Деформация разрушения волокон композитов

Рис. 17 показывает, что характеристики композитов с 25 и 45 об.% волокон бора после отжига при 833 К близки. В течение инкубационного периода различие между ними больше, но, если разупрочнение зашло достаточно далеко, они практически совпадают. В обоих случаях деформация разрушения разупрочненных композитов достигает почти постоянного значения 3,3-Ю- . Если в 15 раз изменить масштаб времени, то кривые для 778 и 833 К совпадут таким образом, при повышении температуры с 778 до 833 К скорость реакции возрастает в 15 раз. [c.175]

При объемной доле волокон, меньшей Уд, дальнейшее деформирование композита после достижения деформации разрушения волокон будет приводить к разрушению волокон на все более короткие части, минимальная длина которых определяется максимально возможной передачей касательных усилий на единицу поверхности волокна. Эта длина будет лежать между х и 2х, где (если рассматривать одно волокно) х определяется из условия равновесия сил [c.443]

Согласно этой теории, для композитов третьего класса суще--ствует допустимая степень развития реакции, ниже которой не долл но происходить уменьшения предела прочности при продольном нагружении. Важным подтверждением теории послужила справедливость этого вывода для композитов титан — бор позднее для той же и других систем в известной мере были подтверждены и другие детали теории. Было установлено, что в композите титан — бор относительная деформация до разрушения волокон достигает величины 6-10" , а напряжение — примерно 250 кГ/мм , пока реакция не развивается до критического уровня, определяющего, как показано выше, поведение материала в случае 1. Эта теория будет рассмотрена подробнее в гл. 4. [c.22]

Показано, что, если распространяющаяся в композите трещина пересекает волокна упрочнителя, вязкость разрушения увеличивается тем больше, чем больше волокна отслаиваются от матрицы. Значит, из соображений повышения вязкости разрушения предпочтительной является слабая поверхность раздела. Однако при распространении трещины в матрице параллельно волокнам предпочтительна прочная поверхность раздела — это позволяет предотвратить разрушение по поверхности раздела, связанное с малыми затратами энергии. Были отмечены и другие случаи так, при распространении трещины перпендикулярно волокнам высокая вязкость разрушения может быть обусловлена несколькими механизмами. При действии одного из них — вытягивания волокон — вязкость разрушения определяется силами трения и длиной вытянутого из матрицы отрезка волокна. Высокая вязкость разрушения может быть получена и в композитах, в которых не происходит ни отслаивания, ни вытягивания волокон. Так, в системе бор — алюминий вязкость разрушения зависит в основном от энергии деформации, накопленной волокном в пластической зоне деформации композита непосредственно к моменту разрушения волокна. Вязкость разрушения ориентированных композитов, как правило, слабо зависит от вязкости разрушения матрицы. Исключение представляет случай, когда поверхность раздела прочна, а трещина распространяется параллельно волокнам в этих условиях вязкости разрушения композита и материала матрицы сопоставимы. При достаточно высокой объемной доле упрочнителя и слабой поверхности раздела вязкость разрушения определяется поверхностью раздела. Вязкость разрушения композитов, армированных ориентированным в нескольких направлениях упрочнителем, зависит, главным образом, от тех волокон, которые расположены поперек трещины и разрушение которых необходимо для дальней- [c.304]

Результаты испытания на изгиб 0°-ных волокон в N1 и Ni — Сг матрицах после различных термообработок приведены на рис. 20. Очевидно, что волокна меньше разупрочняются в Ni — Сг-матрице. Последующие испытания на растяжение 0°-ных волокон, извлеченных из Ni — Сг-композитов, показали, что средние величины прочности превосходят 140 кГ/мм , а максимальные значения составляют около 190 кГ/мм . В этом исследовании прочность волокон, находящихся в матрице, была оценена методом акустической эмиссии при испытаниях композита на растяжение. Таким способом была определена деформация разрушения волокна, причем деформации волокна и матрицы предполагались одинаковыми. Прочность самого слабого волокна в матрице составила 253 кГ/мм , чтО существенно превосходит прочность извлеченных волокон. Судя по множеству фотографий и наблюдений структуры поверхности волокон, разупрочненных при взаимодействии с металлом, снижение прочности можно отнести на счет действия тех трещин, которые образуются на поверхности волокон при их изъязвлении. Влияние такого повреждения поверхности волокон на их высокотемпературную прочность в предполагаемом температурном интервале работы различных композитов является одной из интересных проблем, возникающих при анализе множества экспериментальных данных такого рода. [c.343]

