Напряжение расслаивания

При х- О напряжение расслаивания представляется бо.лее просто [c.463]

Напряжения, возникающие от действия изгибающего момента М, которые можно назвать напряжениями расслаивания, являются растягивающими и направлены нормально к поверхностям. Они ограничены участками поверхности, прилегающими к концам нахлестки, и могут значительно уменьшить прочность соединения. [c.85]

При конструировании слоистого пластика решается ряд вопросов во-первых, осуществляется подбор для каждого из слоев органических и неорганических материалов, обеспечивающих требуемые свойства материала, во-вторых, производятся прочностные расчеты, учитывающие напряжение расслаивания, возникающее по слоям при перепаде температуры, в связи с различными коэффициентами линейного температурного расширения применяемых материалов, в-третьих, предусматриваются [c.172]

Напряжения в компонентах материала 40 в момент времени, предшествующий расслаиванию, рассчитывали по модели деформирования [21]. Ее работоспособность после начала расслаивания материала утрачивается. Суперпозиция составляющих модели позволила определить в момент расслаивания напряжения в каждой из ее составляющих по замеренному [c.199]

В ЭТОМ случае происходит и другое интересное явление. Рассмотрим размер трещины в нескольких сечениях, например, в каждом слое. Длина трещины максимальна в поверхностном слое и уменьшается в каждом последующем слое, обращаясь в точку в вершине надреза. Между любыми двумя слоями, где длина трещины меняется, существуют межслоевые напряжения сдвига в этом можно убедиться, сопоставив относительные смещения слоев. Верхний слой стремится сместиться на большую величину, поскольку значение К для него выше. Значит, для сохранения непрерывности необходим межслоевой сдвиг. То, насколько легко он будет происходить, зависит от числа слоев и соотношения их упругих постоянных. Отсюда, однако, не следует, что расслаивание должно обязательно начаться в вершине надреза. [c.299]

Следует отметить, что если расслаивание происходит между слоями, которые подвергаются совместному воздействию кручения и растяжения, то в этом случае будут развиваться нормальные напряжения Ozz (рис. 31) на границе области расслаивания. На тех участках границы, где нормальные напряжения вызывают растя- [c.301]

А — разрушенный образец стекловолокна в полиэфирной матрице б — район вершины трещины при расслаивании образца, снятый в поляризованном свете. Видны две разорванные нити и пять напряженных нитей из стекловолокна (р-стекло) с круткой 280 в эпоксидной матрице. [c.59]

Можно полагать, что в случае разрушения матрицы от сжатия напряжения в ней достигают ее предела прочности на сжатие. В двух других случаях, как проиллюстрировано на рис. 19, на некоторых участках линии разрушения происходит расслаивание. [c.126]

В работе [8] исследован процесс развития усталостных повреждений и установлено, что можно построить диаграммы условное напряжение — число циклов до разрушения 8 — Ы) для расслаивания и растрескивания смолы, а также для окончательного разделения образцов на части. Пример таких диаграмм приведен на рис. 6, откуда видно, что усталостное повреждение может возникать при напряжениях, составляющих очень малую долю статического предела прочности. [c.343]

Так как свойства на растяжение при начале расслаивания могут быть связаны по деформации для широкого класса композитов, в [8] были изучены усталостные свойства группы типичных композитов при возникновении расслаивания. Было обнаружено, что если представить результаты в терминах циклической деформации, то усталостные свойства различных композитов оказываются весьма близкими (рис. 10). Если данные с рис. 10 представить через напряжение при возникновении расслаивания, то усталостные кривые будут сильно отличаться. После 10 циклов допустимая деформация составляет лишь около 0,12%. Для большинства слоистых композитов такая деформация соответствует очень малой доле от их предела прочности. Если бы в качестве конструкционного критерия в условиях усталости принять недопустимость расслаивания, то это оказалось бы слишком жестким ограничением. На рис. 6 для композита с матами из рубленой пряжи и полиэфирной смолой было показано, что амплитуды напряжения, необходимые для возникновения растрескивания [c.347]

