно одинаковой проч ностью при растяжении, они различаются по характеру распределения разрушенных волокон. В образцах большей толщины расщепление волокон происходит по всей ширине рабочей части образца. В таких образцах большей толщины поперечное сечение уменьшается пропорционально сечению расщепленных волокон, и матрица благодаря деформационному упрочнению может взять на себя нагрузку, высвобожденную расщепленным волокном, раньше, чем в данной точке. начнется разрушение композита. В более тонких образцах расщепление волокна уменьшает поперечное сечение до такой степени, что композит разрушается раньше, чем матрица оказывается в состоянии компенсировать это уменьшение за счет деформационного упрочнения. [c.213]

В Среднезападном исследовательском институте Свенсон и Хэнкок [21] изучали влияние поверхности раздела на прочность композита А16061—40% В при нагружении под углами 30 и 90° к оси волокон. Однако они пришли к выводу, что внеосная прочность определяется скорее расщеплением волокон, чем разрушением по поверхности раздела последний тип разрушения в их работе не отмечался. [c.224]

Прево и Маккарти [18] проводили испытания композитов А16061—борсик, в которых матрица, полученная путем плазменного напыления, обладала более совершенной связью, а волокна— большим сопротивлением расщеплению. Пластины А16061—борсик были изготовлены горячим прессованием слоев ленты, полученной плазменным напылением, с последующей термической обработкой для старения матрицы. Авторы отметили, что поперечная прочность композитов с волокнами диаметром 100 мкм была ниже, чем у композитов с волокнами диаметром 140 мкм. Поперечная прочность композитов с волокнами меньшего диаметра составляла около 15 кГ/мм и определялась, в основном, расщеплением волокон, а не разрушением по поверхности раздела. Композиты с волокнами большего диаметра обладали поперечной прочностью около 25 кГ/мм2 при этом разрушалась, главным образом, матрица, а разрушение по поверхности раздела и расщепление волокон играли незначительную роль. Как отмечают авторы, высокие значения поперечной прочности обусловлены хорошей связью между лентами, полученными плазменным напылением, что, в свою очередь, приводит к прочной связи как в пределах собственно матрицы, так и между волокном и матрицей. [c.225]

Поперечная прочность композитов А1—борсик, полученных путем плазменного напыления, при хорошей связи между напыленными слоями, видимо, не определяекся разрушением по поверхности раздела. Если расщепление волокон сведено к минимуму, а матрица хорошо спечена, то поперечная прочность намного выше нижнего предельного значения однако она. сильно снижается в случаях расщепления волокна или несовершенной связи матрицы. [c.229]

Материалы с ориентированным расположением упрочнителя, как правило, разрушаются в направлении, параллельном волокнам (рис. 18). Вязкость разрушения при отрыве может зависеть от поперечной прочности волокна, от прочности поверхности раздела или от свойств матрицы. Так, при испытании на растяжение композита борсик — алюминий Крайдер и др. [21] обнаружили расщепление волокон. Чаще, однако, разрушение происходит по поверхности раздела или по матрице. Оба эти случая исследовал Герберих [12]. [c.289]

Роллинс [42] впоследствии подтвердил, что усталостное поведение композитов с волокном бора (на примере композита алюминия 6061 с бором) чувствительно к наличию паров воды, и, кроме того, отождествил эту чувствительность со склонностью волокон бора диаметром 0,010 см к продольному расщеплению. Поведение, подобное тому, которое показано на рис. 20, наблюдалось в случае сухой и влажной сред гелия. Введение паров воды в испытательную камеру не оказало никакого заметного эффекта для образцов, которые были армированы волокнами бора диаметром 0,014 см, что согласуется с наблюдающимся предрасположением к продольному расщеплению волокон меньшего, но не большого диаметра [32]. Модуль разрушения волокон бора обоих диаметров не зависел от характера атмосферы это под- [c.432]

Од лимитирует прочность всей композиции в поперечном направлении, и разрушение сопровождается расщеплением волокон. В случае о < <<7п.р прочность компози- [c.88]

Механизм разрушения композиции AI—В при испытаниях в поперечном направлении изучен Прево и Крайдером в [194, 1951. По мнению авторов, на прочность композиций в поперечном направлении оказывают влияние тип волокон, прочность связи, условия прессования композиции, прочность матрицы, остаточные напряжения. Борные волокна диаметром 140 мкм и волокна карбида кремния имеют более в >1сокую прочность в поперечном направлении по сравнению с борными волокнами диаметром 100 мкм. В связи с этим в композициях, армированных борными волокнами диаметром 140 мкм и волокнами карбида кремния, доля расщепленных волокон значительно меньше и прочность в поперечном направлении выше. Изотермические отжиги влияют на прочность в поперечном направлении в той мере, в какой они способствуют увеличению или уменьшению прочности связи на поверхности раздела. [c.89]

В процессе приготовления смеси в ре-зиносмесителе одновременно с распределением компонентов смеси по объему перерабатываемого материала происходит диспергирование ингредиентов. С точки зрения получения наиболее гомогенной смеси и более активного взаимодействия полимера с ингредиентами, диспергирование их следует считать положительным явлением. Это справедливо для порошкообразных ингредиентов. Для асбеста, имеющего волокнистую структуру, диспергирование агрегатов волокон может проходить в двух направлениях и оценка процесса имеет двойственный характер расщепление волокон на более тонкие —- положительное явление, укорачивание волокон — отрицательное. Укорачивание волокон ухудшает их армирующие свойства, снижается прочность готовых изделий, возникает возможность появления термических трещин при эксплуатации изделий. [c.173]

