Прочность композита, армированного непрерывными волокнами

ОСНОВЫ ПРОЧНОСТИ композитов, АРМИРОВАННЫХ НЕПРЕРЫВНЫМИ ВОЛОКНАМИ [c.113]

Прочность композита, армированного непрерывными волокнами [c.83]

До сих пор мы рассматривали длительную прочность и ползучесть композитов, армированных непрерывными волокнами. Однако не все высокопрочные волокна поставляются в виде непрерывных нитей, и если их все же нужно использовать, то в разорванном виде. Кроме того, непрерывные волокна могут быть разорваны или в процессе изготовления композитов, или при нагружении из-за различий в значениях прочности. Места соединений и отверстия нарушают непрерывность волокон в композите, приводя также к появлению разрывных волокон. В случае композитов, армированных разрывными волокнами, прочность последних реализуется посредством передачи нагрузки от одного волокна к другому сдвигом матрицы, при условии что волокна достаточно длинны. Вопрос о том, какой длины должны быть волокна, чтобы их прочность реализовалась под нагрузкой, был предметом исследований работы [27]. [c.309]

Однако вытаскивание волокон возникает не только у композитов с короткими волокнами, поскольку оно будет возникать всякий раз, когда волокна рвутся в точках, не лежащих в плоскости разрушения матрицы. Задача о прочности и вязкости разрушения композитов, армированных непрерывными волокнами, обладающими, однако, распределением слабых точек по длине, была рассмотрена Купером [13]. Он предположил, что отдельное волокно имеет постоянную прочность а всюду, кроме слабой точки с прочностью о на расстоянии у от плоскости трещины в матрице. Таким образом, напряжение в волокне в плоскости трещины матрицы может до разрушения в слабой точке достигать величины [c.470]

Как правило, прочность и жесткость большинства материалов матрицы гораздо ниже, чем армирующих волокон модуль при растяжении матриц много меньше модуля волокон, а деформация разрушения матрицы обычно больше. Следовательно, когда разрушающая нагрузка прикладывается в направлении армирования к композиту с непрерывными волокнами, можно ожидать, что если все они имеют одну и ту же длину, то разрушение композита определится длительной прочностью волокон. Действительно, в разделе по исследованию длительной прочности ком- [c.279]

Более общими свойствами обладает математическая модель, построенная на основе правила смесей для композиционных материалов, армированных непрерывными волокнами [80]. Для тех случаев, когда прочность композита определяется прочностью волокон, основное выражение имеет вид [c.157]

При каких условиях композиты, армированные дискретными и непрерывными волокнами при равной доле волокон будут иметь одинаковую прочность [c.182]

ОСНОВЫ ПРОЧНОСТИ композитов, АРМИРОВАН, НЕПРЕРЫВН. ВОЛОКНАМИ 113 [c.113]

S.ij основы ПРОЧНОСТИ композитов, АРМИРОВАН. НЕПРЕРЫВН, ВОЛОКНАМИ 115 [c.115]

При KJyp, прочность однонаправленных композитов возрастает пропорционально объемной доле волокон, отношению Ud (/, d - длина и диаметр волокна), прочности фаницы раздела и прочности матрицы, оставаясь меньше прочности композита, армированного непрерывными волокнами. При / > 4р, когда длина волокна становш-ся равной 4р, максимальное напряжение в средней части волокна достигает значения, равного растягивающему напряжению ст, в бесконечно длинном во- [c.87]

Задача о прочности пучка волокон с различной прочностью его индивидуальных составляющих была полностью исследована в работе Даниелса (1945 г.), относящейся к текстильным нитям. Схема Даниелса с незначительным изменением была перенесена на проблему прочности при растяжении однонаправленного композита, армированного непрерывным волокном. В основу этой схемы полагаются некоторые упрощающие предположения, а именно, считается, что модуль упругости всех волокон одинаков. При выводе соответствующих формул, если число волокон весьма велико, нам нет необходимости даже вставать на вероятностную точку зрения. Представим себе пучок детерминированным, пусть Р(о)—отношение числа волокон, разрывающихся [c.693]

В литературе имеется много данных о продольной прочности композитов, поскольку эта характеристика обычно использовалась для оценки качества композитов металл — окисел путем сопоставления их действительной прочности с рассчитанной по правилу смеси. Внеосные механические свойства армированных окислами металлов были измерены лишь недавно. В связи с этим имеются данные о поперечной прочности (растяжение в направлении, перпендикулярном оси волокон) только для сплавов на основе Ni и Ti, армированных непрерывными волокнами сапфира. [c.347]