Несмотря на то что в стеклопластиках повреждения возникают во всей напряженной области и могут легко наблюдаться при помощи микроскопа, это не было сделано вплоть до 1969 г., когда Браутман и Саху [2] провели количественные измерения повреждений в ортогонально армированных высокопрочных композитах на основе препрега с эпоксидной матрицей. Их измерения показали, что расслаивание охватывает практически все поперечные волокна уже на ранней стадии усталостного испытания. В [2] было обнаружено, что дальнейшее повреждение происходит путем медленного продвижения расслаивания по поверхности раздела слоев и последующего распространения на область между про- [c.352]

Для рационального выбора критерия разрушения конструкторам необходимо знать влияние усталостной поврежденности на другие свойства. Однако имеется относительно немного исследований, в которых учитываются такие взаимодействия. То, что зависимость напряжение — деформация у большинства стеклопластиков линейно упругая вплоть до возникновения расслаивания, а с этого момента понижается, означает, что расслаивание уменьшает модуль. [c.356]

В работе [8] представлены результаты испытаний образцов из смолы, содержащих отдельные пряди из 204 моноволокон, расположенных поперек шейки образцов из смолы, которые имели форму, пригодную для усталостных испытаний. Авторы [8] могли наблюдать начало расслаивания внутри прядей волокон. Начало растрескивания смолы приводило к немедленному разделению образца на части. Результаты были представлены в виде зависимости от амплитуды номинальных напряжений в шейке образцов из смолы (рис. 17). Полученные кривые 5 — N оказались круче, чем аналогичные кривые для композитов с матами из рубленой пряжи. Не было предложено каких-либо оценок прочности поверхности раздела. Для получения такой оценки было бы необходимо рассчитать среднюю деформацию по сечению пряди и затем сделать допущение о характере расположения волокон в этой пряди. Тогда стало бы возможным для оценки прочности поверхности раздела использовать результаты, аналогичные [c.358]

Реальные слоистые пластики имеют многонаправленное армирование, и можно не сомневаться, что основная причина начала разрушения — расслаивание по границе раздела волокно — матрица от растяжения. В разд. II было показано, что растяги-ваюш,ие напряжения на поверхности раздела могут возникать как от растягивающей, так и от сжимающей нагрузки в направлении, как параллельном, так й перпендикулярном к группам волокон. Изменение температуры в любую сторону относительно равновесного состояния также вызывает растягивающие напряжения на поверхности раздела. Большинство отмеченных выше исследований поврежденности касается приложения однократных или повторяющихся растягивающих нагрузок перпендикулярно одной из групп волокон в композите. При таких условиях продольные волокна могут считаться обеспечивающими упрочняющий эффект, а поперечные волокна — ответственными за возникновение разрушения. [c.359]

В настоящем изложении следует, однако, отметить, что не все формы дефектов с необходимостью вызывают уменьшение прочности композита. Если критическая длина трещины соответствует нескольким расстояниям между волокнами, группа в несколько разорванных волокон будет неспособна вызвать разрушение при значительно сниженном уровне напряжений. Как будет видно ниже, можно рассчитать теоретические коэффициенты концентрации напряжений, связанные с конкретным расположением разорванных волокон, и можно предположить, что данная концентрация напряжений будет в известной степени снижать прочность композита. Но это произойдет лишь в случае, если не существует возможности локального течения, расслаивания или для других форм релаксации напряжений вблизи дефекта. Если [c.458]

Кук и Гордон [И] провели расчеты для изотропного случая и отметили, что отношение между наибольшим продольным растягивающим напряжением и наибольшим поперечным растягивающим напряжением равно примерно пяти для большинства геометрий трещины. Кроме того, около трещины возникает концентрация касательных напряжений, действующих в направлении, параллельном приложенной нагрузке, которые всегда оказываются несколько больше поперечных растягивающих напряжений. Таким образом, если материал имеет плоскости слабины, расположенные параллельно приложенной нагрузке, существует тенденция возникновения расслаивания от кончика надреза вдоль этих плоскостей раньше, чем трещина начнет распространяться нормально к ним и направлению максимальных растягивающих напряжений (рис. 13). [c.465]

