Высокомодульные материалы

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

Для испытания на растяжение используют образцы п виде полосок толщиной к. Крепление накладок на концах полосок придает образцу форму лопатки по толщине в отличие от общепринятой формы в виде лопатки по ширине. Последняя для испытания образцов из высокомодульных материалов неприемлема вследствие существенной неравномерности распределения напряжений по сечениям в местах приложения нагрузки. [c.27]

Трехслойные конструкции обладают высокой жесткостью при малой массе. Такое сочетание свойств достигается путем использования тонких обшивок из высокопрочных и высокомодульных материалов и заполнителя с малой плотностью, который служит для разнесения обшивок относительно срединной плоскости. Этим и достигается эффективное восприятие внешней нагрузки (в этом отношении трехслойная конструкция аналогична двутавровой балке). Однако так же, как и в двутавровой балке, эффект, получаемый в результате разнесения несущих слоев, снижается из-за податливости заполнителя (или стенки) при сдвиге. [c.197]

Весьма перспективно применение композиционных материалов в новых отраслях техники для глубоководного аппаратостроения. В связи с необходимостью использования богатств океанов и морей у нас в стране и за рубежом ведутся работы по строительству подводных и глубоководных обитаемых аппаратов, агрегатов и механизмов для добычи полезных ископаемых, для сооружения которых требуются высокопрочные и высокомодульные материалы с более высокими удельными значениями свойств, чем у традиционных сплавов и неметаллических материалов. [c.241]

Для получения максимальных остаточных напряжений на поверхности обрабатываемой детали необходимо увеличить неоднородность напряженного состояния в зоне контакта и приблизить зону действия наибольших напряжений к поверхности тела. Последнее достигается уменьшением раз-мера площадки контакта инструмента (индентора, дроби и т. п.) и детали за счет увеличения кривизны обрабатывающей поверхности инструмента, при.менения инструментов из высокопрочных и особенно высокомодульных материалов (алмаза, сплавов бериллия и т. п.). [c.139]

Созданы методики и оборудование для усталостных испытаний высокомодульных материалов. Расчеты на прочность при переменных нагрузках как по коэффициентам запаса прочности, так и при помощи вероятностных методов расчета требуют знания характеристик сопротивления усталости материала. Для этого разработаны оборудование и методики проведения усталостных испытаний композитов при растяжении, изгибе, межслойном сдвиге и смятии в мало- и многоцикловой областях. Установлено, в частности, что современные углепластики обладают высоким сопротивлением усталости по сравнению с металлическими материалами, что позволяет эффективно применять их при значительных амплитудах переменных нагрузок. Были выявлены статистические закономерности подобия усталостного разрушения углепластиков и разработаны предпосылки создания инженерной методики оценки усталостной долговечности элементов конструкций из углепластиков. [c.17]

При применении жестких, т. е. высокомодульных материалов, действие собственного веса в модели можно заменить с некоторым приближением контурными силами [7]. При исследовании плоского напряженного состояния вокруг достаточно заглубленной выработки весомую полуплоскость можно заменить невесомой плоскостью. Моделирование в этом случае обычно осуществляется на прямоугольной пластинке с вырезами, имитирующими горные выработки. Напряжения нетронутого горного массива (27) заменяются двухосным равномерным давлением по контуру модели. Размеры пластинки и нагрузка принимаются такими, чтобы возмущения, вызванные выработками, практически затухали к внешнему контуру модели. [c.16]

В течение последних лет для нужд аэрокосмической промышленности активно исследовались процессы механической обработки композитов на основе высокомодульных армирующих агентов. Окончательных рекомендаций по методам обработки этих материалов до сих пор не выработано. Большинство работ посвящено борно-, арамидно- и углеродно-эпоксидным материалам. Каждый из этих армированных пластиков имеет свои особенности и требует специальных приемов механической обработки. Практически все основные операции механической обработки (сверление, токарная обработка и отделка) могут проводиться для высокомодульных материалов так же, как для обычных, включая необычные технологические процессы водоструйную резку и ультразвуковую размерную обработку. [c.418]

