Прочность слоистых пластин

Рис. 7.9. Влияние времени выдержки в воде на прочность слоистой пластины из полиэфирной смолы, армированной тканью из ровницы ф растяжение О изгиб сжатие.

ПРОЧНОСТЬ СЛОИСТЫХ ПЛАСТИН 217 [c.217]

ПРОЧНОСТЬ СЛОИСТЫХ ПЛАСТИН [c.217]

При рассмотрении прочности слоистой пластины положим, что слои являются однородными и ортотропными и что для каждого слоя подходит закон разрушения ортотропных пластин. Разрушение начинается с наиболее слабого слоя. После разрушения слой уже не может нести нагрузку, что приводит к изменению распределения напряжений. Таким образом, разрушение постепенно прогрессирует до наступления полного разрушения. [c.217]

Рис 7.16. Схема алгоритма прочности слоистой пластины и ее деформаций при действии нагрузки (L—показатель нагрузки). [c.218]

На рис. 5.30 приведены результаты экспериментальных исследований Мак-Аби, Хмуры и др. [5.29], полученные на полиэфирных слоистых пластинах, армированных стеклотканью с атласным переплетением. По оси ординат отложен предел прочности при растяжении а, а по оси абсцисс — величина а, представляющая собой отношение интервала времени, протекшего с момента нагружения до разрушения, к деформации, возникающей при разрушении. Это отношение можно рассматривать как величину, обратную средней скорости деформации. При малых значениях величины а [c.131]

На рис. 6.49 приведены результаты испытаний на усталость при действии пульсирующей растягивающей нагрузки [6.41]. Испытания проводились на слоистых пластинах, матрицей у которых являлась полиэфирная смола. В качестве армирующих элементов использовалась стеклоткань с атласным переплетением и стеклоткань из ровницы. Результаты испытаний на усталостный изгиб, проведенные на одинаковых образцах, показаны на рис. 6.50 [6.41]. В рассматриваемом случае отношение прочностей получается несколько выше соответствующего отношения, полученного при проведении испытаний на пульсирующее растяжение. [c.190]

Пример результатов испытаний слоистых пластин из полиэфирной смолы, армированной матами из рубленого стекловолокна, приведен на рис. 6.34. В рассматриваемом случае зависимость напряжения от 1п N оказывается почти линейной. На основании результатов испытаний составлена табл. 6.7, в которой даны тип упрочняющего волокна, его конфигурация, усталостная прочность композита и отношение усталостной прочности к статическому пределу прочности. [c.190]

Объемное содержание стекловолокна в материале У/=60%. На рис. 6.54 приведены результаты испытаний на усталость при пульсирующем растяжении. Из приведенных данных видно, что с увеличением угла, образованного основным направлением волокна и направлением приложения нагрузки, прочность материала падает. Здесь следует отметить экспериментальные исследования Эндо и др. [6.50], которые использовали слоистые пластины из полиэфирной смолы, упрочненные стеклотканью с атласным переплетением. В ходе исследований менялся угол между основным направлением волокна и направлением изгиба, было установлено, что процесс развития усталости зависит от указанного угла. На рис. 6.55 приведены результаты испытаний на усталостное растяжение при пульсирующей нагрузке [6.41]. Испытания проводились на слоистых пластинах, состоявших из полиэфирной смолы и стеклоткани из ровницы. Из приведенных данных видно, какое влияние на получаемые результаты оказывает среда проведения испытаний. Интересно отметить, что [c.194]

На рис. 7.5 приведены результаты экспериментальных исследований, полученные для слоистых пластин из полиэфирной смолы, армированной стеклотканью с атласным переплетением, при различном содержании стекловолокна. В качестве концентратора напряжений использовалось круглое отверстие. В ходе исследований определялись статический предел прочности при растяжении и усталостная прочность при пульсирующем растяжении (2-10 ). Полученные результаты показали, что с увеличением содержания волокна е [c.205]

В табл. 7.2 и 7.3 в качестве примера приведены результаты исследований разбросов предела прочности при растяжении, а также разброса содержания волокна в слоистых пластинах, изготовленных из полиэфирной смолы и матов [c.213]