Значение указанных исследований для конструирования композиционных материалов очевидно. Необходимо выполнение определенных условий до начала распространения трещины, так как расслаивание обеспечивает механизм, за счет которого напряжение в материале непосредственно перед кончиком трещины [c.465]

При исследовании коррозии, а также при массовых испытаниях необходимо учитывать не только коррозионные потери, но и характер разрушения. Иногда при незначительных коррозионных поражениях может наблюдаться расслаивание и растрескивание (последнее — в конструкциях, находящихся в напряженном состоянии). Поэтому определение потери массы должно быть дополнено микроскопическим исследованием состояния поверхности с продуктами коррозии, а также после их удаления. [c.22]

Испытания проводили при малой скорости 5-10 - -- 30-10- см-см мин 1 с тем, чтобы приблизиться к реальной скорости нагружения материала в магните, где время полного нагружения составляет несколько часов. Образцы испытывали при комнатной температуре и в жидком азоте (не менее трех образцов на точку). В начале испытания образцы один-два раза нагружали до напряжения, отвечающего 50 % (Те, с тем, чтобы выбрать посадочные зазоры и измерить модуль упругости. Разрушение обычно происходило вблизи одного из концов образца, но всегда вне колпачков. Оно обусловлено расслаиванием материала. [c.372]

Термохимическая обработка — формование изделий из предварительно нагретых листов винипласта — основана на его способности при нагревании размягчаться и после остывания сохранять заданную форму. При формировании винипласта на холоде в местах изгиба возникают большие остаточные напряжения, линия изгиба имеет белую окраску и механическая прочность винипласта в этих местах уменьшается в три-четыре раза. Оптимальная температура нагрева винипласта для последующего формования и штамповки 130—140 °С, так как при температуре 170 С возможно расслаивание прессованного винипласта, а при дальнейшем повышении температуры — разложение как прессованного, так и экструзионного винипласта. [c.213]

Прутки диаметром 2,75 мм, нагретые до 1000 °С, поступают на волочение через твердосплавные (до диаметра 0,3 мм) или алмазные (диаметр 0,01 - 0,3 мм) фильеры после прохода через одну или несколько фильер пруток и проволоку подогревают, что позволяет снять внутренние напряжения и повысить пластичность обрабатываемого материала (температура нагрева прутка и проволоки понижается по мере уменьшения их диаметра). Для защиты от окисления поверхность проволоки смазывают аквадагом (водный раствор коллоидного графита). Ковка и волочение изменяют первоначальную структуру заготовок, превращая ее в волокнистую (зерна вытягиваются в направлении обработки) суммарная степень деформации при превращении штабика в тонкую проволоку достигает 100000-200000. Для проволоки ВА диаметрами 0,5-0,3-0,12-0,05 мм в газопламенной печи проводят так называемый промежуточный отжиг при 900-1000°С, позволяющий избежать расслаивания и обрыва проволоки. Проволоку диаметром 0,3 мм можно подвергать также глубокому отжигу в водороде при 1500 - 1600 °С. [c.202]

Максимальные напряжения (МПа) в компонентах материала 5>ерсагЬ-40, вычисленные при его расслаивании (21 [c.199]

НИИ и при деформировании на сдвиг указывает на увеличение прочности и жесткости на сдвиг при увеличении размеров образца. Численная оценка изменения наибольших напряжений в компонентах 5ерсагЬ-40 от размеров образца при его расслаивании указана в табл. 6.25 большему значению напряжения как в числителе, так и в знаменателе соответствует больший размер образца, т. е. предельное сопротивление 5ерсагЬ-4В зависит от длины волокна в образце [211. Такое заключение легко обосновывается, если учесть, что волокна в мно-гоиаправленном пространственно-армированном. материале перерезаны ограничивающими образец поверхностями при малых размерах образца длина волокна неэффективна для передачи нагрузки. [c.199]