Если менять материалы, из которых изготавливается волокно, или метод их изготовления, то можно получить волокна бора с различными свойствами. Исследование механических свойств нескольких борных волокон было осуществлено в [22] полученные результаты дали большой разброс прочностных свойств для каждого типа волокна. Этот разброс есть следствие потери пластичности, когда дефекты в материале приводят к катастрофическому разрушению при относительно низких напряжениях. Гистограмма значений прочности на растяжение для двух типов непрерывных борных волокон показана на рис. 3. Один тип низкого качества, а другой — высокого. Приведены результаты для волокон в состоянии поставки и для протравленных волокон, в которых влияние поверхностных дефектов сведено к минимуму. При анализе временньгх свойств прочности волокнистых композитов, армированных борными волокнами, необходимо помнить о форме функции распределения прочности. [c.272]

Внешняя нагрузка равна сумме нагрузок, приходящихся на матри-ц и волокна при условии, что прочность связи на границе раздела волокно - ма,трица достаточна для того, чтобы обеспечить совместную деформацию компонентов вплоть до разрушения, т.е. Sb=s =Sk. Тогда предел прочности Ств при растяжении композита вдоль волокон в зависимости от объемной доли волокон для типичного композита, армированного непрерывными однонаправленными волокнами изменяется прямо пропорционально объемной доле волокон [c.83]

Высокопрочные композиты на основе керамики получают путем армирования ее волокнистыми наполнителями, а также металлическими и керамическими дисперсными частицами. Армирование непрерывными волокнами позвомет получать ККМ, характеризующиеся повышенной вязкостью, а армирование частицами приводит к резкому возрастанию прочности за счет создания барьеров на пути движения дислокаций. [c.156]

Большинство композитов, описанных в настоящей главе, есть непрерывные однонаправленные волокнистые композиты (НОВК), имеющие большую объемную долю волокон. В результате продольная прочность в основном определяется прочностью самих волокон. Таким образом, если волокна обладают свойством ползучести, то им обладают и композиты на их основе. В небольшом числе работ по композитам, армированным вольфрамом и бериллием, обнаружено разрушение при ползучести. С другой стороны, разрушение под нагружением может появиться как результат комбинации двух факторов статистической прочности хрупких волокон и временных свойств вязкоупругой матрицы. Такая комбинация создает вероятность непрерывного изменения напряженного состояния внутри композита, даже при испытании на разрушение. Эти изменения также приводят к явлению запаздывания разрушения. Поэтому очень важно рассмотреть как матрицу, так и волокно при изучении длительной прочности композита, причем нужно иметь в виду, что матрицы оказывают очень незначительное влияние на кратковременную продольную прочность композитов, но играют очень важную роль в его длительной прочности. Часть работ посвящена исследованию эффектов скорости деформации на прочность НОВК оказалось, что только армированные стеклом композиты, по-видимому, чувствительны к изменениям скорости. [c.269]

Рассмотренные выше формулы для определения прочности композита справедливы, когда армирующие волокна непрерывны. Если же композит армирован короткими дискретными волокнами, то нужно учитывать так называемый концевой эффект , связанный с концентрацией напряжений. Для однонаправленных дискретных волокон, напряжение на каждом волокне вдоль его длины неравномерно, оно возрастает от конца к середине. Поэтому прочность при растяжении таких материалов зависит от относительной величины - средней длины волокна [c.86]

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на прочность композиционных материалов, армированных как непрерывными, так и дискретными волокнами являются дефекты микроструктуры (поры, микротрещины и др.). Например, на практике условия, принятые для вывода уравнения (7.26), нарушаются. Разрушаться волокна люгут не одновременно, а последовательно из-за наличия в них дефектов. Наиболее дефектные волокна разрушаются при ма тых напряжениях, далеких от предела прочности, волокла с меньшими дефектами разрушаются при больших напряжениях, а в целом прочность композита будет меньше рассчитанной. То же самое можно сказать о случае, когда матрица имеет недостаточный запас пластичности, что приводит к появлению трещин на границе раздела и в объеме матрицы, т е к преждевременному разрушению композита. [c.88]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...