На рис. 132 приведены зависимости усталостной прочности слоистых материалов от величины пористости на границах компонентов, соответствующие кривым усталости, построенным на рис. 130. Полученные зависимости совпадают качественно с имеющимися экспериментальными и теоретическими оценками (см. рис. 122) [2]. Расчетные кривые усталости не всегда сопоставимы с экспериментальными, так как процесс усталостного разрушения имитируется на ЭВМ в предположении постоянства амплитуды нагрузки, а экспериментальные данные по усталостной прочности плоских образцов получены в условиях постоянства амплитуды деформаций [2], Однако сопоставление результатов испытания на усталость отдельных стальных пластинок и пакетов из этих пластин, полученных сваркой взрывом, с расчетными кривыми усталости для различных значений пористости (см. рис. 131) показывает, что расчетные кривые располагаются между кривыми усталости отдельных пластин и слоистого материала. Принимая во внимание такие факторы, как упрочнение и возможные структурные изменения в компонентах в процессе сварки взрывом и последующей термообработки, сопоставление расчетных кривых с имеющимися экспериментальными данными показывает, что предложенный подход в целом позволит прогнозировать усталостные свойства композитов с учетом состояния поверхностей раздела между компонентами. [c.246]

Гофрированные пластины и оболочки могут соединяться со слоистыми панелями, что приводит к получению большей жесткости и прочности, характерных для толстых сечений, без чрезмерного возрастания массы. [c.281]

Применение слоистых материалов, биметаллических пластин, клеевых соединений и т. п. в различных конструкциях, подверженных воздействию импульсных нагрузок, определяет интерес к исследованию прочности таких соединений. [c.225]

На рис. 6.2 приведены результаты испытаний слоистых полиэфирных пластин, армированных стекловолокном, полученные при проведении испытаний на машине с вертикально падающим грузом. По оси абсцисс отложено содержание стекловолокна в композиционном материале, а по оси ординат — отношение ударной прочности при растяжении к статической прочности при растяжении. При проведении исследований скорость удара изменялась в диапазоне от 2,8 до 5,42 м/с. При этом отношение пределов прочности составляло 1,4—1,6. Таким образом, можно видеть, что предел прочности при ударном нагружении оказывается выше предела прочности при статическом нагружении. На рис. 6.3 проводится сравнение картин разрушения экспериментальных образцов при действии статических и динамических нагрузок для случаев армирования стеклотканью и стекломатом [c.147]

На практике тип разрушения не изменяется при критическом значении LjD. Наоборот, в достаточно широком интервале LjD наблюдается смешанный характер разрушения, в результате чего измеренная прочность не является ни истинной межслоевой прочностью при сдвиге, ни истинной прочностью при изгибе. Хотя не всегда пластины из композиционных материалов получают укладкой тонких листов предварительно пропитанных связующим волокон и, следовательно, термин межслоевая прочность не совсем точен, характер разрушения, показанный на рис. 2.58, является общим как для пластин истинно слоистых материалов, так и для материалов, получаемых методом намотки или мокрой укладки волокон. Сдвиговая прочность в других плоскостях, пе- [c.120]

Теория многослойных анизотропных композитных оболочек и пластин — динамично развивающийся раздел механики деформируемого твердого тела. Современная инженерная практика, выдвигая многочисленные сложные проблемы прочности, устойчивости, динамики слоистых тонкостенных элементов ответственных конструкций, активно стимулирует дальнейшую разработку этой теории. В последние десятилетия усилиями отечественных и зарубежных ученых в ее развитии — в создании и обосновании расчетных и экспериментальных методик определения тензоров эффективных жесткостей армированных сред, разработке и исследовании неклассических математических моделей деформирования тонко- [c.80]

В настоящей монографии сравнительному анализу результатов расчета слоистых оболочек и пластин на прочность и устойчивость уделяется значительное внимание. Результаты расчета напряженно-деформированного состояния и критических параметров устойчивости, определенные на основе установленных в параграфах 3.1—3.6 уравнений, сравниваются с результатами, полученными на основе уравнений классической теории, уравнений типа С.П. Тимошенко [43, 118, 121, 226, 265 и др. 1, уравнений, основанных на кинематической модели [c.81]

