Разрушение сдвиговое границы раздела

Рассмотрим подробнее феноменологическую сторону вопроса разрушения поверхности при трении. Поверхностный слой при сухом трении находится в сложно-напряженном состоянии сжатия со сдвигом. В работе [12] приводятся данные, полученные на основе изучения береговой линии частиц износа, которые показывают, что сила трения может инициировать в поверхностном слое как трещины нормального отрыва, так и трещины сдвига. Береговая линия каждой частицы образуется в результате объединения различных видов трещин. Можно предположить, что АЭ сигналы, соответствующие этим двум видам трещин, должны различаться. Это предположение основывается на результатах исследования разрушения волокнистых композитов. При этом было показано, что разрушение волокон при приложении осевой нагрузки к ним сопровождается относительно короткими сигналами АЭ, а разрушение же элементов композита, обусловленное сдвиговыми процессами (разрушение межфазовых границ раздела, вытягивание волокон из матрицы), сопровождается длинными сигналами АЭ. В нашем случае в качестве критерия относительной длины сигнала можно взять отношение двух измеряемых параметров АЭ сигнала - числа осцилляций 8 в сигнале к его максимальной амплитуде А в мВ на выходе канала усиления. Можно сделать еще одно предположение, которое заключается в том, что в первую очередь в поверхностном [c.69]

Если и матрица, и волокно упруги, неэффективная длина б есть константа, зависящая от геометрии и свойств материала. Если материал матрицы вязкоупругий, сдвиговое напряжение вдоль границы раздела волокно — матрица релаксирует во времени, вызывая понижение осевого напряжения в волокне около разорванного конца (рис. 18). Имея в виду определение неэффективной длины б, видим, что б — возрастающая функция времени, причем скорость роста б зависит от свойств матрицы. Модель разрушения строится с учетом того, что рост неэффективных длин происходит как рост числа элементов материала, которые считаются разрушенными. Такой подход приводит к статистическому определению времени до разрушения при данной нагрузке. [c.289]

Дробление компонента, содержащего трещину (образование параллельных трещин нормального разрыва от действия о1у (90°) на рис. 8), и сдвиговое разрушение границы раздела (от Тху (90°)) становятся все более вероятными, когда этот компонент делается относительно более жестким. [c.414]

В работах [4, 5] установлено, что при чистом сжатии усталостная трещина распространяется вследствие продольного изгиба волокон. Такой тип разрушения является характерным для армированных волокнами композиционных материалов. При этом обычно имеет место макроскопическое сдвиговое разрушение полимерной матрицы или отслоение на границе раздела волокно - полимерная матрица. [c.141]

Очевидно, что в композиционных материалах с непрерывными волокнами граница раздела между прочными волокнами и слабой матрицей, а также тонкие прослойки матрицы между волокнами являются наиболее слабыми местами. При любой схеме нагружения, вызывающей возникновение сдвиговых напряжений в этих слабых местах, возможно сдвиговое разрушение материала. Общепризнано, что композиционные материалы с непрерывными волокнами обладают низкой прочностью при сдвиге по [c.119]

В композициях с короткими волокнами полимер является непрерывной фазой. Продольные растягивающие напряжения передаются на волокна через сдвиговые напряжения в матрице [3, 17, 39—50]. Сдвиговые напряжения, в матрице максимальны у концов волокон и постепенно уменьшаются до нуля к их середине. Растягивающие напряжения в волокнах равны нулю на концах и постепенно возрастают до постоянного значения в средней части волокна. Следовательно, участки волокон вблизи их концов несут значительно меньшую нагрузку, чем центральные участки. Сумма длин концевых участков волокна, необходимых для достижения максимального значения растягивающих напряжений в них, часто называется критической, или неэффективной длиной кр. так как концевые участки являются неэффективными в сопротивлении нагрузке. Другими словами, волокна должны иметь длину не менее, чем кр, чтобы напряжение растяжения в них достигало максимальных значений. Критическая длина волокна зависит от отношения модулей упругости обеих фаз, прочности сцепления между фазами, прочности при сдвиге матрицы и прочности при растяжении волокон. При высокой прочности адгезионной связи, когда разрушение происходит не по границе раздела, а по волокнам или матрице, и матрица разрушается пластически, критическая длина волокон равна [c.271]

