Слабые поверхности раздела, теори прочности

Если разрушение композиции происходит по поверхности раздела из-за слабой связи, либо из-за образования слабо связанного продукта взаимодействия, то внеосевая прочность снижается и в этом случае применима теория слабых поверхностей раздела. Эта теория дает нижнюю оценку поперечной прочности. В случае слабой связи или ее отсутствия разрушение будет происходить по поверхности раздела в местах ближайшего расположения волокон. 20 [c.20]

Во многих ранних теоретических работах лринималось, что прочность. поверхности раздела достаточна для передачи нагрузки от растягивающих захватов на образец и ее равномерного распределения между волокнами. Кроме того, прочность поверхности раздела должна быть достаточной для. перераспределения нагрузки между волокнами при разрушении одного из них. Эти теории— будем называть их теориями прочных поверхностей раздела — применимы, если прочность поверхности раздела превышает некоторую минимальную величину, необходимую для выполнения указанных функций. Теории. прочных шверХ Ностей раздела были. разработаны в основном для химически не взаимодействующих систем, где волокна нерастворимы в матрице, т. е. для систем первого клat a, и проверены экспериментально на тех же системах. Однако 1П0 мере того, как рос интерес к реальным системам, в которых на поверхности раздела протекает реакция, и внимание исследователей переключалось от слабых матриц модельных систем К характерным для практически ценных (Композитов прочным матрицам, стало очевидно, что прочность поверхности раздела не всегда достаточно высока, чтобы удовлетворять требоваииям теорий прочных Поверхностей раздела. Были развиты модели для случая, когда разрушение начинается у поверхности раздела их назвали теориями слабых поверхностей раздела . Некоторые из них охватывают все возможные ситуации от прочной до слабой поверхности раздела эти теории также будут рассмотрены. [c.138]

ИТ в том, чтобы оценить величину указанного предела. В отсутствие матрицы эта характеристика представляет собой прочность пучка волокон она принимает те же значения и при наличии матрицы, если прочность поверхности раздела при двиге равна нулю. Влияние роста прочности поверхности раздела зависит от свойств упрочнителя. Композиты, армированные непрерыв 1ы ми Волокнами, дисперсия прочности которых равна нулю (т. е. средняя прочность волокна в композите равна прочности пучка воло- кон), нечувствительны к прочности поверхности раздела. С ростом дисперсии прочности волокон все большее число волокон будет разрушаться в слабых точках, расположенных вне плоскости излома. В этих случаях передача нагрузки на неразрушенные участки должна происходить, по механизму, предусматривающему передачу нагрузки через поверхность раздела в матрицу. Когда поверхность раздела становится прочнее матрицы, сдвиг матрицы происходит легче, чем разрушение поверхности раздела, и даль- нейшее увеличение прочности поверхности раздела уже не. влияет на тип разрушения. Такой случай разрушения, не зависящего от состояния поверхности раздела, рассматривается теориями прочных поверхностей раздела. Поскольку продольные свойства дан- ного типа композитов. не зави >сят от состояния поверхности раздела, теории, предсказывающие значения этих свойств, не относятся к предмету настоящей главы. Обзор указанных теорий имеется в гл. 2, посвященной механиче ским аспектам поверхности раздела. [c.140]

Разработанная Меткалфом теори-я слабых поверхностей раздела в системах третьего класса предполагает сохранение собственной (внутренней) прочности упрочнителя. Разрушение происходит при более низких напряжениях лишь в случае высокого коэффициента концентрации напряжений, обусловленного действием трещин в реакционном слое, толщина которого превышает критическую, на неповрежденное волокно. [c.162]