Локальная потеря устойчивости — основной вид разрушения при сжатии слоистых композитов с зонами расслоения. Когда слоистый композит с расслоением подвергается действию сжимающей нагрузки, в зонах расслоения наблюдается, как показано на рис. 3.48, локальная потеря устойчивости (выпучивание) [36]. Выпучивание обусловлено высокой концентрацией межслойного напряжения на фронте расслоения (вершине трещины) далее при возрастании нагрузки область выпучивания увеличивается до критического размера, после чего наступает общая потеря устойчивости нагружаемой пластины. Обычно это происходит при нагрузке, намного меньшей прочности при сжатии неповрежденного композита, или нагрузки общей потери устойчивости пластины. Существует несколько расчетных моделей, позволяющих прогнозировать рост зоны выпучивания и влияние различных параметров на распространение расслоения [36—38]. В этих моделях используется либо критерий прочности, либо критерий механики разрушения (скорость высвобождения энергии деформирования). Однако из-за сложности задачи, обусловленной такими факторами, как геометрия зоны расслоения, толщина композита после появления [c.182]

Стержни, пластины и оболочки, имеющие слоистую структуру, обычно набраны из материалов с существенно различными физико-механическими свойствами. Несущие слои из материалов высокой прочности и жесткости предназначены для восприятия основной части механической нагрузки. Связующие слои, служащие для образования монолитной конструкции, обеспечивают перераспределение усилий между несущими слоями. Еще одна группа слоев предназначена для защиты от тепловых, химических, радиационных и других нежелательных воздействий. Такое сочетание слоев позволяет обеспечить надежную работу систем в неблагоприятных условиях окружающей среды, создавать конструкции, сочетающие высокую прочность и жесткость с относительно малой массой. [c.7]

Под влаго- и водостойкостью диэлектрика понимают способность его выдерживать воздействие атмосферы, близкой к состоянию насыщения водяным паром, и (или) воздействие водяной среды без недопустимого ухудшения его свойств. Контролируемыми параметрами при такого рода испытаниях материала являются электрическая прочность пр, удельное объемное сопротивление р, сопротивление изоляции и внутреннее сопротивление Наряду с электрическими характеристиками определяют также влаго- и водопоглощение и набухание (ГОСТ 10315-75). Образцы для определения Епр, р, / из и Ri большинства твердых диэлектриков выполняют, как указано в 29.4. При испытании пластмасс (ГОСТ 4650-80) образцы изготавливают в форме диска диаметром (50 1) мм, толщиной (3 0,2) мм или, в случае листового и слоистого материалов, в форме квадратной пластины со стороной (50 1) мм, толщиной, равной толщине материала. Для стержней, прутков и труб длина образца берется равной (50+1) мм, диаметр не должен превышать 50 мм срез должен быть перпендикулярен оси. Если труба имеет диаметр больше 50 мм, то образцы вырезают из стенки трубы, при этом длина, ширина и толщина образца не должны превышать (50 1) мм. [c.418]

Рис. 5.32. Зэвисимость прочности при изгибе от скорости перемещения на грузки (слоистые пластины из поли эфирной смолы, армированные стекло матом и стеклотканью) / — пласт масса, армированная стеклотканью 2 — пластмасса, армированная стекло

При действии изгибающей нагрузки часто сначала происходит разрушение самого внешнего слоя. В дальнейшем разрушение распространяется внутрь материала. Тенденция аналогична случаю приложения растягивающей нагрузки. На рис. 5.32 приведены результаты исследований Киси, которые содержатся в сообщениях (5.291 и [5.32]. Согласно этим результатам, с возрастанием скорости происходит увеличение предела прочности при изгибе ств. Исследования проводились на полиэфирных слоистых пластинах, армированных как матами из рубленого стекловолокна, так и стеклотканью с полотняным переплетением. При низких скоростях изгиб в плоскостном направлении не отличался от изгиба в краевом направлении. При скоростях приложения нагрузки, для которых характерно возрастание прочности на изгиб, в плоскостном направлении прочность оказалась более значительной, чем в краевом. При малых скоростях приложения нагрузки разрушение, связанное с расслаиванием, оказывалось затрудненным. При больших же скоростях расслаивание возникало довольно легко. Полученные результаты указывают на то, что прочность рассмотренных материалов при ударных нагрузках оказывается больше, чем при статических, Снмамура [5.33], анализируя расчеты, проведенные [c.133]