Как правило, прочность и жесткость большинства материалов матрицы гораздо ниже, чем армирующих волокон модуль при растяжении матриц много меньше модуля волокон, а деформация разрушения матрицы обычно больше. Следовательно, когда разрушающая нагрузка прикладывается в направлении армирования к композиту с непрерывными волокнами, можно ожидать, что если все они имеют одну и ту же длину, то разрушение композита определится длительной прочностью волокон. Действительно, в разделе по исследованию длительной прочности ком- [c.279]

На рис. 5 и 6 показаны полученные зависимости расстояния между трещинами от (1 — Vf)lVj для волокон радиусами 0,6 и 0,05 мм в экспериментах с охлаждением композита до степени, соответствующей эффективной деформации матрицы, равной 1,3% обычная деформация разрушения матрицы меньше 0,5%). [c.448]

На рис 7.12 показана последовательность возникновения и развития зон пластичности и разрушения в матрице при одноосной деформации сжатия волокнистого композита (объемная доля волокон 0,188, отношение полуосей эллипса 0,67). Здесь и далее точки, отмеченные на диаграммах, характеризуются формой и расположением зон неупругого деформирования, показанных на изображениях фрагментов ячейки периодичности с соответствующими номерами. [c.149]

Практически учесть сложное напряженное состояние при имитации процессов разрушения композитов можно, перейдя от силового критерия разрушения волокон к деформационному, приняв, что деформация до разрушения волокон является функцией жесткости напряженного состояния [c.255]

Правлению волокон, то условия разрушения могут быть ближе к случаю равных напряжений, чем к случаю равных деформаций, который предполагали Купер и Келли. Значит, в качестве первого приближения необходимо рассматривать также и условия равных напряжений, даже если реальная ситуация много сложнее. В этой связи отметим, что, согласно рассмотренным в гл. 2 моделям механического взаимодействия, максимальные напряжения на поверхности раздела примерно равны напряжениям, приложенным к композиту, и лишь слабо зависят от объемной доли волокон, и их расположения. Предположение о равных напряжениях равносильно определению Oj как величины поперечных напряжений, приложение которых к композиту необходимо для разрушения по поверхности раздела. Поэтому на рис. 1, а в области, где a, =f(Oi). прочность композита равна Oi и не зависит от Ув-Значит, сг /сгм= аг/(т,.1 соответствующие результаты приведены на рис. 7, б. [c.198]

Для понимания условий зарождения разрушения в материалах, армированных волокнами, оказывается крайне полезным иметь хотя бы качественное представление о распределениях напряжений и деформаций, возникающих под действием внешней приложенной нагрузки в структуре из близко расположенных параллельных волокон, погруженных в матрицу. Хотя волокна и матрица сами по себе могут рассматриваться как упругие изотропные и однородные тела, их модули Юнга, коэффициенты Пуассона и коэффициенты термического расширения весьма различны, поэтому, когда композит в целом подвергается изменению температуры или простому одноосному нагружению, в силу условий неразрывности на микроуровне возникают сложные напряженное и деформированное состояния. Исследователи, изучавшие композиты, давно это учитывали, однако уточненные решения были получены численными методами лишь после появления мощных вычислительных машин (например, [16]). [c.335]

При дальнейшем деформировании композита происходит разрушение более хрупкой фазы, вызывающее разрушение композита. Падающая часть кривой напряжение — деформация может быть короче или длиннее в зависимости от пластичности менее хрупкой фазы и от наличия вытаскивания волокон. Эти аспекты процесса разрушения будут обсуждены в разд. III. [c.446]

