Выпучивание волокон

Локальное выпучивание волокон. Рост цилиндрической микротрещины происходит лишь до тех пор, пока ее длина не достигнет эйлеровой длины Ly при которой происходит выпучивание волокна вблизи свободной поверхности образца. [c.93]

Все три компоненты напряжения (а , и на рис. 4.14 и 4.15 представлены соответственно для 50-слойного образца при трехточечном изгибе и для 16-слойного — при четырехточечном. В случае трехточечного изгиба 16-слойного образца можно получить аналогичные зависимости. Как и ранее, штриховыми линиями на рисунках представлены зависимости, полученные по классической балочной теории. Очевидно, что области с высокими значениями касательного напряжения в верхней четверти балки сопровождаются значительными осевыми (в направлении волокна) сжимающими напряжениями. Трансверсальное сжимающее напряжение способствует подавлению сдвигового разрушения. По всей видимости, осевое сжимающее напряжение ответственно за разрушение выпучиванием 16-слойного образца при трехточечном изгибе. Микрофотографии на рис. 4.5 и 4.6 показывают выпучивание армирующих волокон у вершины трещины это позволяет предположить, что разрушение было вызвано выпучиванием волокон с последующим сдвиговым разрушением в вертикальной плоскости. В случае четырехточечного изгиба появление вертикальной трещины впервые обнаружено в работе [3]. При трехточечном изгибе 50-слойного образца и четырехточечном изгибе 16-слойного образца первичные вертикальные трещины могут вызвать межслойные нормальные растягивающие на- [c.209]

Поскольку древесина имеет высокие пределы прочности на растяжение и сжатие, она хорошо сопротивляется и поперечному изгибу. Перед разрушением образца начинаются образование складок и выпучивание волокон в сжатой части балки снижается положение нейтральной оси и значительно увеличивается напряжение растянутых волокон. Окончательное разрушение образца начинается с растянутых волокон. [c.69]

Развитие разрушения при усталости происходило за счет последовательного выпучивания соседних слоев волокон, образующего притупленную макротрещину, которая медленно распространялась до достижения в некоторых случаях первоначальной нейтральной оси образца после примерно 10 циклов. Статическая и усталостные прочности были почти прямо пропорциональны объемному содержанию волокон. Оуэну и Моррису удалось нормировать все свои результаты и представить их единой диаграммой. Нормирование было проведено путем построения зависимости статической прочности от объемной доли волокон, а затем определения объемной доли каждого разрушенного при усталости образца. Далее при помощи кривой статическая прочность — объемное содержание для усталостных образцов была [c.385]

Аналогично, эксперименты на полиэфирной смоле, армированной стальной проволокой, показали [22], что предел текучести композита хорошо согласуется с пределом текучести волокон при растяжении, а предельное напряжение при разрушении хорошо согласуется с предельным разрушающим напряжением волокон. Эти наблюдения были проведены для двух различных типов волокон, у которых предельное растягивающее напряжение различалось более чем в четыре раза. Так как модуль волокон оставался неизменным и матрица во всех случаях была одна и та же, ясно, что эти результаты очень сложно истолковать в рамках теорий разрушения от выпучивания, хотя не ясно также, почему характеристики композита при сжатии должны столь хорошо согласовываться со свойствами волокон на растяжение. [c.456]

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]

При некоторых условиях для статически неопределимой конструкции не только при растяжении, но и при сжатии уровень нагрузок, соответствующих наступлению общей неустойчивости, может значительно превышать нагрузки, вызывающие местную неустойчивость. Гораздо более вероятно, однако, что начало общей неустойчивости в виде выпучивания опережает появление местной неустойчивости или следует сразу л<е за ней. Существенная роль матрицы в волокнистом армированном композиционном материале заключается в фиксировании волокон в слое и самих слоев в материале. Относительная легкость выпучивания отдельных волокон и слоев композита при сжатии является наиболее сильным ограничением использования армирующих волокон для усиления материала в направлении действия сжимающих нагрузок. [c.21]

Волокон направления, влияние на усталость 189 — 191 Выборки статистические 317 Выборок приемы получения 318 Выборочные распределения 325—335 Выносливости предал см. Усталости предел Выпучивание 16, 22, 549—568 [c.615]

В процессе испытаний под влиянием температуры на обшивке происходил процесс волнообразования. В некоторых местах внутренние ее слои вспучивались, что способствовало выпучиванию стрингеров в сторону минимального момента инерции, т. е. часть стрингеров работала как полоски. Оболочка разрушилась при г = = 100 с. В момент разрушения, которое сопровождалось резким звуком, в средней части оболочки образовалась складка. После снятия нагрузки при осмотре были обнаружены местные разрушения — разрыв облицовочных слоев в сочленениях полок стрингеров со стенками, а также расслоение волокон в стрингерах (рис. 8.44 и 8.45). В некоторых местах произошло разрушение заклепочного шва двух смежных панелей. [c.349]

