Композит как механическая система

КОМПОЗИТ КАК МЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА [c.22]

Как было показано, прочность адгезионной связи на поверхности раздела графитовое (или борное) волокно — смола зависит от многих факторов. Такие характеристики волокон, как удельная поверхность, поверхностная энергия (смачиваемость и химическая активность), размер кристаллитов графита и их ориентация (модуль), в значительной мере определяют прочность адгезионного соединения. Однако количественная взаимосвязь между химической активностью или смачиваемостью поверхности волокна и механическими свойствами композита, такими, как прочность на сдвиг или изгиб, не установлена. Согласно результатам исследований, прочность адгезионной связи на поверхности раздела в композите обратно пропорциональна размеру кристаллитов графита на поверхности волокна, и для любой данной системы увеличение удельной поверхности волокон приводит к повышению прочности композита на сдвиг. [c.270]

Даже в простейшем случае двух исходных материалов — арматуры одного сорта и связующего — композит является по крайней мере трехфазной системой, так как в результате физико-химических реакций на границе раздела исходных элементов композиции образуется адгезионная прослойка, обладающая отличными от арматуры и связующего физико-механическими свойствами. При этом соображения общего характера, подтверждаемые результатами физико-химических исследований, в частности электронным микрофотографированием (см. [52, 55]), позволяют сделать вывод о том, что адгезионный слой также является весьма сложной, неоднородной и неупорядоченной многофазной системой. [c.14]

Как с очевидностью следует из предыдущего обсуждения, су-щест>вование чисто механической связи маловероятно. В классификации уже указывалось, что механическая связь предполагает отсутствие какого бы то ни было химического взаимодействия. Однако слабые вандерваальсовы силы действуют между поверх-ностЯмй всех материалов, и, таким образом, вышеупомянутое условие никогда полностью не выполняется. Возможно, лучше было бы такое определение механической связи, в котором указывалось бы на преобладание механического взаимодействия. Композит медь —окись алюминия является интересным примером системы, в которой сила химической связи непрерывно изменяется. Если окись меди отжигается в контакте с окисью алюминия при высокой температуре (например, при 923 К), то между ними образуется связь. В присутствии водорода окись меди восстанавливается вначале до насыщенного кислородом металла, а затем —до металла, в котором постепенно уменьшается количество растворенного кислорода. При этом химическая связь окиси алюминия с восстановленной медью ослабляется до тех пор, пока не остается только механическая связь с медью, свободной от кислорода. [c.82]

Как правило, экспериментальные значения свойств хорошо согласуются с представлениями об идеальной поверхности раздела. Значения модуля упругости подчиняются правилу смеск [48]. Из-аа ряда синергических эффектов прочность композитов алюминий—бор может на 20—30% превышать расчетные значения [42, 81]. Однако лишь несколько исследователей проводили структурный анализ [5, 32, 82]. Блюхер и др. [5], исследуя поверхность раздела в композите алюминий—бор после изготовления, не обнаружили на ней следов взаимодействия (рис. И). В композите А17075—бор Свенсон и Хэнкок [82], а также Хэнкок [32] наблюдали четкие поверхности раздела, на которых отсутствовали микропоры, но имела место сегрегация выделений (она наблюдалась и на границах зерен в матрице). В непосредственной близости от границ зерен в матрице располагались зоны, свободные от выделений у поверхностей раздела они отсутствовали [82]. Субструктура поверхностей раздела в системах тугоплавкий металл — карбид металла исследована сравнительно мало это направление развивается медленнее, чем исследование механических свойств [9, 21, 55—57, 60, 63—65]. [c.245]

