Определение сложных и композиционных материалов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЛОЖНЫХ И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.16]

Испытание современных композиционных материалов на сжатие является не менее сложной задачей, чем испытание на растяжение, особенно при определении предела прочности. Испытание на сжатие имеет свою специфику и во многом отличается от испытания на растяжение. Сложность испытаний на сжатие обусловлена смятием торцов образца, продольным расслоением или разрушением его вне рабочей зоны [72]. Эти факторы являются следствием специфических свойств композиционных материалов. Одной из главных задач при испытании на сжатие является правильный выбор схемы нагружения образца внешними усилиями. [c.33]

В композиционном материале уравнение для определения k гораздо сложнее, нежели (175), и обычно не удается найти точное аналитическое рещение. Однако предположение о малости затуханий существенно упрощает исследование композитов. Чтобы продемонстрировать методы исследования в этом случае, рассмотрим приведенное выше решение для коэффициента k, линеаризуя уравнение относительно tgф. Прел<де всего запишем формулу (175) для вязкоупругой задачи в следующем виде [c.178]

С геометрической точки зрения поверхность раздела бесконечно тонка. Однако с физико-химической точки зрения она имеет конечную толщину и представляет некоторую область, в которой происходят сложные процессы адсорбции, сегрегации примесей, растворения и роста новых фаз. В связи с этим, определяя поверхность раздела в металлических композиционных материалах, следует иметь в виду, что она представляет собой зону конечной толщины с существенно измененным химическим составом. В этой области формируется связь между матрицей и упрочняющими волокнами, которая необходима для передачи напряжений между составляющими композиционного материала. Из этого определения непосредственно следует, что связь между составляющими композиционного материала необходима для передачи напряжений через поверхность раздела, поэтому состояние последней во многом определяет механические свойства композиций. [c.58]

Пропитка волокон расплавом матрицы при нормальном давлении и разновидность этого метода — пропитка пучка волокон протяжкой их через расплав, или, как иногда его называют, метод непрерывного литья композиционных материалов, является оптимальным способом изготовления изделий сложной формы и полуфабрикатов в виде прутков, труб, профилей и др. Этот метод применим в тех случаях, когда волокна термодинамически стабильны в расплавленной матрице или слабо с ней взаимодействуют, количество волокон в объеме получаемого изделия не превышает определенных значений, волокна хорошо смачиваются расплавом матрицы. [c.91]

Существующие методы определения данных прочностных характеристик композиционных материалов являются трудоемкими и сложными. Это объясняется специфическими особенностями данных материалов, требующих соблюдения ряда дополнительных условий при испытаниях. Важнейшее значение для оценки прочности имеет точность определения, которая зависит от погрешностей механических и физических испытаний, а также от. погрешностей оценки статистических связей между этими параметрами. Если погрешность физических испытаний может быть незначительной (до 1 —3%), то погрешность механических стандартных испытаний может достигать до 10%, что предопределяет необходимость разработки специальных мер по повышению точности механических испытаний. [c.143]

Изложены современные методы расчета и оптимизации параметров термоизоляции энергетических установок при стационарном и нестационарном режимах работы применительно к корпусам паровых и газовых турбин энергоблоков, трубопроводам теплотрасс и паропроводам, котельным и печным агрегатам. Рассмотрены теплоизоляционные конструкции с теплопроводными включениями и разнородными анизотропными материалами. Получены оценки для эффективных значений теплофизических характеристик термоизоляции из композиционных материалов различной структуры. Проведен учет зависимости теплофизических характеристик материалов от температуры и предложен приближенный метод определения термического сопротивления теплоизоляционных конструкций сложной формы с контролем погрешности расчета. [c.2]