Таким образом, кривая напряжение — деформация рассмотренного композита несколько отличается от диаграммы композита, разрушающегося в результате единичного разрыва. В частности, процесс прогрессирующего разрушения матрицы приводит к необратимому поглощению энергии, что может вызвать существенное повышение вязкости разрушения композита. Следует отметить также, что поглощение энергии происходит при условиях возрастающей нагрузки, аналогично тому, что наблюдается у упрочняющихся металлов. Это поведение отличается от ряда других механизмов поглощения энергии, которые обнаружены при разрушении композитов, например вытаскивания волокон, которое хотя и может дать вклад в работу разрушения при значительных раскрытиях трещины, но практически не увеличивает устойчивость материала перед разрушением. [c.448]

Композит с -прочными поверхностями раздела и однородными свойствами волокон и матрицы будет разрушаться по плоскости, перпендикулярной направлению приложенных нап ряжений, и поверхность излома будет гладкой. Если волокна неоднородны по прочности из-за наличия слабых точек (дефектов) или разрывов, трещина будет распространяться так, чтобы связать слабые точки. Вследствие этого трещина либо пройдет лишний участок пути в матрице (п рочная поверхность раздела), либо будет распро-ст ранять ся по поверхности раздела. Как показано выше, максимальная длина вытягиваемой части волокна определяется критической длиной. С другой стороны, матрица разрушится в первую очередь, если деформация разрушения для нее меньше, чем для волокон. На рис. 1 схематически показаны некоторые из этих типов разрушения. На рис. 1, а показан характер разрушения композита с малой деформацией разрушения матрицы согласно работе Джонса и Олстера [14], такое разрушение наблюдается в композитах алюминий — нержавеющая сталь. Рис. 1, б отвечает случаю,, когда мала деформация разрушения волокон (например, волокна бора). В этом случае предполагается, что прочность поверхности раздела высока, поскольку трещины соединяются путем сдвига матрицы. В случае рис. 1, в деформация разрушения волокна мала, но из-за малой прочности поверхности раздела трещина в матрице отклоняется слабо, поскольку волокна легко вытягиваются из матрицы. Такое поведение может быть ирисуще композиту алюминий — бор со слабой связью. Для этого типа разрушения предполагается, что деформация разрушения [c.142]

Характеристики композита Ti40A — 25%В после отжига различной продолжительности при 1144 К представлены в табл. 3. Волокна бора заметно упрочняют композит (предел текучести матрицы 37 кГ/мм2). Испытывали по три образца композита в одинаковых условиях, и разброс результатов был крайне мал. Для каждого значения продолжительности отжига приведены как абсолютные величины прочности при растяжении (в единицах кГ/мм ), так и относительные величины (отнесенные к прочности композита So, не подвергавшегося термической обработке). Прочность достигает первого, более низкого плато после отжига при 1144 К в течение 0,5 ч, а деформация разрушения волокон становится постоянной при меньшей продолжительности отжига. Для слоев диборида титана толщиной 0,7 мкм и более среднее значение нижнего предела деформации разрушения составляет 2,5X ХЮ- . Это значение и предсказывал Меткалф на основе характеристик диборида титана [18] (табл. 1). [c.157]

Согласно Кляйну и др. [16], средняя прочность волокон, извлеченных из композитов титан — бор, составляет около ЮЗкГ/мм . Это соответствует деформации разрушения 2,5-10- и согласуется с представлениями о том, что разрушение контролируется слоем диборида титана, образовавшимся при изготовлении композита. Критическая толщина диборида в отсутствие матрицы, возможно, менее 0,1 мкм, поскольку в ленте сразу после изготовления она составляет от 0,05 до 0,15 мкм. Влияние предела пропорциональности материала матрицы на критическую толщину слоя диборида для случаев изолированных волокон, матрицы Ti40A и матрицы Ti75A (пределы прочности соответственно 28 и 42 кГ/мм ) представлено на рис. 12. Вклад поддержки матрицы в уменьшение вредного влияния трещин в слое диборида титана выражается простым соотношением. Пределу пропорциональности нелегированного титана (63 кГ/мм ) должна отвечать деформация 6-10 , достигающая величины деформации разрушения типичных волокон бора поэтому увеличение предела пропорциональности матрицы е приведет к увеличению допустимой толщины диборида в композите. Согласно рис. 12, в композите с титановой матрицей допустимы толщины диборида до 0,8 мкм при таких толщинах композит ведет себя упруго вплоть до достижения деформации разрушения волокон бора. Этот вывод пока не проверен, но продолжающиеся работы в области композитов с титановой матрицей позволят произвести его оценку в ближайшем будущем. [c.162]

