Однонаправленный волокнистый композит

Однонаправленный волокнистый композит. Расчетные значения эффективных технических постоянных композитов с квазипериодической структурой приведены в табл. 4.1. Для композитов с содержанием волокон С/ = 0,4, 0,55 и 0,70 даны значения эффективных упругих постоянных волокнистого композита с периодической структурой (когда параметр структуры к равен нулю) [11, 16] и относительные отклонения от этих значений для композитов с различной степенью разупорядоченности структуры (к = 0,7 и к = 1), вычисленные с использованием формул (4.34) и (4.38) в сингулярном приближении метода периодических составляющих. [c.82]

Однонаправленный волокнистый композит [c.195]

Рассмотрим однонаправленный волокнистый композит, имеющий периодическую структуру и сечение поперечной плоскостью, показанное на рис. 45. Выделенный на этом рисунке параллелограмм называется параллелограммом периодов. Радиус каждого волокна / , координаты осей волокон [c.195]

Пусть однонаправленный волокнистый композит подвергается растяжению в направлении волокон с номинальными напряжениями о. На ранних этапах происходит накопление рассеянных микроповреждений. Следует различать по крайней мере два вида повреждений (рис. 6.9). Первый вид — единичные разрывы волокон (см. рис. 6.9, а) — характеризуется отношением числа разрывов в рассматриваемом объеме V к общему числу элементов структуры в этом объеме. Под элементом структуры, как обычно, понимается отрезок волокна вместе с примыкающей частью матрицы и длиной, которая равна удвоенной длине передачи — неэффективной длине Яе, рассчитанной в предположении упругого деформирования матрицы 3,20]. Второй вид —повреждение матрицы (см. рис. 6.9, б) — характеризуется отношением суммы длин поврежденных участков границы мат- [c.171]

В каждом из слоев многонаправленного слоистого композита возникает сложное напряженное состояние, даже если композит в целом находится под действием одноосного напряжения. Следовательно, и в простейшем случае нагружения композита начало разрушения слоя должно определяться при помощи соответствующего критерия предельного состояния. Предложено много разновидностей критериев прочности однонаправленных композитов, рассматриваемых как однородные анизотропные материалы (см., например, [10] ), в форме, удобной для описания экспериментальных данных. В основу этих критериев положена гипотеза, согласно которой однонаправленный волокнистый композит считается однородным анизотропным материалом. Можно ожидать, однако, что для оценки предельного состояния композита потребуется рассмотрение таких деталей механизма разрушения, которые определяются неоднородностью материала на уровне армирующего элемента. Дело в том, что виды разрушения, вызванные разными по направлению действия напряжениями, имеют принципиально различающиеся особенности. [c.44]

Дж. Эшелби [14] решил задачу об упругом деформировании изотропной среды с включением эллипсоидальной формы, и на основе этого получил зависимости эффективных постоянных композита от объемного содержания в нем хаотически ориентированных вытянутых эллипсоидов. В работе [20] аналогичная задача решена для включений пластинчатой формы. Впоследствии Рассел [21] использовал решение Эшелби при исследовании влияния длины волокон в однонаправленном волокнистом композите на его эффективные характеристики. [c.17]

Хрупкий однонаправленный композит. Рассмотрим произвольную поперечную трещину в однонаправленном волокнистом композите. Найдем напряжения в целых волокнах, расположенных вблизи фронта поперечной трещины. Обозначим через п число нитей, приходящихся на единицу площади поперечного сечения композита. Очевидно, объемная доля нитей равна Vf= ттго п. На одну нить приходится площадь сечения, равная 1/w . Фронт трещины продвигается вглубь тела сразу на расстояние, равное d = вследствие почти одновременного разрыва нескольких нитей вдоль фронта трещины (элементарный акт разрушения). Развитие трещины в композите состоит в некоторой последовательности элементарных актов. [c.83]

Пусть однонаправленный волокнистый композит подвергается осевому растяжению — сжатию некоторой однородной деформацией е = б(0- Состояние волокон на свободной поверхности образца можно описать при помощи модели предьодущего параграфа (см. рис. 45). Для цилиндрических микротрещин (с длиной больше 2го) на таких волокнах величина Г orjta -но формуле (8.4) равна [c.96]

Однонаправленный волокнистый композит. Для расчета коэффициента периодичности р однонаправленного волокнистого композита (см. рис. 2.2, о), квазипериодическая структура которого образована независимыми для каждой ячейки случайными отклонениями а от узлов правильной квадратной решетки в плоскости г 0г2 ориентированных вдоль оси гз волокон с детерминированным радиусом гр поперечных круговых сечений, достаточно рассмотреть плоскую модель ячейки квазипериодичности типа круг в квадрате . В этой модели случайные значения ориентационного угла 9 и величины а вектора отклонений а распределены по равномерным законам на отрезках [0 2тг] и [0 А] соответственно, А = АгАщах, /г 6 [0 1 — степень разупорядоченности волокон, величина максимально допустимого смеш,ения Ащах определяется выражением (2.17), где для рассматриваемого композита величина Т — период или сторона квадратной ячейки, гр — радиус кругового сечения волокна. [c.32]