Влияние прочности связи между компонентами на процессы разрушения композиционных материалов. Выше (разд. 2) была рассмотрена роль границ раздела в торможении трещин, а также отмечалось, что изменение прочности связи компонентов может приводить к качественному изменению развития процессов разрушения в композитах. В ряде работ ставились специальные эксперименты по уменьшению прочности связи между компонентами (например, путем термоциклирования образцов бороалюминия) с целью исследовать влияние сдвиговой прочности связи волокон и матрицы на прочность композиционного материала вдоль волокон [210, 211]. [c.43]

Устойчивость любого твердого тела к распространению трещин определяется механизмом поглощения энергии в вершине растущей трещины. В композитах поперечные растягивающие напряжения на конце растущей трещины могут вызвать отслаивание волокон от матрицы, а сдвиговые напряжения на границе раздела — распространение отслоенных участков вдоль волокон. При отслаивании затрачивается энергия, поскольку волокна должны перемещаться относительно матрицы. Кроме того, при дальнейшем нагружении до разрушения волокна могут разрываться в матрице вдали от плоскости распространяющейся трещины. Поэтому для армированных материалов характерны [c.13]

Разрушение металла при высоких температурах недостаточно изучено. Однако установлено, что деформация и разрушение при высоких температурах происходят по границам зерен. Это объясняется тем, что по границам зерен, содержащих большое количество дефектов (вакансий, дислокаций и т. д.), легко протекают диффузионные процессы. Когда напряжения отсутствуют, диффузионные перемещения пограничных атомов не имеют направленного характера. При наличии даже небольших напряжений передвижение атомов на границах зерен способствует ползучести металла и приводит к остаточной деформации вследствие перемещения одного зерна относительно другого вдоль поверхности их раздела. Такой механизм пластической деформации называется диффузионной пластичностью, в отличие от сдвиговой, по объему зерна, описанной нами ранее. [c.60]

Потенциальные возможности волокнистого композита в наибольшей степени проявляются при его нагружении в направлении волокон. В этом случае очень важен механизм передачи нагрузки от волокон к матрице и обратно. Существуют четыре возможных вида разрушения (1) разрыв волокна, (2) сдвиговое разрушение на границе раздела, (3) разрыв по границе раздела от растяжения и (4) разрыв матрицы. Полный микромеханиче-ский анализ напряжений должен предсказывать вид разрушения в данном композите и определять оптимальные свойства компонентов композита. [c.517]

На рис. 131 представлены микрофотографии, снятые в процессе растяжения на установке ИМАШ-5С-65 с поверхности образцов биметалла СтЗ + + Х18Н10Т, изготовленного горячей прокаткой и (для сравнения) непосредственным импульсным плакированием. Рис. 131, а иллюстрирует микростроение, возникающее в переходной зоне биметалла, полученного способом горячей прокатки и испытанного на растяжение в интервале температур 20—400° С со скоростью перемещения захвата 10 мм/мин. В данных условиях испытания как в материале основы, так и в плакирующем слое образуется внутризеренный сдвиговый микрорельеф, отражающий одинарное и множественное скольжение. Судя по изменению микрорельефа, в непосредственной близости от границы раздела слоев деформация распределена весьма неравномерно. Сдвиговый микрорельеф в науглероженной прослойке плакирующего слоя выражен наименее четко, что объясняется блокированием полос скольжения многочисленными дисперсными частицами. В обезугле-роженной зоне стали СтЗ происходит локализация пластической деформации,, сопровождающаяся образованием развитых полос скольжения. В этом участке с увеличением степени деформации образуются трещины, которые и приводят к разрушению композиции. [c.235]

