Материалы композиционные механические свойств

К группе трансверсально-изотропных композиционных материалов относят материалы, физико-механические свойства которых изотропны в плоскости листа и анизотропны по толщине. Напряженно-деформированное состояние трансверсально-изотропной среды описывается пятью упругими постоянными. Характерной особенностью данных материалов является то, что армирование производится укладкой изотропных или анизотропных слоев. [c.6]

Композиционные материалы на основе никеля являются жаропрочными материалами. Физико-механические свойства некоторых композиционных материалов приведены в табл. 10.10. [c.282]

СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.192]

Таблица 3.32. Механические свойства волокон, проволоки и нитевидных кристаллов для армирования композиционных высокопрочных и высокомодульных материалов [14, 15, 24]

Материалы на основе полиамидов. Широкое применение в различных узлах трения находят антифрикционные композиционные материалы на основе полиамидов. Полиамиды благодаря наличию в основной полимерной цепи амидных фупп - NH- O- и, как следствие этого, сильных межмолекулярных связей отличаются от большинства промышленных полимеров высокими механическими свойствами, жесткостью, твердостью и стойкостью к ударным нагрузкам, повышенной усталостной прочностью и радиационной стойкостью. [c.30]

Структурные элементы. Разнообразие структурных схем армирования и существенные различия в принципах построения армирующего каркаса даже в пределах одного класса композиционных материалов обусловливают трудности разработки расчетных моделей упругих свойств материала. Исследования отечественных и зарубежных авторов но этим материалам содержат, как правило, частичную информацию о технологии их изготовления и некоторых физико-механических свойствах. Расчет упругих характеристик отдельных видов материалов приведен в работах [36, 39—44,79,86,89, 100, 122]. Обобщение некоторых методов расчета изложено в работе [25]. [c.48]

Модельные материалы. Схемы армирования композиционных материалов, структуры которых образованы системой двух нитей, более разнообразны, чем схемы других классов рассматриваемых материалов. Естественно, что экспериментальные исследования механических свойств материалов, со всеми вариантами схем армирования невозможны, и в этом нет необходимости. Для проверки теоретических зависимостей, описывающих упругие характеристики этого класса материалов, достаточно исследовать материалы с наиболее типичными схемами армирования. При этом важно оценить возможность использования теоретических зависимостей в широком диапазоне изменения свойств армирующих волокон и структурных параметров — степени искривления волокон основы (угла наклона к оси 1), [c.98]

Характерные свойства основных типов графитовых нитей, используемых в- производстве многонаправленных композиционных материалов, приведены в табл. 6.1. Для получения высоких механических свойств материала обычно применяют высокопрочные и высокомодульные волокна в случае обеспечения более низкой теплопроводности можно использовать низкомодульные волокна. Высокомодульные волокна обусловливают высокую теплопроводность, плотность и наиболее низкое температурное расширение. Выбор самого подходящего типа волокон в каждом конкретном случае следует рассматривать как самостоятельную задачу проектирования [109]. [c.167]

В настоящее время широкое применение в качестве основного конструкционного материала получили неметаллические материалы. Поэтому стал актуальным вопрос об изучении их прочностных свойств и надежности. Для решения этого вопроса были разработаны методики исследования и соответствующие им испытательные установки. Ниже приводится описание одной из таких установок, предназначенной для исследования механических свойств неметаллических материалов, в том числе композиционных, при растяжении, сжатии и изгибе в воздушной среде с нагревом до 600 К и охлаждением до 200 К. [c.166]

На основе теорий, рассматривающих механическое поведение композита в целом, можно получить близкое к действительности описание связи напряжений с деформациями в композиционном материале в том случае, когда отношение наибольшего характерного размера структуры к наименьшему характерному размеру неоднородности деформации достаточно мало по сравнению с единицей. Самые элементарные сведения о механическом поведении композита в целом находятся путем осреднения перемещений, напряжений и деформаций по представительному объему. Простейшая теория для таких осредненных параметров связывает средние напряжения со средними деформациями при помощи так называемых эффективных упругих постоянных. В этой теории, которая называется теорией эффективных модулей , механические свойства композита отождествляются со свойствами некоторой однородной, но, вообще говоря, анизотропной среды, эффективные модули которой определяются через упругие модули компонентов композита и параметры, характеризующие его структуру. [c.355]

