Матрицы эпоксидные смолы

Здесь О/ — напряжение в волокне, эффектом поперечной деформации, связанной с неодинаковостью коэффициента Пуассона, найдем, что при совместной и одинаковой деформации волокна и матрицы напряжения относятся как модули упругости. Полимерная матрица упруга вплоть до момента разрушения, отношение модуля упругости угольного волокна к модулю упругости эпоксидной смолы / = 40 ООО 350 = 114, когда напряжение в волокне равно пределу прочности порядка О/= 300 кгс/мм От = 300 114 = = 2,6 кгс/мм , тогда как предел прочности смолы порядка 7— 8 кгс/мм Этот простой подсчет, имеющий целью лишь оценку порядка величины, показывает, что волокна рвутся раньше, чем матрица. Это тем более относится к материалам с металлической [c.696]

Величина т вообще неизвестна, и пути ее экспериментального определения неясны. Во всяком случае она меньше, чем сопротивление композита разрушению при сдвиге. Принимая т = = 2 кгс/мм , о = 240 кгс/мм (ориентировочные оценки для углепластика), получим при d = 10 мкм, Zo = 0,3 мм. При разрыве композита поверхность разрыва напоминает щетку, из разлома матрицы, как щетинки, торчат кончики оборванных волокон. Средняя длина этих вытянутых кончиков равна неэффективной длине волокна. Результаты таких измерений показывают, что величина неэффективной длины в сильной степени зависит от технологии изготовления композита, определяющей величину т в формуле (20.5.5), для композитов углерод — эпоксидная смола величина 1а может достигать 0,5—1 мм. При этой длине большая дисперсия прочности волокон приводит к снижению прочности пучка за счет коэффициента реализации к, определяемого формулой (20.4.4), который не перекрывается увеличением средней прочности вследствие масштабного эффекта. [c.699]

Полимерная матрица следует закону Гука почти до момента разрушения, незначительные отклонения от закона упругости могут не приниматься во внимание. Как правило, удлинение матрицы при разрыве в несколько раз больше, чем удлинение волокна, поэтому качественная картина поведения такого композита в известной мере напоминает поведение композита с металлической матрицей при малом объемном содержании волокна возможно его дробление. Однако малая прочность матрицы по отношению к касательным напряжениям и довольно слабая связь между волокном и матрицей вносят свою специфику. В композите органическое волокно — эпоксидная смола, наоборот, разрывное удлинение смолы меньше, чем удлинение волокна. Ввиду малой прочности матрицы происходит ее дробление на мелкие частички, которые легко отваливаются, обнажая пучки волокон, которые уже относительно легко обрываются. [c.703]

В качестве матрицы используются и полимеры, и металлы. Из полимерных смол применяются эпоксидные и полиамидные группы, а из металлов — алюминий и никель. Выбор матрицы зависит от применения композита. Например, волокнистые композиты на основе эпоксидной смолы хорошо работают при низких температурах, а композиты с металлической матрицей — при высоких температурах. [c.64]

Приведенные кривые модулей релаксации и зависимости напряжений от деформаций при постоянной скорости деформирования были получены для растяжения, сжатия и изгиба образцов из эпоксидной смолы на рис. 2 соответствующие сжатию кривые построены по данным работы [69]. Впоследствии те же авторы [70] построили приведенные кривые для композитов с матрицей из эпоксидной смолы и включениями в виде стеклянных шариков, или параллельных стеклянных волокон, или пузырьков воздуха (пенопласт) при всех указанных выше видах нагружения. [c.118]

Типичные кривые напряжение — деформация при одноосном растяжении для двух часто используемых типов матрицы представлены на рис. 1. На этом рисунке видно, что как для высоко-полимера (эпоксидной смолы 828/1031), так и для металла (алюминиевого сплава 2024) проявляется нелинейность, особенно ярко выраженная для металла. Очевидно, упругий анализ применим только на начальном участке кривой напряжение — деформация. [c.197]