В первой главе обоснована необходимость вероятностного описания реальных структур композитов, приведены определяющие соотношения для пьезоэлектрических и пьезомагнитных материалов. В рамках структурнофеноменологического подхода композит рассматривается как система взаимодействующих друг с другом элементов структуры однородные физико-механические свойства элементов структуры задаются с помощью общепринятых в механике феноменологических уравнений и критериев, а эффективные свойства композита вычисляются из решений краевых задач для уравнений механики с кусочно-постоянными быстро осциллирующими коэффициентами. Представлена постановка краевой задачи пьезомеханики для структурно неоднородного тела с пьезоактивными элементами структуры и определены этапы ее решения на основе двухуровневой иерархической модели. [c.5]

Во втором случае композит рассматривается как система взаимодействующих друг с другом элементов структуры, например, в рамках структурно-феноменологического подхода [7, 10, 25, 31, 33, 34], особенность которого в том, что однородные физико-механические свойства элементов структуры задаются с помощью общепринятых в механике феноменологических уравнений и критериев, а эффективные свойства композита вычисляются из решений краевых задач для уравнений механики с кусочно-постоянными быстро осциллирующими коэффициентами. Подход дает возможность не только прогнозировать эффективные физикомеханические свойства, например упругие, пьезомеханические, диэлектрические и магнитные проницаемости пьезокомпозита, но и рассчитывать в элементах структуры неоднородные поля напряжений и деформаций, поля электрической индукции и напряженности, моделировать деформирование и разрушение композита как многостадийный процесс, включающий в себя стадии упругого, упруго-пластического, вязко-упругого и закрити-ческого деформирования, а также процессы когезионного и адгезионного разрушений элементов структуры [1, 21]. Структурный подход позволяет исследовать влияние параметров структуры на эффективные физикомеханические свойства композитов с целью создания материалов с заранее заданным комплексом свойств. [c.7]

В композитах с большим содержанием твердой фазы матрица находится в условиях механического стеснения. Величина его неизвестна II подчиняется сложной зависимости, но она есть функция отношения расстояния между частицами к их дйаметру [8, 10]. Поведение такого рода систем подразделяют на две категории в зависимости от того, претерпевают или нет сами частицы пластическую деформацию перед разрушением [6]. Жесткие поверхности твердых частиц ограничивают деформацию более мягкой матрицы. В отсутствие релаксации возникают мощные концентрацип напряжений. С ростом нагрузки, когда гидростатическая составляющая напряжения превысит приблизительно в 3—3,5 раза предел текучести нестесненной матрицы, обычно наступает разрушение. Трещины возникают на границах фаз, в твердых частицах и катастрофически быстро распространяются. Подобное поведение типично для цементированных карбидных материалов и керметов, в которых содержание твердой фазы велико и нагрузка не способна деформировать твердые частицы карбида. При этом предел текучести композиции пропорционален величине, обратной корню квадратному из расстояния между частицами [8]. С ростом последнего облегчается пластическая деформация в связке, она способствует нагруженпю карбидных частиц [7, 8]. Данное поведение характерно для сплавов УС—Со, однако в известных твердых сплавах частицы карбидов играют небольшую роль в пластической деформации — композит разрушается прежде, чем они могут быть существенно нагружены. Иная картина наблюдается в системах с деформируемыми частицами, например — N1 — Н [7]. Твердая составляющая течет вместо того, чтобы разрушиться. Одновременная пластическая деформация обеих фаз приводит к заметной пластичности материала. [c.190]

В электротехнике распространены обмотки всевозможной формы, в которых провод намотан так, что образуется некое массивное тело. Такие обмотки есть в статоре генератора автомобиля (да и в роторе), в больших промышленных электромагнитах и в магнитных системах установок Токамак для управляемого термоядерного синтеза — примеров множество. Сочетание токопровода и изоляции образует периодический композит, и одной из главных нагрузок для него является пондеромоторная магнитная сила. Рассчитывая деформации и механические напряжения в обмотке, начинают с определения магнитных сил. Поскольку распределение токов задано известной геометрией проводов, достаточно интегрирования по формуле Био-Савара (4.3). Термин магнитоупругость при этом неуместен, так как задачи магнитостатики и упругости решаются раздельно. [c.334]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...