Отметим, что форма волнообразования в каждом случае нагружения весьма существенно зависит от характера анизотропии КМ, поэтому упрощения в отношении порядка величин следует делать с большой осторожностью. Приведенные здесь результаты подтверждают это. Расчеты проводились для оболочек с i = 150 мм, I = 2R, h = 1,5 мм. С увеличением относительной длины оболочек из высокомодульных материалов 1/R расхождение между результатами расчета по формуле (4.7) и результатами численной минимизации уменьшается. На рис. 5.8 представлено изменение [c.216]

Для высокомодульных материалов типа углепластиков прочность сцепления, как правило, меньше прочности полимерной матрицы. [c.161]

В книге изложены основные методы получения изоцианатов и уретанов для производства полиуретанов. Рассмотрена связь между структурой и свойствами полиуретанов. Большое внимание уделено композиционным материалам на их основе— эластичным и жестким пенополиуретанам, наполненным полиуретанам, эластомерам. Указаны области применения полиуретанов в качестве связующих, высокомодульных материалов, для получения однокомпонентных и интегральных пен, покрытий и др. [c.216]

Следовательно, на тяговую способность существенное влияние оказывают конструкция и материалы ремня, поперечная и продольная жесткости, коэффициент трения рабочих поверхностей. Поперечную и продольную жесткости ремня можно повысить, применяя синтетические наполнители резины и высокомодульные материалы для несущего слоя. В работе [17] показано, что отношение касательной скорости скольжения к радиальной возрастает с повышением поперечной жесткости ремня, увели- [c.82]

Первый вариант пособия был написан главным образом на основе опыта испытаний стеклопластиков. Появление и все возрастающее применение новых типов композитов и прежде всего угле- и боропластиков заставило оценить приемлемость существующих методов для высокомодульных материалов и дополнить книгу рассмотрением новых методов и приемов испытания современных типов композитов. Авторам удалось привлечь много нового материала. [c.7]

Стремление сочетать легкость с прочностью и жесткостью в заданных направлениях привлекло внимание к идее армирования податливой матрицы различными волокнами. Во всем мире идет интенсивная работа по созданию высокопрочных и высокомодульных материалов, армированных нитями или волокнами . Первыми практически освоенными материалами типа податливая матрица - - [c.8]

Необходимо подчеркнуть, что речь идет не о противопоставлении высокомодульных материалов традиционным стеклопластикам, потенциальные возможности которых еще далеко не исчерпаны, а об оценке конструкционных свойств новых композитных материалов и установлении областей их эффективного использования. [c.10]

Среди армированных пластиков, механические испытания которых рассматриваются в справочном пособии, особое место занимают стеклопластики с волокнистой, слоистой и пространственно-сшитой структурой. На основе опыта испытания именно этих материалов написана книга. В последнее время интенсивно ведутся работы по созданию новых типов материалов на базе полимерных связующих их преимущества и тенденции развития наглядно показаны в работе [101 ]. Многочисленные экспериментальные и теоретические работы посвящены использованию в качестве податливой матрицы легких металлов. Имевшийся опыт испытания высокомодульных материалов был только затронут в первом варианте книги. [c.15]

При обосновании методов испытания стеклопластиков экспериментальные данные практически не приводятся их много, достоверность их высока. Нет необходимости в доказательствах и экспериментальном подтверждении при выборе формы и размеров образца, способа нагружения и т. д. для стеклопластиков с традиционной структурой армирования. Для высокомодульных материалов сообщаются необходимые экспериментальные данные, так как большинство вопросов еще находятся в стадии исследования. Техника испытания высокомодульных и пространственно-сшитых композитов и сегодня еще далеко не отработана. [c.15]

Особого внимания заслуживает выбор усилия натяжения при изучении свойств высокомодульных материалов на кольцевых образцах. При намотке хрупких волокон (например, углеродных) диапазон возможного регулирования усилия натяжения невелик. Однако и в этом диапазоне можно устранить погрешность, вносимую искривлением волокон. [c.50]