Напряжения в компонентах материала. )лссчита)1ные по модели 21 при сжатии и кручении образцов, вырезанных вдоль оси х, далеки от их предельных значений, соответствующих разрушению матрицы и волокон однако при покомпонентных иаиряже-ииях, указанных в х -столбце табл. 6.25, материал 5ерсагЬ-40 испытывал расслаивание. То же справедливо и по отношению к испытаниям на одноосное сжатие образцов, вырезанных вдоль оси X II I и осесимметричное сжатие х-колец. [c.200]

Из приведенного анализа структурных напряжений при расслаивании материала 4П следует, что реализация механизма расслаивания, пространственно-армированного прямыми волокнами материала, зависит от ряда факторов. На нее могут влиять не только геометрия структуры армирования, но и размеры образцов, вид их нагружения. Условия, при которых происходит смена механизма разрушения от расслаивания по границе фаз до разрушения матрицы и волокон, исследованы пока недостаточно. Изучение такого рода переключения ь механизмах разрушения миогона-правленных пространственно-армированных материалов имеет принципиальное значение при определении прочности, целевом использовании материалов в различных деталях, стро-1 он регламентации их нагружения. [c.200]

Высказывалось предположение, что возможны случаи, когда предпочтительна слабая поверхность раздела. Согласно Куку и Гордону [12], поле напряжений у вершины развивающейся трещины включает не только главные напряжения, стремящиеся раскрыть трещину в направлении ее распространения, но и напряжения, стремящиеся раскрыть ее в перпендикулярном направлении. Значит, эти дополнительные напряжения могут раскрывать плоскости с ослабленной связью, пересекаемые магистральной трещиной. Эм бери и др. [17] применили эти представления к случаю разрушения слоистых композитов. Они показали, что в пакете стальных листов распространение трещины задерживается процессом расслаивания это приводило к важному результату — снижению температуры перехода от вязкого разрушения к хрупкому более чем на 100 К. Эти исследования были продолжены Олмондом и др. [2], которые получили ряд новых данных об указанном типе структур, тормозящих распространение трещины. По очевидным соображениям аналогичный подход применим и к волокнистым композитам этот вопрос рассмотрен в гл. 7 в связи с проблемой разрушения. Значительные объемы композита, расположенные по обе стороны от магистральной трещины, могут быть охвачены одновременным действием различных механизмов разрушения, а в таких случаях, как показали Эдсит и Витцелл [1] на примере композитов алюминий — бор, вязкость разрушения композита может превосходить вязкость разрушения металлической матрицы. [c.25]

Можно ожидать, что прочность поверхности раздела особенно чувствительна к испытаниям при циклическом нагружении. Соответствующих данных мало, однако они, несомненно, свидетельствуют о высокой прочности связи. При усталостном разрушении пластинчатого композита А1 — AlaNi [72] одна или несколько трещин распространяются по зонам скольжения в матрице н значительного расслаивания не происходит. Аналогичным образом протекает усталостное разрушение пластинчатого композита Ni — NigNb, существенно отличающегося в других отношениях [37]. В обоих случаях время до разрушения при высоких напряжениях и малом числе циклов определяется сопротивлением разрушению армирующей фазы, а время до разрушения при малых напряжениях и большом числе циклов — распространением усталостной трещины в матрице. Ни в том, ни в другом случае расслаивание не является определяющим механизмом. [c.259]