При формовании с эластичной диафрагмой (мембраной) получают композиционные материалы и клееные композиции, которые представляют собой армированную волокном органическую матрицу. Эти материалы должны соответствовать различным стандартам качества и критериям воспроизводимости. Диапазон применения композиционных материалов очень широк от украшений и декоративных архитектурных панелей до высококачественных несущих конструкций сложной формы. Усовершенствование технологии и определение оптимальной конструкции изделия очень часто позволяет получать методом формования с эластичной диафрагмой такие композиты, которые по эксплуатационным характеристикам оказываются конкурентоспособными по сравнению с другими типами конструкционных материалов. [c.79]

Разрушение образцов композиционных материалов при их испытании на растяжение в продольном направлении по типам I и II зависит от соотношения прочности матрицы и волокна. Ряд исследователей [3, 2, 32] показали, что в процессе растяжения композиционного материала в поперечном направлении возникает сложное напряженное состояние, а матрица и волокна подвергаются воздействию напряжений, значительно превышающих напряжения, определенные по простым механическим моделям (например, по правилу смеси). В этом случае морфология структуры поверхности разрушения определяется поведением компонентов материала. Вначале предполагали, что разрушение по матрице при поперечном растяжении (тип I) происходит из-за более высокого предела прочности борных волокон. Однако это [c.464]

Результаты математического моделирования, приведенные в предыдущих главах, демонстрируют возможность и основные закономерности реализации стадии деформационного разупрочнения композиционных материалов в условиях сложного напряженно-деформированного состояния, объясняемой равновесным накоплением структурных повреждений. В рамках многоуровневого подхода элементы структуры композитов, в свою очередь, также являются структурно-неоднородными, и к ним, следовательно, могут быть отнесены все полученные результаты. Кроме того, актуальными являются исследования закритического деформирования материалов в элементах конструкций. Стремление к адекватному описанию механических процессов в неоднородных средах и созданию условий для оптимального проектирования композиционных материалов и конструкций приводит к необходимости некоторого обобщения моделей механики деформируемого твердого тела, связанного с учетом указанной стадии деформирования и определения условий ее реализации. [c.186]

Надежное измерение деформативных и прочностных характеристик композита даже в случае простейших плоских напряженно-деформированных состояний требует применения сложных и тонких экспериментальных методик [77, 133, 139 и др.], не говоря уже о методических трудностях организации эксперимента в случае существенно объемного НДС (см. [75]). Что касается экспериментального определения деформативных и прочностных характеристик физически нелинейных анизотропных композиционных материалов, то упомянутые трудности представляются здесь непреодолимыми в принципе (см., например, [76]). Кроме того, в силу причин, упомянутых в пунктах б—г, принципиально невозможно непосредственное отождествление характеристик композита, полученных экспериментально на малых образцах, с характеристиками того же материала, используемого уже в готовом изделии (так называемые технологический и масштабный эффекты). В свою очередь, испытания натурных образцов изделий из композита сериями статистически достоверных объемов, как правило, неприемлемы с экономической точки зрения. [c.15]

Экспериментальное определение коэффициентов температурного расширения композиционных материалов, содержащих наполнитель в виде плоских слоев ткани или шпона, производится обычно на образцах, вырезанных вдоль направления осей упругой симметрии. Б то же время на практике приходится сталкиваться с необходимостью определять коэффициенты температурного расширения образцов, вырезанных из изделий сложной геометрической формы с неплоским и непрямолинейным расположением армирующих элементов. Примером таких изделий могут служить оболочки большой кривизны цилиндрической или сферической формы, изготовленные [c.48]

Все расширяющиеся потребности современного производства в эластичных материалах, композиционный характер их и весьма сложная зависимость между составом и комплексом технических и технологических свойств определяют одну из сложнейших задач современной технологии резины — разработка резин с определенным уровнем технико-экономических показателей. [c.6]