Наиболее важными факторами, способными повлиять на предпочтение композиционного материала с титановой матрицей материалу с менее прочной матрицей, являются свойства во внеосевых направлениях и связанные с дорогостоящим методом трудности изготовления. Преимущества большей изотропности, достижимой с титановой матрицей, можно проиллюстрировать на примере системы титан — бериллий. Был изготовлен горячепрессованный материал Ti — 6% А1—4% V с применением 35 об. % переплетеной бериллиевой проволоки, обладавший в обоих главных направлениях модулем упругости 24-10 фунт/кв. дюйм (16 874 кгс/мм ) и прочностью 147 000 и. 84 ООО фунт/кв. дюйм (103,3 и 59 кгс/мм ) в продольном и поперечном направлениях. Композиционные материалы одноосноармированные бором (с покрытием или без него) обнаружили близкие значения жесткости в двух главных направлениях, но отличались значительно большим расхождением прочности вследствие расщепления волокон. В связи с этим представляется вполне очевидным, что одно из направлений будущих работ будет связано с попытками производителей волокна повысить прочность волокон этого типа в диаметральном направлении. Как указывалось ранее, заметное начало этому положило внедрение волокон диаметром 5,6 мил (0,14 мм). [c.333]

Типичные кривые напряжение дефорлшция образцов, показавших при испытании поверхность разрушения типов I и II, представлены на рис. 19. Образцы композиционных материалов, упрочненных волокнами борсика диаметром 150 мкм, разрушались преимущественно но матрице и давали поверхность разрушения типа I. Типичные поверхности разрушения этих материалов показаны на рис. 20, а. На рисунке видно, что на краях образца некоторые волокна расш,еплены вдоль, однако разрушение проходило, главным образом, по матрице. Расщепление волокон по краям образца являлось результатом повреждений, причиненных волокнам в результате механической обработки при изготовлении образца. [c.466]

Мокрая распушка производится путем смачивания асбеста и обработки его на бегунах и голлендере — ролле, где асбест расщепляется до толщины волокна в 15 /I. Голлепдер представляет собой ванну, в которой вращается барабан с ножами, на дне ваниы имеется гребенка также с ножами, между барабаном и гребенкой происходит расщепление волокон асбеста. [c.37]

Для целлюлозы, применяемой в производстве электроизоля-ци 0 н ныx бумаг, исключительно большое значение имеет. механическая прочность волокон. Прежде всего степень пpo вapa древесины обусловливает чистоту целлюлозы, которая определяется степенью жесткости. Жесткая целлюлоза имеет большую механическую прочность, мягкая — пониженную. Но прочность бумаги зависит не только от механической прочности целлюлозного волокна, но в большой степени и от комплекса факторов, влияющих на образование прочного листа бумаги. Например, содержание в волокнах целлюлозы пентоза нов облегчает размол и способствует расщеплению волокон на фибриллы и т. п. [c.14]

Волокна тряпичной полумассы, получаемой из хлопчатобумажного тряпья или в результате -переработки сырого х.топка, цо своему химическому составу представляют почти чистую альфа-целлюлозу. Строение хлопкового волокна характеризуется спиральным расположением фибрилл с большим наклоном к оси волокна. Такое строение затрудняет расщепление волокон на фибоиллы, в резуль-оо [c.22]

В волокнах льна и пеньки фибриллы расположены параллельно оси волокна, что облегчает при размоле. расщепление волокон по длине. Вследствие этого тряпичпая полумасса при размоле легко дает жирную массу с образованием значительного количества целлюлозного геля, что обусловливает большую механическую прочность готовой бумаги. [c.23]

Процесс производства асбестоцементных листовых материалов заключается в основном в распушке (расщеплении) волокон асбеста, смешении его с цементом и водой и приготовлении асбестоцементной массы, формовании изделий, нх обработке и твердении. Существуют различные способы производства асбестоцементных изделий. Наиболее распространен круглосеточвый способ. [c.213]

Кляйн и Меткалф [10] изучали влияние поверхности разделана прочность композита А16061—В с волокнами диаметром 140 мкм при поперечном растяжении. Характеристики поверхности они изменяли путем предварительного отжига при 811 К, после чего матрицу подвергали термической обработке Т-6 (закалка образцов композита в воду и старение при 450 К). Поперечная прочность и тип разрушения характеризуются в табл. 2 (в основном, средними значениями для трех образцов). Авторы оценивали вклад трех типов разрушения расщепления волокна, разрушения по поверхности раздела волокно—матрица или в зоне взаимодействия и разрушения по матрице. Частичное разрушение по матрице должно наблюдаться во всех образцах композитов, так как матрица образует из волокон непрерывный каркас, вое- [c.217]

В первую очередь рассмотрим разрушение путем отрыва в случае, когда трендина перпендикулярна волокнам. В однонаправленно армированных композитах с полимерной матрицей этот тип разрушения бывает получить нелегко, поскольку их склонность к продольному расщеплению велика. В композитах с металлической матрицей отношение прочности при поперечном растяжении к сдвиговой прочности не столь велико, и трещинам приходится распространяться поперек волокон. В композитах (как с полимерной, так и с металлической матрицей), где упрочнитель ориентирован в нескольких нанравлениях, трещина часто вынуждена распространяться в направлении, перпендикулярном главным осям ортотропии, а они обычно совпадают с направлением одного или многих слоев волокон. Значит, при распространении трещины разрушаются волокна. [c.279]

Мак-Гарри и Мендел [47] изучали влияние поверхности раздела на прочность сцепления волокон с матрицей при расщеплении консольной балки в направлении, перпендикулярном ориентации волокон. Полученные ими результаты приведены на рис. 18 и 19. [c.60]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...