При бесконечно малом выпучивании полоса испытывает дополнительные деформации. Так же как и в упругом случае, эти деформации состоят из изгиба полосы и скручивания ее. Компонентами напряжения о , " ху можно пренебречь, так как боковые поверхности полосы свободны от напряжений, а толщина полосы мала напряжением также пренебрегаем, поскольку давление волокон друг на друга отсутствует при изгибе и при кручении. [c.280]

МПа) и срез армирующих волокон под углом 45° без местного выпучивания арматуры (материалы с жесткой матрицей, > 2000 МПа). Материалы, армированные под углом к продольной оси образца, разрушаются от сдвига без смятия по торцам всю сдвигающую нагрузку при этом воспринимает матрица. Перечисленные основные виды разрушения могут сопровождаться рядом других явлений неупругим и нелинейным поведением армирующих волокон и матрицы, расслоением, поверхностным отслоением, общей потерей устойчивости, смятием по торцам, скалыванием по слою. Различное сочетание всех этих явлений может затруднить определение вида разрушения. [c.197]

Основная трудность испытаний на сжатие состоит в создании однородного напряженного состояния по всей высоте рабочей части образца и точном установлении вида разрушения. С ростом степени анизотропии, т. е. при переходе к высокомодульным материалам, эти трудности увеличиваются. При определении прочности при сжатии могут наблюдаться принципиально разные формы исчерпания несущей способности. Разрушение образца под действием нагрузки, приложенной по его торцам, может произойти от сжатия и от потери устойчивости . Причем потеря устойчивости может произойти в результате местной или общей потери устойчивости армирующих волокон вследствие слабого сопротивления материала сдвигу (особенно при нагружении перпендикулярно слоям арматуры) и вследствие выпучивания слоев арматуры, лежащих у наружных боковых поверхностей образца. Это надо иметь в виду при оценке прочности при сжатии (по формулам предыдущей главы) как отношения разрушающей нагрузки к площади поперечного сечения в месте разрушения. Указанные особенности разрушения армированных пластиков при сжатии должны быть учтены как при выборе размеров образца, [c.92]

При бесконечно малом выпучивании полоса испытывает дополнительные деформации. Так же как и в упругом случае, эти деформации состоят из изгиба полосы и скручивания ее. Компонентами напряжения 0 , х у можно пренебречь, так как боковые поверхности полосы свободны от напряжений, а толщина полосы мала напряжением Оу также пренебрегаем, поскольку давление волокон друг на друга отсутствует при изгибе и при кручении. Следовательно, при выпучивании возникают лишь дополнительные напряжения б0 , бт . [c.359]

Под действием статического сжимающего напряжения, при циклическом пульсирующем сжатии и при нагружении с циклом растяжение — сжатие свойства композитов с необработанными волокнами были несколько хуже, чем с поверхностно обработанными при том же составе смолы. Механизм разрушения при сжатии можно понять при изучении неразрушившихся усталостных образцов, в которых иногда обнаруживается локальное выпучивание волокон на поверхности образца. Путем воздействия [c.382]

В работах [8, 9, 2] представлено довольно ограниченное количество результатов по изгибным усталостным испытаниям однонаправленных композитов с высокомодульными волокнами типа I. Оуэн и Моррис проводили испытания однонаправленных композитов при циклическом четырехточечном изгибе (т. е. изги-баюш ий момент был всегда одного знака). Образцы изготавливались методом мокрой укладки в эпоксидную или полиэфирную смолу как поверхностно обработанных, так и необработанных волокон. Полученные кривые S — 7V по форме были аналогичны кривым для осевого циклического нагружения. Статические и усталостные разрушения начинались на поверхности, испытывающей сжатие, за счет локального выпучивания волокон аналогично тому, как показано на рис. 16. [c.385]

Разрушение композита при сжатии, если исключить возможность потери устойчивости, происходит или от исчерпания прочности, или от местной потери устойчивости армирующих волокон. Интенсивные исследования разрушения волокнистых композитов вследствие выпучивания волокон выполнены Розеном [4], Шурчем [5] и проводятся в настоящее время Грещуком [6] ), Кулкарпи с сотр. [7] и Дэвисом [8]. Было обнаружено, что композитные системы из строго параллельных волокон большого диаметра, например волокон бора, разрушаются пз-за сдвиговой мнкронеустойчивости композита на уровне армирующих элементов. [c.41]