Наличие неравномерности в укладке волокон, а также различные виды их укладки могут оказывать определенное влияние на прочностные характеристики композитов. Погрешности в укладке волокон имеют, как пра вило, случайный характер, и с учетом разброса прочностных свойств волокон анализ влияния их на процессы разрушения материалов представляет сс бой чрезвычайно сложную вероятностную задачу. Имитационное моделирование композитов на ЭВМ открывает принципиально новые возможности для постановки задач о влиянии структурной неоднородности материалов на их свойства. Для решения этих задач в ряде случаев также применима плоская структурная модель композиционного материала. Неравномерность укладки волокон в моделируемом сечении имитируется на ЭВМ двумя путями. [c.169]

В целом проблема создания надежных защитных покрытий может быть разделена на два основных этапа [72], которые в определенной степени взаимосвязаны. Во-первых, задача заключается в разработке состава защитных покрытий, которые в комплексе с основным материалом должны давать совместимые и практически полезные системы. Во-вторых, необходимо разработать такую технологию нанесения покрытия, которая обеспечила бы его максимальную надежность в работе. При решении обеих этих достаточно сложных задач необходимо рассматривать покрытие и защищаемый материал не изолированно одно от другого, а как единый композиционный материал, который должен соответствовать определенным требованиям. Только при таком подходе можно надеяться на успех при разработке тех или иных конкретных систем покрытие — защищаемый объект. [c.69]

В настоящее время большое внимание уделяется созданию адекватных моделей нелинейных процессов деформирования, связанных с большими деформациями, неупругим поведением материала и нелинейными динамическими волновыми явлениями в слоистых и композиционных материалах. Построение общих сложных моделей, как правило, сочетается с необходимостью разработки достаточно простых, но в то же время эффективных моделей описания процессов с требуемой точностью, выделением главных или ведущих параметров рассматриваемых процессов деформирования и созданием экономичных программ их численной реализации. При решении задач механики сплошных сред и деформирования элементов конструкций достаточно универсальными и широко распространенными являются метод конечных элементов (МКЭ), метод граничных элементов (МГЭ), вариационно-разностные методы (ВРМ), метод конечных разностей (МКР) в различных вариантах и сочетаниях с другими методами. В основу этих методов положено дискретное представление функций непрерывного аргумента и областей их определения, ориентированное на использование современных ЭВМ с дискретным способом обработки информацш, включая вычислительную технику новой архитектуры с векторными и параллельными процессорами. В механике, в частности в строительной, дискретное представление тел или конструкций в виде набора простых элементов имеет глубокие исторические корни, которые в свое время и послужили отправной точкой развития и обобщений МКЭ. [c.5]

Все рассмотренное в предыдущем разделе — принцип соответствия, определение эффективных характеристик и их граничных значений — относится к тому случаю, когда температура постоянна во времени независимо от характера ее распределения между составными частями. Использование этих эффективных характеристик при нестационарных температурных режимах возможно для термореологически простых композиционных материалов (ТПМ), но не для термореологически сложных материалов (ТСМ). [c.159]

В соответствии с определением, данным в разд. 1.2.1, различают составные композищюнные материалы и структурированные композищюн-ные материалы, сложная структура которых образуется в процессе фазовых превращений. Рассматриваемые ниже композиционные материалы, армированные углеродными волокнами, полностью относятся к составным 2) композиционным материалам. [c.12]

Для изучения физических и механических процессов, происходящих при выполнении ряда технологических операций в различных областях техники (химическая технология, материаловедение, обогащение руд), достаточно общими моделями могут служить многофазные среды (взвеси мелкодисперсных фаз, например твердых частиц и пузырьков в жидкостях). Осуществление многих технологических процессов связано с созданием определенных форм относительного движения фаз многофазных сред. Например, для получения суспензий, эмульсий, а также интенсификации некоторых химических реакций, происходящих между мелкодисперсными и несущими фазами среды, необходимо организовать перемешивание фаз в других случаях (выделение и локализация вредных примесей при плавке и кристаллизации металлов, тонкая очистка топлива и т. п.) требуется разделить фазы. Для некоторых более тонких технологических процессов (зонная очистка переплаапяемых металлов, получение изделий с регулируемой плотностью, адгезионное и многослойное литье, производство композиционных материалов) необходимо реализовать более сложные формы движения, при которых некоторые элементы многофазной среды совершают колебательные движения, другие— монотонные, односторонне направленные движения, а третьи удерживаются в определенных локальных областях пространства, занятых многофазной средой. [c.100]