Основная трудность испытаний на сжатие состоит в создании однородного напряженного состояния по всей высоте рабочей части образца и точном установлении вида разрушения. С ростом степени анизотропии, т. е. при переходе к высокомодульным материалам, эти трудности увеличиваются. При определении прочности при сжатии могут наблюдаться принципиально разные формы исчерпания несущей способности. Разрушение образца под действием нагрузки, приложенной по его торцам, может произойти от сжатия и от потери устойчивости . Причем потеря устойчивости может произойти в результате местной или общей потери устойчивости армирующих волокон вследствие слабого сопротивления материала сдвигу (особенно при нагружении перпендикулярно слоям арматуры) и вследствие выпучивания слоев арматуры, лежащих у наружных боковых поверхностей образца. Это надо иметь в виду при оценке прочности при сжатии (по формулам предыдущей главы) как отношения разрушающей нагрузки к площади поперечного сечения в месте разрушения. Указанные особенности разрушения армированных пластиков при сжатии должны быть учтены как при выборе размеров образца, [c.92]

Создание волн напряжений с фронтом цилиндрической формы в плоских моделях и стержнях из высокомодульных материалов на основе эпоксидных смол [c.201]

Создание волн напряжений с плоским фронтом в плоских моделях из высокомодульных материалов [c.202]

Такие тугоплавкие высокомодульные элементы и соединения в виде волокон, обладающие исключительно высокой, приближающейся к теоретической прочности, нашли применение в легких высокопрочных композиционных материалах для новых областей механики. [c.27]

Композиционные материалы, армированные высокомодульными волокнами [117, 125], обладают конструктивными преимуществами и относительно простой технологией их пере- [c.7]

Композиционные материалы также могут быть подразделены на несколько групп в зависимости от вида применяемой арматуры и связующего. В качестве арматуры для изготовления пространственно-армированных материалов широко применяют обычные и высокомодульные стекловолокна. Для этих же целей используют высокомодульные углеродные волокна, причем преимущественно для изготовления материалов 2—4-й групп, применяемых для создания несущих нагрузку тепловых экранов летательных, космических и глубоководных аппаратов [90, ПО, 122]. Для создания указанных групп пространственно-армированных композиционных материалов могут быть использованы и другие виды высокомодульных волокон, что обусловливается назначением и условиями их работы ]15, 97, 116, 124, 125]. [c.12]

Кривые нагрузки и разгрузки при повторном нагружении стеклопластиков на основе высокомодульных и полых волокон, как видно из сравнения рис. 4.8 и 4.5, не имеют принципиальных отличий от кривых деформирования стеклопластика С-11-21-50. Различия в структурных схемах армирования материалов с близкими значениями углов наклона волокон основы не отражаются на характере диаграмм повторного нагружения. [c.102]

Особенности структурных свойств композиционных материалов на основе углеродных и борных волокон с традиционными схемами армирования исследованы в работах [20, 25, 33, 59, 70]. Анализ и сопоставление полученных данных по угле- и боро-пластикам с аналогичными данными типичных стеклопластиков [39, 71] свидетельствуют о том, что использование высокомодульных волокон при традиционных схемах армирования способствует лишь резкому увеличению жесткости материала в направлениях армирования при этом заметного возрастания других упругих и прочностных характеристик не происходит. Главной отличительной особенностью высокомодульных композиционных материалов является большая по сравнению со стеклопластиками анизотропия упругих свойств [25]. Для углепластиков увеличение анизотропии упругих свойств обусловлено также анизотропией самих армирующих волокон. Существенных различий по прочностной анизотропии между стеклопластиками и высокомодульными материалами нет, но абсолютные значения межслойной сдвиговой прочности и прочности на отрыв в трансверсальном направлении однонаправленных и ортогонально-армированных углепластиков в 1,5—3 раза ниже аналогичных характеристик стеклопластиков. [c.7]

В зависимости от модуля упругости наполнителя композиты низкого давления делятся на низко- и высокомодульные. Материалы первого типа армированы волокнами из целлюлозы (хлопок, лен) и стекла. Волокна материалов второго типа—из углерода, бора, корунда, органических арамидов — имеют высокий модуль упругости. В качестве армирующего материала применяют и разнообразные ткани [1]. Терминология, используемая применительно к композитам, приведена в работах [1—4]. [c.72]

Другой метод повышения жесткости состоит в использовании для намотки высокомодульного волокна. Из высокомодульных материалов, применяемых для этой цели, наибольшее внимание привлекают углеродное, а также арамидное волокно Кевлар-49 фирмы Дюпон . Удельный модуль у этих армирующих материалов в 3—4 раза выше, чем у стеклянных ровингов. Другим их преимуществом является низкая плотность, благодаря чему удельная прочность таких композитов оказывается выше, чем у стеклопластиков (табл. 16.1). Стоимость углеродных и арамидных воло-200 [c.200]