В последнее время были проведены детальные исследования процесса изготовления композитов с матрицей Ti-6A1-4V, содержащих от 45 до 50 об.% волокон B/Si диаметром 140 М1ш [5]. Хотя корреляция параметров изготовления со структурой поверхности раздела была неполной, последовательное увеличение температуры горячего прессования приводило к росту толщины слоя продукта реакции на поверхности раздела. Продолжительность прессования была постоянной (30 мин), а давление выбирали таким, чтобы при каждой температуре обеспечить прочную диффузионную сварку композита. На каждом режиме обрабатывали четыре образца усредненные результаты этих испытаний, а также результаты некоторых многократных испытаний на поперечную прочность приведены на рис. 14. Хотя в испытаниях на поперечную прочность влияние поверхности раздела непосредственно не оценивалось, их результаты приведены потому, что значения деформации разрушения разупрочненных композитов, полученных пре ссованием при 1144 К и 1172 К, совпадают со значениями, предсказанными для поверхности раздела титан— карбид кремния. [c.167]

Для композитов алюминий — бор было установлено, что отклонение технологических параметров от рассмотренных выше оптимальных значений приводит к снижению прочности. Кроме того, было показано, что к разупрочнению приводит и термическая обработка по режиму диффузионной сварки, но без приложения давления. В наиболее обширном исследовании, проведенном Штурке [33], образцы композита А16061—35 об. % В отжигали в течение до 5000 ч при 505, 644 и 811 К. Полученные результаты представлены на рис. 8 в гл. 3 они показывают, что разупрочнению при 505 и 644 К предшествует инкубационный период, однако при 811 К его продолжительно сть должна быть меньше, чем минимальная в этих экспериментах продолжительность отжига (1 ч). Штурке не исследовал поверхности раздела, но предполагает, что разупроч -нение обусловлено либо нарушением связи волокон с матрицей (из-за чего не возникает сложного напряженного состояния), либо взаимодействием между бором и алюминием, приводящим к снижению деформации разрушения волокон. [c.171]

Для проверки теории разупрочнения волокон из-за реакции на их поверхности или поверхности раздела был предложен эксперимент, в ходе которого волокна подвергали испытаниям непосредственно помеле извлечения, а также после полного стравливания продукта реакции—диборида алюминия — в азотной кислоте. Полученные данные по деформации разрушения приведены в табл. 5 и на рис. 16. Характеристики извлеченных волокон полностью воспроизводят три главных эффекта, обнаруженных при испытании композитов. Кроме того,,, все значения деформации разрушения, соответствующие переходу от исходного состояния к раз-уцрочненному, находятся в узком интервале. Факт восстановления прочности и деформации разрушения волокон после стравливания с их поверхности реакционного слоя, вероятно, наиболее убедительно свидетельствует об источнике их разупрочнения. Совокупность экспериментальных точек может быть описана кривой со [c.174]

Другая причина увеличения деформации разрушения пластичных композитов состоит в наличии матрицы, обеспечивающей значительную поддержку волокон по боковой поверхности, которая предотвращает шейкообразование в волокнах [69, 1, 82]. [c.442]

Деформация разрушения волокон 441, Композиты бороалюминиевые, влия- [c.477]