Систематизация имеющихся в литературе определений композиционных материалов является чрезвычайно сложной задачей. Главная проблема при этом заключается в разделении монолитных или простых материалов и композиционных или гетерофаз-ных. Решение этой проблемы подобно ответу на вопрос, когда чисто выбритый мужчина превращается в бородатого — это зависит от произвольного выбора критериев. В случае полимерных материалов этот вопрос становится еще более запутанным, если вспомнить, что в британском стандарте В 1755 1951 слово композиционный материал использовано при определении пластических масс. И хотя в новом стандарте В 1755 ч. 1 (1967) 1201 это определение изменено и слово композиционный опущено, четкое определение композиционных материалов отсутствует. Характерно, что ни Британский Институт стандартов, ни Американское Общество по испытаниям материалов не дают в своих терминологических словарях специального определения композиционным материалам. В большинстве определений, встречающихся в различных источниках [5—11], общим является требование такого комбинирования различных материалов в композиционном материале, которое дает новый материал более сложной структуры, но в котором его компоненты сохраняют свою индивидуальность. Некоторые авторы [7—9] добавляют также, что новый материал дол- [c.16]

В целом, оценйвая достижения в области имитационного моделирования на ЭВМ процессов разрушения композиционных материалов, можно отметить, что, несмотря на относительно небольшое количество работ в этом направлении, применение машинного моделирования позволяет ставить и решать весьма разнообразные и актуальные задачи, связанные с прогнозированием прочностных свойств композитов в различных условиях нагружения. Определенные трудности в развитии данного направления связаны, по-видимому, с тем, что оно синтезирует, включает в себя как проблемы материаловедения, так и проблемы механики в силу необходимости з ета -и анализа реальной микроструктуры материала. Третьим необходимым компонентом развития описанных подходов является разработка и применение кибернетических методов, г.е. непосредственно разработка алгоритмов и приемов имитационного моделирования на ЭВМ сложных процессов, [c.145]

Следует иметь в виду, что зависимости между компонентами тензоров напряжений и тензоров деформаций композиционных материалов при повышении температуры становятся не танейными и представляют собой сложные функции температуры и времени /(сГг , Т, t) - О, а показатели прочности зависят также от условий нагрева и нагружения. Поэтому выполнение конструкторских расчетов представляет собой сложную проблему . В этой книге нет возможности остановиться подробно на технике выполнения таких расчетов. В следующем разделе будут приведены лишь простые примеры определения деформаций стержня из стеклопластика при нагружении растягивающим усилием и неравномерном нагреве. Исходные данные в этих примерах дублируют условия экспериментального исследования теплостойкости стеклопластиков при одно- или двустороннем нагреве образцов, что позволяет дать анализ всех составляющих погрешности соответствующего критерия теплостойкости. [c.198]

Особенно важно испытание на изгиб для оценки П. п. малопластичных или хрупких материалов в связи с тем, чти надежное определение П. п. при растяжении этих материалов затруднено из-за возможного эксцентриситета в приложении растягивающей нагрузки (устраняемого применением спец. сложных аксиаторов). П. п. при изгибе чугунов, стекол обычнО в 2—5 раз выше, чем П. п. при растяжении (см. табл.) как из-за неустраненного эксцентриситета, так и вследствие проявления своего рода масштабного эффекта при одинаковых размерах испытуе шх образцов при изгибе наиболее нагруженной оказывается сравнительно небольшая, часть сечения, прилегающая к наруя ш.ш слоям, а при растяжении — все сечение. П. п. композиционных неоднородных мате- [c.46]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...