Экспериментальные исследования Симамуры, проведенные на слоистых пластинах из полиэфирной смолы, упрочненных стекломатами, показали, что в диапазоне от —30°С до +32°С предел прочности на изгиб (of)w изменяется по формуле Oj)N = A—ВТ, где Т — абсолютная температура, коэффициенты Л, В определяются экспериментально и их значения зависят от числа циклов. На рис. 7.7 показано изменение усталостной прочности с изменением температуры. При построении этих зависимостей в качестве параметра использовалось число циклов. [c.208]

Рис, 7.12. Влияние времени пребывания / (месяцы) в атмосферных условиях на предел прочности на изгиб X слоистой пластины, изготовленной из полиэфирной смолы и стекловолокна I — осредненная зависимость 2—Флорида (США),, 3—Коти (Япония) [c.210]

Рис. 7.13. Зависимость вероятности не-разрушения Р от прочности на изгиб X слоистой пластины, составленной из пО лиэфирной смолы и стеклоткани.

Рис. 7.17. прочность ортотропиых слоистых пластин а—диаграмма напряжение-деформация б — влияние коэффициента ортотропного пакетирования слоев М (коэффициент М равен отношению суммарной толщины нечетных слоев к суммарной толщине четных слоев) / — теория 2 — эксперимент 3 — теория ячеек 4 — начальная жесткость 5 — конечная жесткость 6 — предельная прочность 7 — напряжение надлома. [c.220]

Качество гетинакса, как и других слоистых пластиков, находится в зависимости от степени отверждения смол и наличия остатков свободного фенола. На рис. 5-21 и 5-22 даяы графики, характеризующие стойкость разных слоистых пластиков (Против действия воды, а на рпс. 5-23 влияние tgo гетинакса на электрическую прочность вдоль слоев. Это влияние вызвано тем, что в гетинаксе, как и в других слоистых пластинах, наблюдается склонность к тепловому пробою. [c.206]

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]

Простейшие слоистые материалы состоят из связанных гомогенных изотропных пластин. При изготовлении этих материалов слабые плоскости можно располагать благоприятным образом — так, чтобы обеспечить высокую вязкость разрушения композита. Рассмотрим идеализированный слоистый материал, изображенный на рис. 25. Поле напряжений перед трещиной задается уравнением (2). На небольшом расстоянии перед вершиной трещины развиваются поперечные растягивающие напряжения 0 . Они, в сочетании со сдвиговыми напряжениями Хху (возникающими при любых зиачениях угла 0, кроме 0=0°), могут вызвать межслоевое разрушение. Маккартни и др. [24] изучали сопротивление развитию трещины слоистого материала из высокопрочной стали (203 кГ/мм ) для случаев низкой, средней и высокой прочности связи. Связь низкой прочности (3,5—7,0 кГ/мм ) обеспечивали с помощью эпоксидных смол, а также оловянного и свинцово-оловянного припоя, связь средней прочности (38—60 кГ/мм )—с помощью серебряного припоя, а высокопрочную связь (140 кГ/мм ) — путем диффузионной сварки слоев. Во всех случаях при испытании на ударную вязкость по Шарпи образцы разрушались лишь до первой плоскости соединения слоев. Остальная часть образца сильно деформировалась и расслаивалась по той же поверхности раздела, но не разрушалась. Сходные результаты получил и Эмбе-ри с сотр. [9]. Если прочность связи уступает прочности листов, то происходит торможение трещины. Ляйхтер [23], однако, установил, что охрупчивающая фаза, возникающая при использовании некоторых твердых припоев, может существенно снизить вязкость разрушения. [c.296]