Вообще говоря, поле напряжений у вершины трещины в анизотропной пластине включает составляющие Ki п Ки- Однако в настоящее время испытания проводят, как правило, при ориентациях, исключающих одну из этих составляющих это прежде всего относится к ортотропным материалам, которые ориентируют таким образом, чтобы нагрузка была параллельна одной главной оси, а трещина—другой. В таких условиях значительная анизотропия, свойственная некоторым композитам, может привести к явлениям, не наблюдающимся у обычных металлов. Так, при растяжении образцов с направленным расположением упрочнителя часто наблюдают продольное расщепление (рис, 8). Его может и не быть, если поперечная и сдвиговая прочности достаточно высоки [5] тем не менее, этот возможный тип разрушения материалов необходимо учитывать. Кроме того, приложение одноосных растягивающих напряжений к образцу с поперечным расположением слоев приводит к появлению локальных межслоевых напряжений т,2у и нормальных напряжений Ozzt перпендикулярных плоскости образца [35], что показано на рис. 9. Ориентация и значения величин Он и Тгу зависят от порядка укладки слоев, упругих постоянных каждого слоя и величины продольной деформации. Значительные межслоевые растягивающие а г. и сдвиговые х у напряжения могут привести к расслаиванию [11, 35], которое опять-таки является особенностью анизотропных слоистых материалов. Последний пример относится к поведению материала с поверхностными трещинами. В изотропных материалах трещина распространяется, как правило, в своей исходной плоскости (рис. 10, а). У слоистых материалов прочность связи между слоями обычно мала, и они обнаруживают тенденцию к расслаиванию по глубинным плоскостям (рис. 10,6). Три этих простых примера приведены здесь, чтобы проиллюстрировать некоторые из различий между гомогенными изотропными материала- [c.276]

Помимо трещин, проникающих на определенную глубину, в слоистых материалах могут встречаться и поверхностные трещины-надрезы или области местного расслоения. Надрез может инициировать расслаивание при нагружении как в плоскости слоев, так и в поперечном направлении. На это уже указывалось выше (рис. 10) такое поведение обычно для слоистых материалов. Его можно объяснить на основании уравнений для поля напряжений, однако достаточно и простой аналогии. Рассмотрим поперечное сечение через надрез (рис. 27) это сечение имеет конфигурацию плоского образца с острым надрезом. Напряжения сдвига в плоскости А — А распределяются в соответствии с рис. 28 кроме того, имеются нормальные растягивающие напряжения Охх- Напряжения сдвига возникают из-за растягивающих или изгибающих нагрузок, которые определяют также коэффициент интенсивности напряжений Ki. Значит, даже если заведомо известно, что разру- [c.297]

К развитию расслаивания может привести как нагружение в плоскости слоев, так и нагружение в поперечном направлении. Рассмотрим сначала влияние нагружения в плоскости слоев. Как показано на рис. 9, в материале, слои которого имеют различные значения коэффициента Пуассона, развиваются межслоевые напряжения сдвига Хгу и нормальные напряжения Оуу в плоскости слоев. В плоскости у=0 межслоевые напряжения сдвига равны нулю, а при у=В они достигают максимальных значений. Эти сдвиговые напряжения значительны лишь в прилежащей к границе расслаивания области (обычно принимают, что эта область соизмерима с толщиной образца [35]). Деформация в направлении X (рис. 9) обусловливает распределение напряжений в самом верхнем слое по оси у. При y=Q присутствуют только Оуу, а при у=В нормальные усилия возникнуть не могут и развиваются сдвиговые напряжения tzy. Слой не может быть сдвинут в направлении Z, и поэтому паре напряжений х у и Оуу противодействуют нормальные напряжения a z, знак которых зависит от соотношения коэффициентов Пуассона. Если Ozz— растягивающие напряжения, то они, в сочетании со сдвиговыми напряжениями Тгу, стремятся вызвать расслаивание. На этом основываются соображения о последовательности укладки слоев, высказанные Пагано и Пайпсом [35] и отчасти объясняющие экспериментальные результаты Фойе и Бейкера [11]. [c.299]

Поперечные изгибающие нагрузки приводят к возникновению значительных межслоевых сдвиговых напряжений и поэтому также могут играть важную роль. Величина сдвиговых напряжений зависит от величины и расположения области расслаивания, а также от укладки слоев. Эта задача частично решена для двух полубесконечных сред (рис. 29) и слоистой среды (рис. 30) получены аналитические решения, описывающие распределение напря- [c.299]

Композиты ударялись летящими пластинами толщиной 0,01 дюйм, представляющими собой квадрат со стороной 0,5 дюйм и создающими очень короткий импульс сжатия. Когда фронт волны сжатия доходил до задней свободной поверхности образца, он отражался в виде волны растяжения. Если скорость удара достаточно велика, получающееся растягивающее напряжение достаточно для того, чтобы вызвать расслаивание образцов на некотором расстоянии от задней свободной поверхности. Экспериментальные результаты для двух композитов и двух типов неарми-рованного алюминия даны в табл. V. [c.325]