Для иллюстрации выбрана задача о плоской деформации армированного параллельными волокнами композита под действием одноосной нагрузки, приложенной в перпендикулярной волокнам плоскости центры круговых сечений волокон лежат в узлах прямоугольной сетки. В этой задаче исследованы случаи использования в качестве матрицы алюминиевого сплава и эпоксидной смолы, кривые одноосного растяжения которых приведены на рис. 1. [c.228]

С помощью оптического микроскопа изучался характер изломов на единичных волокнах, заключенных в прозрачные отливки из эпоксидных смол [31]. Наиболее распространенной формой излома оказались двухконусные трещины или отдельные нормальные плоскости излома в смоле, исходящие из точки повреждения волокна. Было показано, что если матрица достаточно пластична и способна на начальной стадии сопротивляться растрескиванию, то разрыв адгезионной связи происходит по поверхности раздела. Зная предел прочности матрицы при растяжении, можно сравнить его с адгезионной прочностью, и, таким образом, установить, какой механизм преобладает в нагруженном образце. [c.22]

Влияние структуры и реакционной способности эпоксидных смол на прочность адгезионного соединения на поверхности раздела в композитах не исследовалось. Имеются данные, согласно которым потеря прочности углепластиков в результате старения может быть связана с изменением полимерной матрицы. И наконец, было показано, что вследствие разницы коэффициентов термического расширения волокна и смолы возникают остаточные напряжения в полимере и на поверхности раздела волокно — смола, что сказывается на прочностных свойствах углепластиков. [c.270]

В процессе производства стекловолокна собирают в пучки, называемые ровницей, или закручивают в нити для дальнейшей переработки в стеклоткань (рис. 1). Ровница может быть нарезана на короткие отрезки и помещена на конвейерную ленту с образованием из хаотически ориентированных рубленых стекловолокон мата, который затем пропитывается необходимым количеством связующего. В другом процессе стекловолокна после рубки вдуваются в форму вместе со струей связующей смолы, например ненасыщенной полиэфирной или эпоксидной смолы. В обоих случаях достигается хаотическое распределение рубленых стекловолокон в матрице. [c.263]

Обычные тераццо представляют собой плиты толщиной, как правило, не менее 4 см, состоящие из мраморной или другой окрашенной минеральной крошки в матрице из портландцемента. Вставленные в материал металлические или пластиковые планки позволяют получать различные рисунки. Плиты обтачиваются и полируются до гладкой поверхности. Если в качестве матрицы используется эпоксидная смола, то такие же результаты достигаются при меньшей толщине плиты, что приводит к экономии массы материала и позволяет компенсировать высокие затраты на связующее. [c.277]

Кривая А — эпоксидная матрица без частиц кривая Б — эпоксидная матрица с объемным содержанием, равным 0,5, хорошо связанных с матрицей стеклянных шариков кривая В — эпоксидная смола с объемным содержанием, равным 0,5, стеклянных шариков, предварительно обработанных разделяющим составом для получения слабых связей. [c.50]

Вычисленное время до разрушения для двух армированных стеклом матриц показано на рис. 20 сплошными линиями. Видно, что, даже если считать прочность волокон не зависящей от времени, все равно комбинация статистического распределения их прочности с вязкоупругими свойствами матрицы приводит к временной зависимости прочности композита. В рассматриваемом случае демонстрируется влияние изменения вязкоупругих свойств на длительную прочность композита уменьшение прочности армированной эпоксидной смолы по прошествии 10 мин составляет 12%, в то время как уменьшение прочности армированной полиэфирной смолы через такой же промежуток времени составляет 29%. [c.293]

Рис. 37. Зависимость максимального нагибного напряжения от скорости деформации для композита Е-стекло — эпоксидная смола. а — хрупкая матрица б — пластичная матрица [25].

Рис. 37. Зависимость максимального нагибного напряжения от <a href="/info/420">скорости деформации</a> для композита Е-стекло — <a href="/info/33628">эпоксидная смола</a>. а — хрупкая матрица б — пластичная матрица [25].