Ценность сплавов как металлических матриц, применяемых в высокомодульных материалах, заключается еще в том, что они обладают хорошей технологичностью. Такая технологичность, наряду с длительностью службы, обеспечивает их применение при разработке машиностроительных конструкций, производстве слон -ных металлических изделий, включающем операции обработки давлением и соединения, а также технику окончательпой отделки и покрытия. [c.18]

Для оболочек, состоящих из двух разноориентированных слоев, учет эффектов взаимного влияния приводит к снижению критического давления (см., например, на рис. 5.9 кривые 3 и 4), причем это является существенньпм для высокомодульных материалов. [c.218]

Ниже изложены результаты исследования эффективности применения ряда КМ в тонкостенных конструкциях оболочечного типа и дана оценка влияния различных схем армирования на их предельные нагрузки. Было испытано около 150 цилиндрических круговых оболочек средней длины с одинарной и трехслойной конструкциями стенок. Под одинарной понимали стенку, состоящую из пакета разноориентированных монослоев из высокопрочных или высокомодульных материалов, в том числе и из разнородных. [c.273]

На характер деформационных кривых наиболее существенное влияние оказывает материал тягового слоя. На рис. 4.1 представлены деформационные кривые ремней на основе кордшнура из лавсана, высокопрочной вискозы и анида. При рассмотрении кривых предпочтение, на первый взгляд, следует отдать более высокомодульным материалам лавсану и высокопрочной вискозе. Однако эти материалы по изгибоустойчивости уступают анидному волокну. В течение первых часов работы ремня (время приработки ) деформационные кривые ремней на основе кордшнура из лавсана и высокопрочного вискозного волокна изменяются незначительно, а деформационные кривые ремней с анидным кордшнуром претерпевают значительные перемены модуль упругости на растяжение этих ремней увеличивается. Поэтому к выбору материала для тягового слоя ремня следует подходить с учетом комплекса его свойств и условий эксплуатации ремня. Так, например, для передач с большим межцентровым расстоянием сле- [c.118]

Развитие и промышленное применение процесса намотки потребовало разработки специальных материалов (их иногда называют намоточными) и новых технологических приемов. В их числе программированная намотка, намотка с дополнительным давлением, с послойным отверждением, комбинированная намотка. Появились новые намоточные высокомодульные материалы — боро-, угле- и органопластики. Применение плоских прессованных образцов для сравнения способов намотки, оценки свойств этих материалов и в.лияния параметров намотки оказалось безуспешным. Особенности намотки заставляют учесть такие факторы, как влияние натяжения II искривления армирующих волокон, переменное натяжение по толщине материала, наличие дополнительного уплотняющего межслойного давления, опасность размотки, слабое сопротивление межслойному сдвигу и поперечному отрыву. Перечисленные явления [c.205]

Намотанные кольца из материалов со слоистой или волокнистой структурой обладают отчетливо выраженной анизотропией модуль Юнга в окружном направлении 9 (определяется жесткой арматурой) значительно выше, чем в радиальном Е , и выше модуля межслойного сдвига Сэг. Причем степень анизотропии растет для материалов, армированных высокомодульными волокнами (см. гл. 1). Прочность при растяжении в направлении арматуры Щ значительно превышает сопротивление поперечному отрыву П и сжатию П7 перпендикулярно волокнам, а также прочность при сдвиге Пе . Такая существенная анизотропия механических свойств ограничивает область применения широко известных зависимостей сопротивления материалов для обработки результатов испытаний, полученных в предположении бесконечной трансверсальной и сдвиговой жесткости материала, т. е. при Сег = оо и , = Именно поэтому в дальнейшем везде указаны геометрические границы, начиная с которых для разных классов материала необходим учет толстостенности. Для высокомодульных материалов особое значение приобретает знак радиальных напряжений о/, необходимо устранят . [c.207]

Применяются однонаправленные армированные высокопрочные и высокомодульные материалы в основном в высоконагруженных длинномерных деталях летательных аппаратов, в на- [c.791]