В первом томе собраны сведения о физико-химических процессах, протекающих на поверхности раздела в металлических композиционных материалах. Рассмотрено механическое поведение, роль поверхности раздела в процессах разрушения и ее влияние на основные механические свойства. [c.295]

Композиционные материалы появились в природе вследствие эволюции органических материалов. Многие машиностроительные материалы представляют собой тот или иной вид композиционных материалов. Для получения более высоких физико-механических свойств полимеров термопласты и термореактивные полимеры, применяемые в химической промышленности, упрочняют армиру-юп] ими наполнителями. [c.309]

Появление армированных полимеров объясняется в основном человеческой любознательностью и постоянным поиском материалов, обладающих более высокими физико-механическими и химическими свойствами. Достаточно только внимательно посмотреть на растительные и животные вещества, имеющиеся на земле, чтобы увидеть, что это армированные материалы композиционные материалы уже давно используются самой природой. Кость, волосы, ногти на пальцах являются примерами тех же самых материалов. [c.309]

Требования, предъявляемые к сварочным электродам и к электрическим контактам, очень близки (высокая тепло- и электропроводность и хорошие механические свойства при повышенных температурах), поэтому и применяемые материалы для сварочных электродов II электрических контактов аналогичны. В табл. 4 приведены наиболее популярные композиционные материалы, используемые при сварке. [c.437]

Если волокна хрупкие и обладают разбросом по прочности, или если они разрывны, то механические свойства связующего становятся важными и их определение существенно для построения моделей разрушения композиционных материалов. В свете этих замечаний здесь будут обсуждены некоторые механические свойства трех типичных связующих. [c.280]

Статьи, заключенные в данный сборник, содержат результаты исследований, выполненных за последние годы в области изучения микроструктурных особенностей деформационных процессов и разрушения в поликристаллических металлических материалах (в том числе композиционных) в условиях теплового и механического воздействия. При проведении исследований использованы методы качественной и количественной тепловой микроскопии в сочетании с другими физическими методами. В ряде работ содержатся сведения о методиках и аппаратуре, применяемых для получения прямых экспериментальных данных об изменениях микростроения и уровня механических свойств изучаемых материалов. Значительное внимание в сборнике уделено изучению микроструктурных особенностей развития пластической деформации сталей и сплавов, биметаллических композиций и сварных соединений при тепловом воздействии в условиях статического и циклического нагружения. [c.4]

Механические свойства композиционных материалов существенно зависят от свойств армирующего компонента матрицы, количества упрочнителя, способа его укладки, ориентации волокон, проволоки и усов в матрице. [c.37]

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.5]

Структура, взаимодействие компонентов и механические свойства композиционных материалов в значительной мере зависят от методов и режимов их изготовления [54]. Так, например, ири изготовлении композиции по режимам, характеризующимся отклонением параметров процесса от оптимальных в сторону снижения температуры, давления и сокращения времени выдержки, реализуется лишь начальная стадия физико-химического взаимодействия компонентов механизм разрушения полученного композиционного материала определяется в этом случае прочностью связи матрицы с волокном. Материал ири нагружении разрушается за счет накопления трещин на границе матрица—волокно и последующего раздельного разрыва частично связанного пучка армирующих волокон и матрицы. Разрыв какого-либо волокна приводит обычно к отслоению его от матрицы, вследствие чего в процессе дальнейших испытаний данное волокно не несет нагрузки. При таком механизме матрица разрушается с образованием воронок вокруг индивидуальных волокон или их комплексов зона разрушения матрицы обычно локализована в плоскости, перпендикулярной к направлению нагрузки волокна выдернуты из матрицы на значительную длину, область разрывов отдельных волокон распределена вдоль оси образца. Такой материал характеризуется высокой ударной вязкостью, сравнительно невысокой прочностью ири растяжении, низкими значениями циклической прочности, прочности при сдвиге, сжатии, изгибе, кручении и т. д. [c.10]

Композиционные материалы являются гетерогенными системами которые состоят из нескольких фаз различной природы. Термодинамическая нестабильность большинства композиционных материалов приводит к межфазному взаимодействию компонентов как в процессе изготовления, так и в условиях эксплуатации. Некоторое взаимодействие на поверхностях раздела в композиционных материалах необходимо, так как через них осуществляется связь между составляющими композиции и передача напряжений. Однако интенсивное взаимодействие приводит к взаимному растворению компонентов, возникновению промежуточных фаз, которые во многих случаях образуют хрупкие зоны, ускоряющие появление трещин в волокне и оказывающие влияние на уровень механических свойств композиционного материала. Это вызывает необходимость детального изучения вопросов, связанных с взаимодействием матрицы и волокон при повышенных температурах. [c.29]