Обш ий характер связи между толщиной зоны взаимодейств ия и деформацией разрушения 8, иллюстрирует рис. 3, относящийся к системе титан — бор. Меткалф [18] принял В = 1 и выбрал в качестве г минимальный размер кристаллической ячейки для фазы TiBa (/=3-10 мкм). Эти предположения носят произвольный характер, и, согласно экспериментальным данным, о которых будет сказано ниже, они должны быть изменены, чтобы соответствовать опытным значениям первой критической толщины так, радиус вершины трещины должен составлять от 1 Ю-з до 1,5- Ю мкм. Из р ис. 3 следует, что для олее прочных волокон бора первое критическое значение толщины меньше. Если толщина борида меньше этого критического значения, то трещины в боридном слое не влияют на характер разрушения волокон, а также композита в целом. [c.147]

Приведенные выше результаты были объяснены следующим образом. По-Бидимому, интерметаллидная фаза Т1зА1 обладает определенной пластичностью, и, значит, деформация разрушения у нее больше, чем у волокна (б-Ю- при средней прочности 210 кГ/мм ). В свою очередь деформация разрушения у титановой матрицы, содержащей кислород, выше, чем у волокон. Значит, волокна разрушатся первыми, и этот процесс будет определять разрушение композита. В этой связи отметим, что другие исследованные композиты с титановой матрицей, в которых первыми разрушались фазы ИВг и TisSis, вели себя по-иному. [c.169]

Рис. 16. Деформация разрушения композитов А16061—В и волокон бора после выдержки при 778 К.

ДЕФОРМАЦИЯ РАЗРУШЕНИЯ КОМПОЗИТА И ВОЛОКОН ПОСЛЕ ОТЖИГА КОМПОЗИТА A160GI-25%B ПРИ 778 К [c.174]

Купер и Келли [7], а также Тетельман [47], считают, что уравнение (12) позволяет достоверно оценить вклад матрицы в вязкость разрушения меди, армированной вольфрамовой проволокой. Герберих [12] указал, однако, что, несмотря на возможность разумных количественных оценок, уравнение (12) некорректно, поскольку композит трехмерен, а волокна имеют не квадратное, а круглое сечение. По Олстеру и Джонсу [31], в алюминии, армированном от О до 6 об.% вольфрама, упрочнитель не оказывает существенного влияния на вязкость матрицы. Те же авторы предположили, что в композите бор — алюминий, содержащем 50 об.7о упрочнителя, вязкость разрушения матрицы практически не зависит от борных волокон. Такое предположение может быть оправдано лишь в случае, если деформация матрицы у вершины трещины локализована на столь малом участке, что на нее не влияет присутствие волокон. Поэтому к каждому композиту в зависимости от его поведения необходим индивидуальный подход. Будет ли вязкость разрушения матрицы столь же низка, как и для массивного образца материала матрицы, или несколько выше —это, согласно Куперу и Келли [7], определяется влиянием волокон. Если поверхность раздела прочна, а коэффициент вариации прочности волокон велик, то, по Меткалфу и Кляйну [27], места разрушения волокон будут характеризоваться значительным пространственным разбросом это может привести к увеличению деформации матрицы, а последнее, в свою очередь, — к росту вязкости разрушения. [c.288]

После описания реакции матрицы на разрушение одной нити в работе [46] изучался многоволокнистый композит с эпоксидной матрицей, содержащей пять параллельных волокон бора. Даже в этом случае объемное содержание волокон очень мало ( 0,1%) и результаты не могут непосредственно быть перенесены на композиты, используемые на практике. Результаты опыта на образцах с пятью нитями при низкой (0,008 мин ) и высокой (0,8 мин ) скоростях деформации показали, что при низкой скорости деформации происходит гораздо большее число разрывов волокна, а напряжения и деформации при разрушении выше, чем при большой скорости, а именно при малой скорости было 5 разрывов на каждое волокно, разрушающее напряжение 2180 фунт/дюйм , деформация 0,075 при высокой скорости — менее чем по одному разрыву на волокно, разрушающее напряжение 1150 фунт/дюйм , а деформация 0,0125. По-видимому, при более низкой скорости нагружение вызывает постепенное перераспределение нагрузки и разрушение нитей происходит в соответствии с их вариацией прочности от точки к точке. При более высокой скорости деформации разрушение одного волокна быстрее распространяется через матрицу и быстрее создает в соседних волокнах разрушающие напряжения. [c.317]