Термообработка волокнистьгх КМ с алюминиевой матрицей приводит к уменьшению прочности и повышению модуля упругости, кроме того, прочность растет с понижением температуры нагрева заготовки. Преимущественным механизмом разрушения является сдвиговое разрушение Вдоль волокна, что свидетельствует о малой прочности границы раздела матрица—волокно. Волокнистые КМ с алюминиевой матрицей отличает высокая демпфирующая способность, что обеспечивает надежность и долговечность при работе в условиях сильных вибраций. [c.197]

Поскольку большинство полимерных композиций с короткими волокнами, распределенными хаотически, являются изотропными, их прочность при растяжении и сжатии должна быть примерно одинаковой. Однако, если все волокна ориентированы в направлении сжатия, то разрушение при сжатии наступит при меньшем напряжении, чем при растяжении. В материалах с низкой адгезионной прочностью сцепления волокон с матрицей при сжатии возможно продольное проскальзывание волокон, тогда как при растяжении поперечные силы, возникающие вследствие эффекта Пуассона, увеличивают прочность сцепления волокон с матрицей. При сжатии композиций с высокой адгезионной прочностью может быть реализована значительная часть их прочности при растяжении, однако при сжатии большая часть прикладываемой нагрузки выдерживает матрица, а так как волокна не являются непрерывными, локальные сдвиговые разрушения в матрице способствуют разрушению волокон при продольном изгибе с разрушением границы раздела волокон с матрицей и потерей усиливающего эффекта волокон. Аналогичная ситуация в однонаправленных волокнистых композициях при сжатии проанализирована теоретически и рассмотрена позднее. [c.99]

Хотя усталостная выносливость полимеров с высокой объемной долей непрерывных однонаправленных углеродных или борных волокон обычно достаточно высока, стойкость композиций разных типов с короткими волокнами к циклическим нагрузкам значительно меньше, так как менее устойчивая матрица в этом случае подвергается большим напряжениям. В матрице легко инициируются начальные повреждения, что приводит к нарушению целостности композиционного материала, хотя волокна остаются неповрежденными. Задолго до резкого падения жесткости материала его проницаемость для воды или водяных паров сильно возрастает. Граница раздела фаз особенно чувствительна к усталостному разрушению, так как сдвиговые напряжения на границе раздела меняют свое направление в каждом цикле, а по краям волокон наблюдается особенно высокий уровень концентрации сдвиговых напряжений. Возможно также, что в композиционных материалах как с хаотическим, так и с ориентированным распределением коротких волокон, концы волокон и слабые места границы раздела служат центрами зарождения усталостных трещин. [c.105]

В непосредственной близости от границы раздела слоев деформация распредел.ена весьма неравномерно сдвиговый микрорельеф в науглероженной прослойке плакирующего 9Л0Я выражен наименее четко, что объясняется блокированием полос скольжения многочисленными дисперсными частицами. В обезуглероженной зоне стали Ст. 3 происходит локализация пластической деформации, сопровождающаяся образованием развитых полос скольжения, в которых образуются трещины, приводящие к разрушению композиции. [c.138]

При температурах 600—1200° С условия протекания механизма деформации и разрушения изготовленной способом литого плакирования двухслойной стали Ст. 3 + Х18Н10Т наряду с взаимным деформационным влиянием в значительной мере контролируются процессами диффузионного взаимодействия изменяющего характер химической, структурной и механической неоднородности в зоне сопряжения слоев. В этом случае при 600—800° С наблюдается развитие межзеренного проска льзывания, наиболее активно проявляющегося в обезуглероженной зоне материала основы, а также локализации пластической деформации в узкой приграничной зоне вблизи поверхности раздела слоев биметалла. Интенсивное карбидообразование в участке аустенитной стали, непосредственно примыкающем к межслойной границе, способствует охрупчиванию и зарождению в нем микронадрывов, приводящих к развитию хрупких трещин. В слое основного металла происходит резкое ослабление сдвигового микрорельефа и обнаруживаются типичные признаки высокотемпературной деформации (образование складок, возникновение межкристаллических трещин, появление субструктуры, протекание рекристаллизации под напряжением.). [c.136]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...