Механические свойства композиционных материалов однонаправленной структуры на полимерной матрице [12, 13) [c.61]

Механические свойства композиционных материалов однонаправленной структуры на металлической матрице [5, 13, 14, 24] [c.61]

Полиамиды имеют довольно низкий коэффициент трения и по этому показателю уступают только фторопласту и полиформальдегиду, однако по износостойкости и несущей способности превосходят их. Для улучшения прочностных свойств полиамиды армируют, а для снижения коэффициента трения и интенсивности изнашивания наполняют твердыми смазочными материалами (фафит, M0S2, кокс и др.). В табл. 1.9 приведены состав и физико-механические свойства композиционных материалов на основе полиамидов [14 . [c.30]

Изменяя строение молекул вещества, уменьшая или увеличивая длину молекулярной цепи, можно получить бесконечное количество веществ с разнообразными свойствами. Это дает возможность модифицировать полимер и получить несчетное количество новых материалов — композиционных полимеров, которые сочетают в себе комплекс весьма ценных физико-механических свойств. При создании полимерных композиций весьма важно получить однородную смесь, что положительно действует на их свойства. Например, введение в полимер пластификатора (низкомолекулярного вещества) улучшает пе-рерабатываемость полимеров и комплекс их свойств. [c.64]

Изложены основы получения конденсированных в вакууме композиционных фольг (пленок) материалов в виде металлов и сплавов с высокими механическими сЬойствами. Рассмотрены структура, механические свойства, особенности деформации и разрушения металлических фолы. Описана методика исследования комплекса механических свойств объектов толщиной 1—100 мкм. Показана возможность применения высокопрочных пленочных материалов в качестве защитных покрытий для повышения износостойкости и усталостной прочности металлических изделий. [c.52]

Двукратное увеличение межслой-нон прочности при сдвиге эпоксифе-нольных углепластиков достигается травлением углеродных волокон концентрированном азотной кислотой в течение 30 мин [20]. Прочность при растяжении в трансверсальном направлении углепластиков вследствие обработки волокон в азотной кислоте возрастает в 1.6 раза. Некоторое улучшение этих характеристик в слоистых стеклопластиках достигается также за счет пспольчЗования волокон некруглого поперечного сечения — эллипсоидных, ромбовидных, треугольных и др. Изменение формы углеродных волокон не оказывает заметного влияния на механические свойства углепластиков. Указанный метод приводит лишь к некоторому улучшению трансверсальных и сдвиговых свойств композиционных материалов, но не решает проблемы. Вследствие слоистой структуры в материале сохраняются плоскости, через которые напряжения передаются низкомодульным и низкопрочным связующим, что не исключает опасности преждевременного их разрушения. Особенно это относится к материалам, воспринимающим в конструкциях сдвиговую и трансверсальную нагрузку в условиях повышенных температур. [c.9]

Композиционные материалы на основе системы двух нитей целесообразно изготовлять из различных по механическим свойствам армирующих волокон. Высокомодульнь]е углеродные или борные волокна могут быть расположены в направлении утка и частично в направлении основы. Арматуру, искривленную в направлении основы, изготовляют из стекловолокна. При таком комбинировании разных волокон можно значительно повысить жесткость и прочность в направлении основы и утка без заметного снижения прочности на отрыв в трансверсальном направлении и сопротивляемости сдвигу. Хороший эффект в повышении монолитности и надежности таких структур достигается также за счет модифицирования волокон 34]. [c.12]