Для слоистого композита со схемой армирования [0790°], растягиваемого в направлении армирования, картина несколько иная. Величина сдвиговой жесткости, которая определяет перераспределение касательных напряжений от ядра разорванных волокон к неповрежденным смежным волокнам, не зависит от процентного соотношения количества слоев О и 90°. Предполагается, что при достижении сдвиговыми деформациями у предельных значений uit разрушение от сдвига происходит вблизи вершины трещины одновременно в слоях с ориентацией О и 90°. Это не приводит, однако, к росту трещины в направлении нагружения, как при растяжении однонаправленного композита. Дело в том, что разрушение от сдвига в рассматриваемом случае не обязательно влечет за собой разрушение волокон. Следовательно, волокна слоев 90° еще остаются неповрежденными, хотя сдвиговая жесткость материала в области разрушения уже потеряна. [c.66]

Как и в большинстве методов построения предельных поверхностей слоистых композитов, считается, что разрушение локализовано в слое, для которого выполнен критерий проч-ностп. После изменения упругих свойств разрушенного слоя в соответствии с его новым состоянием снова определяются эффективные значения матриц жесткости и податливости композита. Действующие на композит нагрузки теперь воспринимают слои, в которых предельное состояние еще не достигнуто. Процесс ступенчатого приложения нагрузки повторяется до разрушения слоистого композита в целом. Считают, как правило, что для полной потери несущей способности композитом достаточно, чтобы по крайней мере в двух слоях было достигнуто предельное напряжение (деформация) в направлении волокон. [c.153]

Данный обзор исследований волн и колебаний, возникающих в направленно армированных композитах, был по необходимости кратким, и список цитированных работ, бесспорно, далек от полного. Некоторые важные и интересные аспекты проблемы совсем не рассматривались. В числе последних упомянем динамические эффекты в хаотически армированных композитах, механизмы разрушения в условиях динамического нагружения, такие, например, как разрыв волокон и расслоение, оптимизацию структуры, и, конечно, нелинейность связи напряжений с деформациями при динамическом нагружении направленно армированных композитов. Аналитические и экспериментальные работы по этим темам опубликованы, но большая часть из них носит поисковый характер. Краткое обсуждение некоторых из зтих работ содержится в обзорных статьях Гёртмана [29] и Пека [53, 54]. Несмотря на это стоит закончить данную главу несколькими замечаниями относительно хаотического армирования, разрушения, оптимизации и нелинейности, а также перечислением некоторых посвяшенных этим вопросам работ. [c.386]

КОН бора проводились на воздухе они отчетливо выявили заметное снижение прочности при температуре ниже 811 К [37, 38]. С обнаружением интенсивной реакции между волокнами бора и расплавленной окисью бора (температура плавления 727 К) стало ясно, что одна из возможных причин разупрочнения — поверхностная реакция с воздухом. Последующие исследования проводились в атмосфере аргона, но предпринятые для исключения влияния кислорода меры были, как правило, недостаточны [И]. Напротив, если волокнО бора находится в титановой матрице, доступ кислорода к нему практически исключен это обстоятельство позволяет ответить на вопрос, применимы ли многие из этих характеристик прочности изолированных волокон к волокнам в составе композита. Роуз [28] начал в лаборатории автора работу по измерению прочности волокон бора при растяжении и сдвиге в высоком вакууме (<1,3-10- Па). Затем в статье Меткалфа и Шмитца [20] были приведены кривые температурной зависимости модуля и прочности при растяжении они представлены на рис. 13. Значения прочности были получены при кратковременном испытании с предварительной пятиминутной выдержкой при температуре испытания. Слабое увеличение прочности при повышении температуры от комнатной до 811 К объясняли тем, что приблизительно при этой температуре происходит переход от вязкого разрушения к хрупкому. С такой интерпретацией согласуются наблюдения Роуза о том, что пластическая деформация предшест- [c.163]