В которой обозначено через Ср, Сз соответственно скорости продольных и поперечных волн в образце. Для высокомодульных материалов типа ЭДб-МА, Э40-МТГФА значение коэффициента Пуассона, определенное по скоростям волн, практически совпадает со значением, найденным из статического опыта. [c.199]

В перспективе существует еще один способ повышения жаропрочности тугоплавких металлов и сплавов - путем упрочнения последних высокомодульными тугоплавкими волокнами, т.е. путем создания так называемых композиционных материалов. Макеи- [c.415]

Бурное развитие современной техники неизбежно выдвигает перед механикой деформируемого тела новые, все более сложные задачи. Традиционные материалы ставятся в чрезвычайно сложные условия высоких температур и давлений, внедряются новые материалы — различные высокожаропрочные сплавы, композиционные материалы, высокопрочные и высокомодульные волокна. Это привело к необходимости, наряду с моделью упругого тела, рассматривать другие модели деформируемого тела, широко применять в инженерных расчетах уже давно сложившиеся методы теории пластичности, ползучести, вязкоупругости, статистические и вероятностные методы при переменных напря- жениях и т. д. За последнее время определилось новое направление механики твердых тел, которое получило название механики разрушения. Развитие этого направления будет опираться на перечисленные теории деформируемого тела, причем они приобретают новое, более широкое значение. Это относится и к теории упругости. В этой связи академик Ю. Н. Работнов в одной из своих статей заметил Теория упругости нашла в наши дни новую область приложения в физике кристаллов, в теории разрушения теория упругости в известном смысле переживает второе рождение и истинная ценность ее только теперь раскрылась в полной мере . [c.6]

Способы устранения отрицательных особенностей. Использование высоко-модульных, волокон. В целях увеличения жесткости композиционных. материалов ведутся интенсивные работы по созданию высокомодульных волокон. Наиболее распространенными в настоящее время высокомодульными волокнами, применяемыми в качестве арматуры для изготовления композиционных материалов, являются волокна бора, углерода, карбида кремния, бериллия, модуль упругости которых в 5 раз и более превышает модуль упругости стекловолокон [20, 33, 102]. Большой практический интерес вызывают также органические волокна типа PRD-49 Kevlar [113], удельная прочность и жесткость которых в 2—3 раза выше аналогичных характеристик стекловолокон [59, 113]. Появление волокон Kevlar вызвано стремлением создать легкие высокомодульные и высокопрочные волокна со стабильными свойствами при действии динамических нагрузок, резких изменений температуры и условий эксплуатации. [c.7]

В качестве арматуры пространственно-армированных композиционных, материалов используют как стекловолокно, жесткость которого сравнительно невелика, так н высокомодульные углеродные волокна. Наибольшее распространение углеродные волокна получили при создании трехмерноар-мированных материалов типа углерод-углерод [90, 91, 110, 111, 116, 123, 124, 125]. В настоящее время уже испытываются многомерные схемы армирования. Созданы и анализируются системы, имеющие пять и более направлений армирования. При равномерном расположении армирующих волокон по диагоналям куба (система четырех нитей) удается получить ква-зиизотропный материал, а изменяя соотношение арматуры в разных направлениях, можно создать материалы с заданными свойствами. [c.10]

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]

Увеличение жесткости армирующих волокон приводит к линейному изменению упругих характеристик композиционных материалов, образованных системой двух нитей. Применение волокон с повышенной жесткостью весьма эффективно при создании композиционных материалов с высокой еднп-говой жесткостью [25]. Увеличение жесткости матрицы не приводит к существенному увеличению сдвиговой жесткости высокомодульных композиционных материалов. [c.95]

Для удобства дальнейшего описания введена классификация стеклопластиков по структурной схеме армирования, углу наклона волокон основы к направлению оси 1 и типу арматуры. Стеклопластики на основе алюмоборосиликат-ных волокон АБ обозначены буквой С высокомодульные ВМ и полые волокна обозначены буквами в и п . Структурные схемы армирования материалов (рис. 4.3) обозначены римскими цифрами. Степень искривления волокон (средний угол наклона к оси X (1)1 указана арабскими цифрами, идущими после римской, две последние арабские цифры обозначают объемное содержание волокон. Например, С-1-10-65 означает стеклопла- [c.99]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...