В настоящее время накоплен большой опыт по испытанию композиционных материалов. Созданы различные разрушающие [78] и неразрушающие 46] методы определения механических свойств. При корректной постановке эксперимента и иравилышм выборе геометрических размеров образцов разрушающие м неразрушающие методы позволяют получать весьма близкие ио значениям механические характеристики на некоторых тниах анизотропных материалов 46]. Необоснованный выбор схемы нагружения и параметров образца может привести к несопоставимым значениям характеристик, полученных на одних и тех же материалах одними и темн же разрушающими методами 112, 26, 84, 93]. Это объясняется прежде всего тем, что не все разрушающие методы достаточно изучены . многие методы разработаны для изучения свойств изотропных материалов, позже перенесены на исследования пластмасс, а затем распространены на композиционные материалы. Естественно, они не учитывают особенностей структуры и свойств композиционных материалов, что приводит к результатам, которые невозможно повторить, а часто соио-ставнть даже при таких видах нагружения, как испытание на растяжение, сжатие п изгиб. Испытание на сдвиг композиционных материалов изучено мало [78, 119]. [c.26]

Феноменологическое исследование механических свойств композиционных материалов может быть проведено двумя путями. Первый основан на рассмотрении армирующего материала как конструкции и учитывает реальную структуру композиции. В этом случае задача состоит в установлении зависимостей между усредненными напряжениями и деформациями. Второй путь основан на рассмотрении армированных материалов как квазноднородных сред и использовании традиционных для механики твердых деформируемых тел средств и методов их описания. Краткая схема аналитического расчета упругих констант композиционного материала методом разложения тензоров жесткости и податливости в ряд по объемным коэффициентам армирования приведена в монографии [60, 83]. Установлено, что при малом содержании арматуры можно ограничиться решением задачи для отдельного волокна, находящегося в бесконечной по объему матрице. Однако такой подход заведомо приводит к грубым погрешностям при расчете упругих характеристик пространственно армированных материалов, объем которых заполнен арматурой на 40—70 %. К тому же следует учесть, что пространственное расположение волокон в этих материалах приводит к росту трудностей при решении задачи теории упругости по определению напряженно-деформированного состояния в многосвязанной области матрица—волокно. Коэффициент армирования при этом входит в расчетные выражения нелинейно, что приводит к очередным трудностям реализации метода разложения упругих констант материала по концентрациям его компонентов. [c.55]

Свойства углерод-углеродных материалов 30 с высокой плотностью (табл. 6.22) представляют практический интерес. Данные получены на композиционных материалах, изготовленных из тканых каркасов на основе высокопрочных и высокомодульных волокон типа Т-50. Распределение волокон по направлениям х, у, г составляло 1 1 3 плотность каркаса — 0,75 г/см . В качестве исходной матрицы служил каменноугольный пек. Пропитки и уплотнение осуществлялись методом высокого давления за четыре цикла карбонизации и графитизации при давлении 103,4 МПа и 650 °С, затем графитиза-ция при 2650°С. Композиционные материалы имеют высокие механические свойства при растяжении и ежа- [c.188]

Модули упругости и прочности в направлении основного армирования для углепластиков на основе волокон, вискеризованных из аэрозоля, существенно превышают значения аналогичных характеристик углепластиков на основе волокон, вискеризованных из газовой фазы, что является следствием значительного расхождения в механических свойствах используемой арматуры и ее содержании в композиционных материалах. Модули упругости углеродных волокон, применяемых для вискеризации из аэрозоля, достигают порядка 300 ГПа, прочность при растяжении —1500 МПа, модуль упругости волокон, используемых для вискеризации из газовой фазы, — 200 ГПа, прочность 1800 МПа. [c.209]

Механические свойства композиционных материалов и их составных частей меняются под влиянием окружающей среды и химического старения, особенно при изменении температуры н под действием воды (водяных паров) на полимерные композиты (см., например, Фрид [33], Стил [111], Цай [118]). Такие эффекты часто необратимы и приводят к изменению свойств материала со временем. Мы интересуемся здесь только способом, которым можно учесть эти влияния в определяющих уравнениях вязко-упругого материала. Детальное обсуждение физического и химического механизмов, приводящих к подобным изменениям, а также математическое их описание остаются вне рамок настоящей главы. [c.129]

В настоящей главе мы в общих чертах наметим теорию больших деформаций материалов, состоящих из жестких волокон и матрицы из более податливого материала, таких, например, как резина, армированная нейлоновыми нитями, или пластичный алюминий, армированный жесткими металлическими волокнами. Нашей целью не является определение механических свойств композита по известным свойствам его компонентов, мы также не будем заниматься другими важными проблемами, в которых необходимо отличать частицы материала матрицы от частиц волокон вместо этого мы постараемся найти механическое поведение композиционного материала в целом, рассматривая его как сплошную среду, свойства которой определяются из макроопыта. [c.288]