В этом параграфе рассматривается (как наиболее вероятный для ряда случаев) другой механизм разрушения при сжатии, основанный на развитии цилиндрических микротрещин на границе между волокном и матрицей. Источниками таких микротрещин являются обрывы волокон, а также места слабой адгезии технологического или эксплуатационного происхождения (начальные микротрещины). Развитие цилиндрических микротрещин приводит к локальному выпучиванию волокон на свободных боковых поверхностях образца. В зависимости от отношения длины выпученной зоны к длине всего образца это вьшучивание может привести или непосредственно к расслаиванию всего образца, или же может служить источником распространения трещиноподобной области, наклоненной к оси образца и аналогичной трещинам скольжения 62] в сжатых горных породах. На фронте такой трещины скольжения волокно подвергается (наименее благоприятным для него) большим деформациям изгиба. [c.90]

Симс [106] при помощи квазиупругого метода нашел квазистатические решения для однонаправленных слоев и слоистых пластин из стеклянных, борных и графитовых волокон на основе эпоксидной смолы. В его исследованиях учитывалось взаимное влияние растяжения и изгиба несимметричных пластин и рассматривалось выпучивание пластин. [c.162]

Симс [106] также использовал этот метод для вычисления времени выпучивания слоистых пластин из борных и графитовых волокон на основе эпоксидной смолы. На рис. 11 представлены типичные графики результатов его исследований. На этом рисунке значения в процентах указывают относительную разницу величины продольной силы Per, вызывающей выпучивание при / = 0и/ = 50ч /г — толщина пластины. [c.163]

Здесь 6 у) Н у)—дельта-функция Дирака. (Относительно обобщенных функций см. работу Лайтхилла [21] ).) Таким образом, растягивающее усилие Т равно нулю всюду, за исключением двух граничных волокон (т. е. поверхностей), где оно обращается в бесконечность, что соответствует сосредоточенным силам, приложенным к этим волокнам. На верхнее во- локно действует сосредоточенное растягивающее усилие, равное (F/D) (L — х), на нижнее — сжимающее усилие той же величины. Поскольку нижняя поверхность не опирается на основание, препятствующее выпучиванию волокна из материала, мы [c.295]

Основным фактором такого оправдания являлось подмеченное Шенли обстоятельство, состоящее в том, что на начальных фазах выпучивания упруго-пластического стержня разгрузка, ожидаемая со стороны выпуклых волокон, не наблюдалась. Она постепенно обнаруживалась с ростом прогибов, т. е. граница раздела упругих и пластических зон непрерывно передвигалась с кромки внутрь сечения, в противоположность тому, что было положено в основу критерия Эйлера—Кармана. Ему также удалось показать теоретически на примере модели стержня, исследованной нами выше что за касательно-модульной нагрузкой (в гл. I Ок = Е г ) возможны ветви решения с нарастанием прогиба. Аналогичный результат на основе других исходных положений обнаружил Работнов [41]. Эти работы и заложили основу концепции продолжающегося нагружения, смысл которой изложен в 8 первой главы. [c.75]

Для элементов сложной структуры, например содержащих связующее и одномерные волокна, если работа каждого компонента учитывается без предварительного осреднения, деформирование волокон моделируется по упругохрупкому закону. При превышении пределов а- < а < о+ одномерного сжатия и растяжения напряжение в волокне в данном элементе заиуляется. Если разрушено связующее, то сопротивление сжатию волокон полагается нулевым. Это соответствует локальной потере устойчивости или выпучиванию волокна при разрушенном связующем. [c.32]

При сжатии однонаправленных композитов в направлении армирования наблюдаются три вида разрушения выпучивание армирующих волокон (материалы с матрицей из ннзкомодуль-ных связующих, м = 15 25 МПа), поперечный разрыв вследствие различия коэффициентов Пуассона компонентов материала и неравномерности распределения поперечных деформаций по длине образца (материалы е матрицей средней жесткости, [c.197]

Возвращаясь теперь к задаче о крутильной форме потери устойчивости, показанной на рис. 163, мы можем установить, что в критическом состоянии выпученная форма равновесия поддерживается продольными сжимаю1кими напряжениями, действующими на повернутые поперечные сечения волокон. Предполагая, что толщина t полок мала, и рассматривая полоску поперечного сечения tdp на расстоянии р от оси, мы видим, что вследствие выпучивания прогиб ее равняется да = р<р. Взяв один элемент этой полоски между двумя последовательными поперечными сечениями, находящимися на расстоянии йх одно от другого, и рассмотрев действие "первоначального сжимающего усилия оЫр на слегка повернутые поперечные сечения полоски (рис. 163), мы получим поперечную силу [c.228]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...