Для изучения накопления повреждений в стеклопластиках было предпринято относительно немного попыток. В работе [1] описаны испытания композитов из препрега и эпоксидной смолы при двухступенчатом изменении уровня напряжений. Вычисление суммы отношений числа циклов проводилось для сравнения с хорошо известным правилом Майнера [7]. Хотя и было сделано предположение о влиянии последовательности приложения напряжений, результаты [1] оказались статистически незначимыми при допустимом уровне в 1 %. В работе [5] были проведены также испытания слоистых композитов с эпоксидной матрицей на основе стеклоткани при двухступенчатом уровне напряжений. И снова предполагалось, что последовательность напряжений играет некоторую роль, однако, хотя авторы и рассмотрели применимость нескольких критериев учета накопления повреждений, они пришли к выводу, что проведенных экспериментов недостаточно для статистической обработки. Было замечено, что в дальнейшей работе следует принимать во внимание развитие повреждений. [c.352]

Изложенный выше простой подход к описанию процесса множественного растрескивания не принимает во внимание способ образования трещин в матрице. Однако некоторые авторы как экспериментально, так и теоретически [7, 16] изучали и микромеханику процесса разрушения. В работе [16] исследована композитная система из эпоксидной смолы, армированной стальной проволокой. При комнатной температуре смола более пластична, чем сталь, поэтому во всех случаях наблюдалось единичное разрушение. [c.448]

Ширина полосок пропорциональна действительному объемному содержанию волокон и матрицы (vf,vm)- Термоупругие свойства компонент приведены в табл. 7.1 они приблизительно соответствуют свойствам волокон бора и эпоксидной смолы. Эмпирические аппроксимации всех необходимых термоупругих свойств одиночного слоя композита заданы по правилу смесей для элементов, соединенных последовательно и параллельно (по Фойгту и Рейссу) [c.256]

Параметры ползучести материала матрицы, приведенные в табл. 7.2, получены из экспериментов на ползучесть эпоксидной смолы, описанных в приложении I. Процесс выбора соответствующих параметров ползучести приведен в приложении П. Принято, что ползучестью волокон можно пренебречь [48]. [c.272]

Рис. 2.20. Пример диаграммы нагрузка — удлинение для гибридного композита (матрица — эпоксидная смола, объемное содержание углеволокна 40%, стекловолокна 30%) I — первый инк напряжений 2 — второй пик напряжений,

Рис. 2.20. Пример диаграммы нагрузка — удлинение для гибридного композита (матрица — <a href="/info/33628">эпоксидная смола</a>, объемное содержание углеволокна 40%, стекловолокна 30%) I — первый инк напряжений 2 — второй пик напряжений,

Рис. 5.9. Результаты экспериментальных исследований предела прочности Y при растяжении композита в направлении, перпендикулярном направлению волокон матрица — эпоксидная смола Шерэпикот 828 экспериментальные образцы

Рис. 5.9. <a href="/info/467733">Результаты экспериментальных исследований</a> <a href="/info/1682">предела прочности</a> Y при растяжении композита в направлении, перпендикулярном направлению волокон матрица — <a href="/info/33628">эпоксидная смола</a> Шерэпикот 828 экспериментальные образцы

Рис. 8.1. Ударная вязкость однонапрар-ленных гибридных композиционных материалов в зависимости от соотношения волокнистых наполнителей (матрица - эпоксидная смола, общее содержание волокон 60 об.%) [2].

Рис. 8.1. <a href="/info/4821">Ударная вязкость</a> однонапрар-ленных гибридных композиционных материалов в зависимости от соотношения <a href="/info/66470">волокнистых наполнителей</a> (матрица - <a href="/info/33628">эпоксидная смола</a>, общее содержание волокон 60 об.%) [2].