Еще труднее установить величину допустимого напряжения. В конструкциях с коэффициентом запаса, равным 1,5, допустимое напряжение можно определить как две трети предела прочности или как напряжение, вызывающее либо необратимую деформацию слоистого композита, либо чрезмерную потерю жесткости (смотря по тому, что меньше). Для типичного эпоксидного боропластика с ориентацией волокон 0° разрушение происходит при напряженки 140 кгс/мм , тогда как предел пропорциональности (иамененке наклона кривой напряжение — деформация) составляет 84 кгс/мм . Соответственно за допустимое следует принять напрян ение 84 кгс/мм . Зачастую полиимидиые углепластики с ориентацией волокон по слоям о, 45 и 90° под действием температурных [c.98]

При создании микромеханических теорий прочности необходимы также диаграммы деформирования компонентов. На рис. 10 изображены диаграммы растяжения некоторых волокон, а на рис. 11 — некоторых смол. Из этих рисунков видно, что волокна имеют линейные диаграммы напряжение — деформация до разрушения, в то время как смолы ведут себя существенно нелинейно. Важное наблюдение, которое можно сделать по приведенным диаграммам, состоит в том, что в композитах, нагруженных до деформации более 1—2%, смола оказывается нагруженной в нелинейной области дефордшрования. Это ясно видно в случаях нелинейных диаграмм деформирования, изображенных на рис. 4—6. [c.116]

Сендецкий [56] решил задачу взаимодействия трещины со многими включениями. Возможность применения этих аналитических решений для описания поведения композитов остается пока невыясненной. При их практическом использовании возникают принципиальные трудности, в основном обусловленные тем, что теперь в области определения исследуемого взаимодействия микротрещины имеют тот же самый порядок, что и характерный размер (диаметр волокна) композитной структуры, и, кроме того, при статически неоднородной упаковке волокон не существует алгоритма для применения решения с идеализированной геометрией. В третьем случае, когда трещина находится на границе раздела волокно — матрица, характер разрушения склеенных тел, состоящих из двух различных материалов, изучен еще менее. Для определения распределения напряжений и деформаций в неоднородных унругих телах проведены многочисленные теоретические исследования, некоторые из них приведены в работах [17, 57]. [c.256]

Большинство композитов, описанных в настоящей главе, есть непрерывные однонаправленные волокнистые композиты (НОВК), имеющие большую объемную долю волокон. В результате продольная прочность в основном определяется прочностью самих волокон. Таким образом, если волокна обладают свойством ползучести, то им обладают и композиты на их основе. В небольшом числе работ по композитам, армированным вольфрамом и бериллием, обнаружено разрушение при ползучести. С другой стороны, разрушение под нагружением может появиться как результат комбинации двух факторов статистической прочности хрупких волокон и временных свойств вязкоупругой матрицы. Такая комбинация создает вероятность непрерывного изменения напряженного состояния внутри композита, даже при испытании на разрушение. Эти изменения также приводят к явлению запаздывания разрушения. Поэтому очень важно рассмотреть как матрицу, так и волокно при изучении длительной прочности композита, причем нужно иметь в виду, что матрицы оказывают очень незначительное влияние на кратковременную продольную прочность композитов, но играют очень важную роль в его длительной прочности. Часть работ посвящена исследованию эффектов скорости деформации на прочность НОВК оказалось, что только армированные стеклом композиты, по-видимому, чувствительны к изменениям скорости. [c.269]

Как только были созданы вычислительные программы для расчета перемещений в характерном элементе системы волокно — матрица, стало доступным рассмотреть широкий класс возможных расположений волокон и свойств компонентов. Можно исследовать частные случаи нагружения параллельно направлению укладки волокон, перпендикулярно этому направлению, случаи сдвига параллельно и перпендикулярно волокнам и с.лучаи температурной усадки. Более общие результаты можно получить при суперпозиции этих простых видов нагружения. Таким образом, возможно определить основные константы композита, распределения напряжений и деформаций в матрице, распределение напряжений около границы раздела волокно — матрица, а также на основе различных критериев можно предсказывать разрушение. Справедливость результатов обычно проверяется точностью предсказания упругих констант однонаправленных композитов. Предсказания прочности знаяительно менее надежны. [c.335]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...