Через этот образовавшийся при обжиге промежуточный слой передаются возникающие при нагрузках на-пр.яження. Слоистые композиционные материалы обладают ярко выраженной анизотропией свойств. Прочность таких композиционных материалов велика (достигает 500 МПа при испытании на изгиб). Поскольку такие композиционные материалы в большой степени анизотропны, прочность в направлении силы, приложенной перпендикулярно, значительно меньше, чем в параллельном иаправлепии. Эта же закономерность наблюдается и в отношении теплопроводности таких композиционных материалов. Их изготовляют путем поочередного складывания стопкой металлической (толщиной 0,1—0,9 мм) и керамической пластин. Пленка готовится пленочным литьем пластифицированных керамических масс. Далее стопки уплотняют прессованием, затем удаляют времен- [c.248]

Использование металлических пластин в любых инженерных конструкциях перспективно только в тех случаях, когда они улучшают какие-либо свойства или сочетания свойств, а также имеют более низкую стоимость по сравнению со стоимостью монолитного материала. При выборе металлических пластин для использования в слоистых материалах рассматриваются следующие свойства упругость, прочность, пластичность, вязкость разрушения, физические или химические свойства, такие, как плотность, тепло- и электропроводность, химическая активность или 11оррозионная стойкость. [c.61]

Экспериментальные исследования. В работе [139] экспериментально исследованы зависимости компонент тензоров поверхности прочности второго и четвертого рангов слоистого стеклопластика от угла укладки арматуры ф в случае плоского напряженного состояния. Образцы представляли собой квадратные пластины размером 40x40 (см), вырезанные из стеклопластика, изготовленного на базе связующих материалов ЭЦТ-1 и ЭФБ-3, армированных стеклонитью ВМПС 6-7, методом прессования с последующей термообработкой. Порядок чередования монослоев [c.78]

В этой главе рассмотрены вопросы численного интегрирования линейных и нелинейных краевых задач для систем обыкновенных дифференциальных уравнений, возникающих при исследовании прочности, устойчивости, свободных колебаний анизотропных слоистых композитных оболочек вращения после разделения угловой и меридиональной переменных. В предыдущих главах было показано, что корректный расчет таких оболочек и пластин в большинстве случаев требует привлечения неклассических дифференциальных уравнений повышенного порядка. Там же (см. параграфы 4.1, 4.4, 5.2, 6.2) отмечалась важная особенность таких уравнений — существование быстропеременных решений экспоненциального типа, имеющих ярко выраженный характер погранслоев и существенных лишь в малых окрестностях краевых закреплений, точек приложения сосредоточенных сил, мест резкого изменения геометрии конструкции и т.д. Стандартные схемы численного интегрирования краевых задач на таком классе дифференциальных уравнений малоэффективны — попытки их применения встречают принципиальные трудности, характер и формы проявления которых подробно обсуждались в параграфе 4.1 (см. также [136]). Добавим к этому замечание о закономерном характере данного явления — существование решений экспоненциального типа с чрезвычайно большим (по сравнению с длиной промежутка интегрирования) показателем изменяемости в неклассических математических моделях деформирования тонкостенных слоистых систем, дифференциальными уравнениями которых учитываются поперечные сдвиговые деформации, обжатие нормали и другие второстепенные" факторы, естественно и необходимо. Такие решения описывают краевые эффекты напряженного состояния, связанные с учетом этих факторов, и существуют не только у неклассических уравнений, установленных в настоящей монографии, но и в других вариантах неклассических уравнений повышенного порядка, что уже было показано (см. параграф 4.1) на конкретном примере. Болес того, подобные явления наблюдаются не только в теории оболочек, но и в других математических моделях механики и физики. Известным классическим примером такого рода может служить течение Навье—Стокса — при малой вязкости жидкости, как впервые было показано Л. Прандтлем (см., например, [330]), вблизи обтекаемого тела возникает зона пограничного слоя. Такие задачи согласно известной [56, 70 и др.] классификации относятся к классу сингулярно возмущенных, т.е. содержащих малый параметр и претерпевающих понижение порядка, если положить параметр равным нулю. Проблема сингулярных возмущений привлекала внимание многих авторов [56, 70, 173, 190 и др.]. Последние десятилетия отмечены значительными достижениями в ее разработке — в создании и обосновании методов асимптотического интегрирования для различных [c.195]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...