Перед механическими испытаниями на растяжение образцы (по три образца на каждый режим) отжигали при 1144 К в течение различных промежутков времени, чтобы обеспечить заданную толщину зоны взаимодействия на поверхности раздела. Результаты испытаний приведены в табл. 4. Вследствие химической реакции прочность уменьшается на 7% при толщине реакционной зоны 0,49 mkim с ростом толщины зоны до 1,20 и 1,47 мкм прочность уменьшается соответственно на 10 и 15%. Отжиг при 1144 К в те-че ие 10 ч приводит к неожиданному росту прочности. Однако данные по деформации разрушения волокон согла суются с данными для системы титан — бор и с выводами теории слабых поверхностей раздела. Деформация разрушения начинает снижаться, когда толщина реакциоиного слоя превышает 0,49 мкм (примерно то же наблюдается в системе титан —бор) и принимает постоянные значения (4,3-г4,4) 10 в интервале толщин 1,20—1,47 мкм. Этот результат согласуется со значением 4,5-10 предсказанным Меткалфом [18] для случая, когда разрушение определяется разрушением силицида титаиа. Данные для двух наибольших толщин реакционного слоя свидетельствуют о том, что деформация разрушения продолжает уменьшаться. Кинетические характеристики [c.166]

Выше приводились экспериментальные данные, демонстрирую щие справедливость этих различных теоретических подходов. Тео рия прочных поверхностей раздела удовлетворительно согласуется с экспериментальными значениями прочности композитов, в которых волокно прочно связано с матрицей (что, однако, не приводит к охрупчиванию композита). Значения прочности, вычисленные по этой теоретической модели, представляют собой, по существу , верхнее предельное значение прочности композита. Если из-за слабой связи или из-за образования непрочного продукта взаимодействия разрушение происходит по поверхности раздела, прочность при внеосном нагружении снижается, и применима теория слабых поверхностей раздела. Таким образом, случай слабой связи на поверхности раздела или ее отсутствия соответствует иия -нему предельному значению прочности при внеосном растяжении.. Далее в этой главе верхнее и нижнее предельные значения проч-. ности при внеосном нагружении будут рассмотрены более де-, тально. [c.187]

Феноменологические теории и теории прочной поверхности, раздела будут рассмотрены лишь вкратце, поскольку они обсуждаются в монографии [22] и подробно изложены в других цитируемых работах. Кроме того, эти теории в том виде, в каком они сформулированы, учитывают влияние поверхности раздела лиши постольку, поскольку предполагают, что она идеально передае1т-нагрузку, и игнорируют проблемы разрушения по поверхности раздела. Поэтому основное внимание будет уделено теор-ии пре-. дельных значений прочности, учитываюш ей влияние несовершенств поверхности раздела на прочность при внеосном нагружении, и самим предельным значениям прочности композита для-случаев прочной и слабой поверхностей раздела. Такой подход по-, зволит понять влияние несовершенной поверхности раздела на прочность при внеосном нагружении и глубже разобраться в про-, блемах, которые необходимо решить для достижения максималь-, ной прочности различных реальных систем. [c.187]

Влияние поверхностей раздела на прочность композита при внеосном нагружении пытались оценить лишь для случая поперечной ориентации (0=90°). Хотя этот случай и является простейшим, существующие теории еще не в состоянии учесть всю сложность реальных условий деформации и являются приближенными. Тем не менее важным шагом в решении проблемы оказывается оценка верхнего и нижнего предельных значений прочности при поперечном нагружении, которые, вероятно, могут быть распространены и на случаи нагружения под другими углами. Конечно, оценка верхнего предельного значения прочности основана на представлениях о прочной поверхности раздела. Однако мы обсудим здесь этот вопрос, поскольку верхнее и нижнее предельные значения рассматриваются совместно и поскольку данный вопрос является отправной точкой для дальнейшего развития теорий слабых поверхностей раздела. [c.191]

В данной главе теории прочности при внеосном растяжении классифицировались в зависимости от того, каким образом учитывается роль поверхности раздела были выделены три группы теорий. В теориях прочных поверхностей раздела предполагается, что разрушение поверхности раздела не опережает разрушение композита. В феноменологических теориях влияние поверхности раздела учитывается косвенно — в той мере, в какой она влияет на механические характеристики, значения которых входят в предложенные аналитические решения. В теориях слабых поверхностей раздела разрушение по поверхности раздела учитываетоя непосредственно. Последняя группа теорий является наиболее сложной и наименее разработанной. В настоящее время не существует теорий, развитых настолько, чтобы с их помощью можно было [c.227]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...