Однонаправленные материалы содержание волокон 60 об.% матрица - эпоксидная смола на основе бисфенола А, [c.285]

Механические свойства органоиластиков с различными упрочнителями (матрица-эпоксидная смола) [c.322]

Таблица 7.4. Зависимость коэффициента теплопроводности трех типов стеклотекстолитов от температуры. Матрица — эпоксидная смола (NARM O), наполнитель — ткань из Е-стекла [25]

Таблица 7.4. Зависимость <a href="/info/790">коэффициента теплопроводности</a> трех типов стеклотекстолитов от температуры. Матрица — <a href="/info/33628">эпоксидная смола</a> (NARM O), наполнитель — ткань из Е-стекла [25]

Рис. 13. Скорость ударной волны [/в в зависимости от скорости частиц 11ц (кривая Гюгонио) для смеси частиц А12О3, заключенных в эпоксидную матрицу [121, 122] 1 — А1зОз 2 — смесь 3 — эпоксидная смола сплошные линии соответствуют теоретическим результатам точки — результатам эксперимента

Рис. 13. <a href="/info/20760">Скорость ударной волны</a> [/в в зависимости от <a href="/info/203588">скорости частиц</a> 11ц (<a href="/info/202679">кривая Гюгонио</a>) для смеси частиц А12О3, заключенных в эпоксидную матрицу [121, 122] 1 — А1зОз 2 — смесь 3 — <a href="/info/33628">эпоксидная смола</a> <a href="/info/232485">сплошные линии</a> соответствуют <a href="/info/525212">теоретическим результатам</a> точки — результатам эксперимента

Хаккет исследовал напряженное состояние в вязкоупругой матрице, содержащей жесткие включения или полости, пользуясь моделью Фойхта [37], а также действительными кривыми релаксации эпоксидной смолы [38]. В последнем случае к решению ассоциированной упругой задачи, полученному методом конечных элементов, был применен метод коллокаций обращения преобразования Лапласа. [c.162]

Рис. 1. Кривая напряжение — деформация в опыте на чистое растяжение материала матрицы напряжения вфунт/дюйм , деформации в % (по Адамсу [2]). Кривая а соответствует алюминиевому сплаву 2024, отожженному в течение 2 ч при 482 °С начальный модуль упругости равен 8,1-10 фунт/дюйм , коэффициент Пуассона равен 0,32. Кривая б соответствует эпоксидной смоле 828/1031 с начальным модулем упругости 0,52 10 фунт/дюйм и коэффициентом Пуассона 0,35.

Рис. 1. Кривая напряжение — деформация в опыте на <a href="/info/25669">чистое растяжение</a> <a href="/info/133391">материала матрицы</a> напряжения вфунт/дюйм , деформации в % (по Адамсу [2]). Кривая а соответствует <a href="/info/29899">алюминиевому сплаву</a> 2024, отожженному в течение 2 ч при 482 °С начальный <a href="/info/487">модуль упругости</a> равен 8,1-10 фунт/дюйм , <a href="/info/4894">коэффициент Пуассона</a> равен 0,32. Кривая б соответствует <a href="/info/33628">эпоксидной смоле</a> 828/1031 с начальным <a href="/info/487">модулем упругости</a> 0,52 10 фунт/дюйм и коэффициентом Пуассона 0,35.

Сечения поперек волокон моделпровались при помош,и заливки матрицы вокруг набора твердых включений. Для матрицы использовался в основном тот же материал, что и в моделируемом композите, а именно эпоксидная смола Ероп 828, отвержденная с 8% диэтилентриамина при комнатной температуре. Роль включений играли стальные диски диаметром /2 дюйма и толщиной /4 дюйма. Применялись закрытые формы из плексигласа, покрытого слоем майлара. При помощи введенных извне формы штырьков включения удерживались на месте и слегка передвигались, чтобы освободить захваченный воздух. Эти штырьки убирались перед полным затвердеванием, чтобы дать возможность включениям плыть , следуя общей усадке смолы. [c.506]