В работе [10] изучено развитие поврежденности при статическом растяжении и циклическом нагружении композитов с матами из рубленой пряжи и полиэфирной матрицей. Циклическое нагружение проводилось при пульсируюш,ем растяжении и при симметричной форме цикла напряжений (растяжение — сжатие), чтобы получить большую и малую долговечности. Поверхности образцов были отполированы до испытаний, и некоторые выбранные участки были сфотографированы с применением микроскопа. В процессе испытаний те же части вновь фотографировались при том же увеличении. Для оценки расслаивания на каждой микрофотографии подсчитывалось число отслоенных волокон и измерялась общая длина трещин в смоле. Было обнаружено, что число отслоений и длины трещин в смоле значительно менялись в зависимости от расположения исследуемых участков. Однако в общем виде результаты, а именно число отслоений или длины трещин, [c.353]

Оказалось возможным нормировать эти результаты, разделив поррежденности в каждой точке в текуш,ий момент испытаний на величину поврежденности в конце испытаний. После этой процедуры результаты для всех участков можно представить единой кривой с некоторой полосой разброса. При монотонном растяжении (рис. 14) до 30% от предела прочности возникает незначительное расслаивание, в то время как после этого уровня напряжений количество расслоений резко растет вплоть до напряжений порядка 70% от предела прочности, после чего процесс расслаивания становится близок к насыщению. Начало растрескивания смолы возникает примерно при 70% от предела прочности на растяжение, но в конкретно выбранной смоле растрескивание не имело достаточно широкого распространения, чтобы можно было делать выводы на основе его измерений. В условиях циклического нагружения (рис. 15) расслаивание становится близким к насыщению на ранней стадии испытаний, но оно снова начинает увеличиваться перед концом испытаний. Растрескивание смолы начинает расти [c.354]

Оуэн и др. [8] показали, что при однократных приложениях растягивающей нагрузки композиты с матами из рубленой пряжи испытывают постоянное прогрессирующее уменьшение модуля при продолжении нагружения, после превышения напряжений начала расслаивания. Уменьшение модуля при возникновении растрескивания смолы лежит в пределах 10% от начального значения. Однако в [8] не определялось уменьшение модуля из-за растрескивания смолы, развивающегося при циклическом нагружении. Представляется вероятным, что, так как циклическое нагружение вызывает значительное увеличение растрескивания смолы, должно1быть дальнейшее существенное снижение модуля. [c.356]

Факторы, ояределяющие, будет ли трещина в матрице распространяться сквозь волокно или вдоль поверхности раздела, были обсуждены Аутуотером и др. [64—66]. Они рассмотрели отдельное длинное волокно, погруженное в блок матрицы, с нарушенной связью по поверхности раздела на расстоянии х от свободной поверхности. Напряжение, необходимое для продолжения процесса расслаивания, состоит из двух частей. Первая необходима для преодоления трения скольжения волокна на расстоянии X при его вытаскивании из оболочки матрицы после разрушения границы раздела, а вторая есть напряжение, необходимое для разрушения связи волокно — матрица [c.463]

Как отмечалось Тосом и Кариотисом [5], необходима тщательная фиксация образца с тем, чтобы обеспечить разрушение при нагрузке, отвечающей пределу прочности при сжатии. В противном случае происходит преждевременное разрущение, обусловленное расслаиванием образца с концов. Для обеспечения установки образца в вертикальном положении на его концы надевали колпачки, изготовленные из инструментальной стали. Глубина колпачков составляла 0,47 мм. Кромки их стенок скругляли для уменьшения концентрации напряжений в образце. После термообработки твердость колпачков составляла 43 HR . [c.372]

Для композитных оболочек со спираль-ньши ребрами, вьшолняемых намоткой, характерна специфическая форма разрушения ребер, связанная с расслаиванием однонаправленного материала при сжатии в направлении армирования. Предельное напряжение [c.239]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...