Книга посвящена рассмотрению результатов изучения поверхности раздела упрочнитель — полимерная матрица в композиционных материалах волокнистого строения. В ней подробно обсуждаются проблемы, которые были только затронуты в книге Современные композиционные материалы . Среди них такие, как химия поверхности армирующих волокон, природа связи на поверхности раздела, роль различных обработок поверхности волокон (в основном силановыми аппретами) в формировании границы раздела полимер — минеральные волокна, механизм передачи напряжений через поверхность раздела, влияние начальных термических напряжений на механические свойства композитов, стабильность композитов при воздействии влаги. [c.5]

Почти все известные термопласты в сочетании с упрочняющими волокнами применяются в деталях, изготовляемых различными методами. При этом назначение детали, требования к ее внешнему виду, условия эксплуатации, а также экономичность и механические свойства оказывают решающее влияние на выбор материалов матриц. Например, термореактивные смолы используют в основном для тех деталей кузова, которые требуют окраски в готовом виде. Термопласты в большей степени склонны к пигментации, поэтому их применяют в формованных деталях, внешнему виду которых придается важное значение. Улучшение физических характеристик деталей из термопластов, изготовляемых методом иижекционного прессования, обычно достигается путем добавления в матрицу умеренного количества волокна-упрочнителя. В случае применения формования прессованием для упрочненных полиэфирных смол показана возможность производства крупных партий деталей больших размеров при сравнительно невысоких затратах. Например, отдельные детали кузова из композиционного материала автомобиля Шевроле Корвет имели размеры 1,8 X 3,0 м при массе около 24 кг. [c.13]

Борные волокна позволили получить первый истинно композиционный материал для авиационно-космической техники. Преимущества борных волокон состоят не только в том, что они обладают высокими показателями удельных механических свойств, но и в том, что их использование возможно в сочетании как со связующими, ранее разработанными для стеклопластиков, так и с алюминием. Поскольку авиационные конструкции обычно проектируются с учетом требований как по жесткости, так и по прочности, композиционные материалы на основе борных волокон эффективнее использовать в тех агрегатах, в которых малые деформации должны сочетаться с высокой прочностью. Борное волокно пока еще относительно дорогой материал, хотя его стоимость не столь велика, как указывается в некоторых источниках. Пауэрс [16], например, считает, что цена борного волокна до некоторой степени зависит от уровня цен и технологии получения других волокон. Относительно высокий спрос и усовершенствование процессов изготовления могли бы обеспечить снижение цены на борное волокно до 110 доллар/кг. [c.46]

Первоначальные эксперименты но определению прочностных свойств были направлены на решение основной задачи исследования прочности как функции объема волокон, ориентации волокон и механических свойств составляющих материалов. Поэтому эти эксперименты проводились на стайдартных испытательных машинах с постоянной скоростью деформации. Только позднее были введены изменения в условия нагружения. Стали осуществляться усталостные испытания, испытания на длительную прочность, влияние скорости деформации и ударные эксперименты. Причина введения в программу таких испытаний очевидна. Так как элементы конструкций, сделанные из композиционных материалов, должны при эксплуатации противостоять различным условиям нагружения, и не всегда ясно, как интерполировать прочностные свойства, полученные в одних условиях эксперимента, на другие случаи. [c.268]

В разделах, посвященных физико-механическим свойствам твердых тел и пленок, дано целостное изложение теории деформационных и прочностных свойств не только кристаллических и поли-кристаллических тел, но и стекол, полимеров и композиционных материалов, получивших широкое применение в РЭА и ЭВА. В них освещена также физика процессов образования тонких пленок, природа адгезии, физика процессов, контролирующих механическую стабильность и надежность пленок и адгезионных соединений. Вообще все разделы книги построены по схеме физическая природа тех или иных свойств твердых тел — физические принципы работы яриборов, использующих эти свойства, — области применения и [c.3]

При реализации указанного механизма разрушения формируется развитая щеповидная поверхность излома, образованная совокупностью зон разрушения отдельных волокон или их комплексов и зон разрушения по границе раздела компонентов в этом случае область разрушения матрицы и волокна растянута вдоль оси образца. Композиционный материал в таком состоянии обладает оптимальными механическими свойствами, однако его ударная вязкость может быть несколько ниже, чем у материалов, полученных по режимам ниже оптимальных. [c.11]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...