Трехмерных фотоупругих исследований было проведено очень мало. Дюрелли с соавторами [23] и Паркс с соавторами [49] изучали распределения напряжений вокруг включений различной конфигурации в подвергающихся усадке и механической нагрузке матрицах. Они использовали заливку эпоксидной смолы с низкой температурой отверждения вокруг включения из плексигласа или из иного эпоксида. Применялась обычная методика замораживания напряжений и изготовления срезов. Поскольку при критической температуре коэффициент Пуассона очень близок к 0,5, материал считался несжимаемым. [c.527]

Были подготовлены две одинаковые модели, размеры которых показаны на рис. 23. Матрица состояла из предложенной Сэмпсоном [59] разновидности эпоксидной смолы со сравнительно низкой критической температурой (80°С) и малой усадкой при отверждении. В нее входят следующие компоненты [c.527]

Рассмотрим сначала случай твердой хрупкой частицы в относительно вязкой матрице. На поведение композита непосредственно влияют размер частиц, их объемная доля и прочность поверхности раздела. Частица действует как концентратор напряжений. Ее размер и расстояние до соседней частицы определяют взаимодействие между полями напряжений частиц. При разрушении такого композита трещина в непрерывной фазе (матрице) будет многократно наталкиваться на частицы. Если прочность поверхности раздела между частицей и матрицей мала, то трещина будет вести себя, как при взаимодействии с порой, поскольку такая частица не способна передавать растягивающие напряжения, а радиус кривизны у нее меньше, чем у фронта трещины. В результате возможен рост вязкости разрушения. Это подтверждается данными для армированных пластиков, у которых прочность связи по поверхности раздела можно в известной степени регулировать с помощью специальной обработки поверхности упрочнителя. В работах Браутмана и Саху [4], а также Уамбаха и др. [49] было установлено, что вязкость разрушения композитов с матрицей из эпоксидной смолы, полиэфира или полифениленоксида, армированных стеклянными сферами, растет по мере снижения прочности связи по поверхности раздела. Помимо затупления вершины трещины предложены и другие механизмы, объясняющие повышение вязкости разрушения. Браутман и Саху, например, связывают его с увеличением трещинообразования и деформации в подповерхностных слоях. Для исследованных композитов изменение объемной доли стеклянных шариков по-разному влияет на вязкость разру- [c.302]

Недавно были опубликованы несколько работ по определению энергии разрушения композитов, содержащих дисперсные частицы в полимерной матрице [9, 22, 40]. Связь между энергией разрушения и объемным содержанием дисперсных частиц, как отмечено в [40] и показано на рис. 6, наиболее существенно заметна в системе эпоксидная смола — А120з-ЗН20. Положение максимума на рис. б зависит от размера дисперсных частиц. Уменьшение энергии разрушения ниже этого максимума было объяснено неэффективным взаимодействием при близком расположении частиц, т. е., когда частицы были расположены слишком близко друг к другу, композит представлял собой сплошную среду и фронт трещины не взаимодействовал с отдельными частицами. Еще один результат этого исследования состоял в том, что аналогично системе стекло — А1аОз наибольший размер дисперсных частиц приводит к наибольшему увеличению энергии разрушения. [c.24]

В работе [9] также отмечены максимумы изменения энергии разрушения двух других полимерных систем, а именно эпоксидная смола — стекло и полиэфирная смола — стекло. Авторы [91 показали, что энергия разрушения зависит от степени связи по границе раздела стеклянных шариков и полимерной матрицы. Степень этой связи изменялась перед изготовлением композита путем предварительной обработки стеклянных шариков различными способами. Наибольшие значения энергии разрушения были получены при предварительной поверхностной обработке шариков составом, который применяется для облегчения выемки изделия из формы, что приводило к наиболее слабой связи по поверхности раздела. При увеличении прочности межфазных связей другими составами были получены более низкие величины энергии разрушения. На рис. 7 приведены аналогичные результаты для системы эпоксидная смола — стекло. Авторы [9] объяснили эти результаты образованием большей плогцади поверхности вследствие нарушения связи стеклянных шариков с матрицей в процессе возникновения треш ины. [c.25]