Однонаправленный волокнистый композит. Рассчитаем эффективные упругие свойства однонаправленного волокнистого композита (см. рис. 2.2), когда коэффициенты Пуассона матрицы и волокон равны 0,39 и 0,2 соответственно. Численные значения компонент тензора С композита с тетрагональной периодической однонаправленной волокнистой структурой известны [31]. Считаем разупорядоченность волокон в плоско- [c.80]

Ряс. 6.13. Модель внутренней дисковой трещины в однонаправленном волокнистом композите [c.177]

До сих пор большая часть исследований композиционных материалов относилась к волокнистым композитам, среди которых различаются два главных типа композиты с непрерывными волокнами и композиты с короткими (разорванными) волокнами. В свою очередь, в первом из указанных типов длинные волокна могут быть либо расположены строго параллельно друг другу, либо сплетены в ткань, пропитанную полимерным связующим. Поскольку в процессе сплетения возможны повреждения волокон и композит получается более низкого качества, здесь основное внимание будет уделено однонаправленным волокнистым композитам. [c.63]

Покажем теперь, как проведенный выше анализ может быть применен к решению задачи для упругой кохмпозиционной среды. Для доказательства мы используем теорию эффективной жесткости Геррмана и Ахенбаха [53], в которой приближенным энергетическим методохм выводятся дифференциальные уравнения, учитывающие особенности структуры слоистых и волокнистых композитов. Рассмотрим, в частности, однонаправленный двухфазный композит, в котором поперечные волны распространяются в направлении волокон (скажем, в направлении оси х). Предполагается, что решение имеет вид [c.179]

В большинстве случаев практического применения волокнистых композитов объемная доля волокон велика, и они воспринимают большую часть нагрузки. Функция матрицы состоит в том, чтобы удерживать волокна вместе и передавать нагрузку от разрушенных волокон на окружающие при помощи сдвиговых напряжений вблизи мест разрывов. Это действительно так, если большинство волокон непрерывные и нагрузка прикладывается в направлении их укладки. Если они разрывны или нагрузка прикладывается не в направлении волокон (в однонаправленном композите или армированном под углом), то материал матрицы в значительной степени участвует в восприятии приложенной нагрузки. Большая часть настоящей главы посвящена однонаправленным волокнистым композитам, нагруженным в направлении волокон, поэтому роль материала матрицы здесь ограничивается перераспределением нагрузок около концов разорванных волокон (или около мест разрывов при армировании короткими волокнами). [c.279]

Композит, включения которого представляют собой длинные цилиндры, называется волокнистым композитом. Если же эти цилиндры (волокна) параллельны между собой, то волокнистый композит называется однонаправленным. [c.66]

Из условия отсутствия масштабного эффекта и формулы (5.16) вытекает, что оптимальная укладка нитей в однонаправленном и волокнистом композите дается решением следующей чисто геометрической задачи как разбросать в плоскости круга заданного радиуса Tq, чтобы величина наименьшего расстояния между их центрами была максимальной при заданной доле Vf, т.е. при заданном отношении площади всех кругов к площади той области, в которой они разбросаны. Очевидно, что когда Го гораздо меньше поперечных размеров образца, можно считать, что круги образуют в плоскости двояко-периодическую решетку с периодом d, и задача сводится к следующей найти максимум по наименьшей из двух величин d — 2го или sin pse ( р/2) — 2го, при условии, что ty = = onst (здесь dn — длина стороны и острый угол в равностороннем параллелограмме периодов с центром в центре круга). Так как [c.71]

Исследуем развитие поперечных трещин в однонаправленных волокнистых композитах с учетом статистических свойств отдельных волокон. Рассмотрим вначале ленточную модель композита (рис. 37, а), когда все нити — цилиндры радиуса г q — расположены соосно в одной плоскости в полосе связующего ширины h на одинаковом расстоянии d друг от друга (одномерная решетка). Композит однородно растягивается в направлении волокон напряжением а = e. Укладку нитей считаем достаточно плотной. Обрывы волокон располагаются в области концентрации напряжений вблизи конца трещины размер этой области вдоль оси нитей равен неэффективной длине L (рис. 37, б). Величина L определяется ниже в 7. [c.76]

Одним нэ основных методов оптимального проектирования слоистых конструкций из волокнистых композитов является подход, основанный на сетевом анализе. При таком подходе направления армирования в каждом слое совпадают с траекториями главных напряжений принимается, что композит обладает нулевой жесткостью в направлении, поперечном армированию, и работает лишь на растяжение вдоль волокон. В этом случае вычисление интеграла по объему от первого инварианта в зависимости (6.3) упрощается, так как Oj = а, = 0. Очевидно, что максимальная массовая энергоемкость достигается в равнонапряженных конструкциях с = onst = П% (Щ — прочность однонаправленного композита на растяжение вдоль волокон). [c.422]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...