В работе [33] были также изготовлены композиты со стеклянными шариками, сначала обработанными соединяющим составом, а затем покрытыми на толщину 0,1 мкм податливой эпоксиднсй смолой с модулем упругости, равным) одной восьмой модуля упругости матрицы. Эти композиты имели несколько более высокую прочность на 10%), чем композиты с матрицей из эпоксидной смолы. В этой работе также отмечено, что податливое покрытие увеличивало вязкость материала, измеренную по кривым напряжение — деформация. Неизвестно, увеличивают ли эти податливые покрытия молекулярную ориентацию около стеклянных шариков и, таким образом, увеличивают ли они энергию разрушения этих серий, как показано в предыдущих разделах. [c.51]

На несколько меньшее увеличение прочности стекло-эпоксидных композитов с ростом скорости деформации указано в [57]. Там обнаружено примерно 15%-ное увеличение значений прочности из образцов Е-стекла — эпоксидная смола при увеличении скорости растяжения от 3-10 до 2,7-10 мин . В работе [2] также исследовалось влияние скорости нагружения на прочность однослойных образцов, изготовленных из 31 одинаково расположенных волокон 8-стекла в эпоксидной матрице. Испытания проводились на машине Инстрон при трех скоростях деформации (0,0265, 0,66 и 26,5 мин ). Из-за гораздо большего стандартного отклонения и малого числа опытных образцов единственный вывод, который можно было сделать, заключался в том, что изменение прочности композита в пределах использованных скоростей деформации не превышало 10%. [c.319]

Далее в работе [6] было обнаружено, что развитие растрескивания смолы при циклическом нагружении приводит к значительному снижению времени до разрушения при длительных испытаниях. Причем зависимость этого времени от n/N снова была квадратичной. При изучении композитной системы из ортогонально уложенного препрега и эпоксидной смолы [2] наблюдалось существенное снижение прочности с ростом усталостной повреж-денности, и, более того, это поведение оказалось зависящим от формы цикла при усталостном нагружении, что противоречит результатам работы [10], проведенной на композитах с матами из коротких рубленых прядей и полиэфирной матрицей. [c.357]

В соединении с полимерной матрицей, которой может служить эпоксидная или полиэфирная смола. В табл. II приведены характерные свойства однонаправленных композитов углеродные волокна — эпоксидная смола. В ряде научных центров проводятся исследования композитов с углеродными волокнами и металличе- [c.364]

Композиты изготовлены с объемной долей волокон 60%. Матрица — 100 весовых частей циклоалифатической эпоксидной смолы ERLA 4617, отвержденной с (1) 48 весовых частей DDM или с (11) 23,3 весовых частей MPD, Для обоих составов применялся единый режим отверждения 4 час при 85° С, 3 чао при 120° С и 4 чао при 160° С. [c.365]

Расчет напряжений и деформаций в термореологически простой среде при нестационарных температурах рассмотрен в [1] и позже в [11]. Хотя эпоксидные смолы при Т Tg в действительности не являются термореологически простыми, можно полагать, что для расчета остаточных напряжений такая модель поведения матрицы будет подходящей. Поэтому задача расчета напряжений, возникающих после завершения цикла отверждения, будет рассмотрена в первую очередь. Затем последует краткий обзор анализа термореологически сложных сред, позволяющего учесть зависимость начальной податливости от температуры и коэффициент йа. [c.191]

В предыдущем разделе рассмотрены усадочные напряжения в типичном боропластике с однонаправленной и ортогональной схемами армирования с температурой цикла отверждения 177 °С и последующим охлаждением до эксплуатационной температуры 24 °С. Считалось, что температура снижается мгновенно. Поэтому процесс ползучести происходит как бы при комнатной температуре. Скорости ползучести большинства эпоксидных смол увеличиваются с ростом температуры, особенно вблизи температуры отверждения. Некоторые данные о ползучести этих смол в диапазоне температур от 24 до 177 °С приведены в приложении I. Если процесс охлаждения протекает медленно, так что деформации ползучести в матрице успевают компенсировать термические усадочные деформации, то можно ожидать снижения усадочных напря- [c.273]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...