Метод двойной консольной балки

МЕТОД ДВОЙНОЙ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ [c.217]

Метод двойной консольной балки был первоначально разработан для Оценки разрушения адгезионных связей при деформировании типа I. При исследовании адгезионных связей использовались как образцы переменного сечения, так и образцы с параллельными кромками. В работе [15] для оценки тканых композитов применяли образцы с переменным рабочим сечением. В работе [16] двойная консольная балка с параллельными кромками применялась для исследования графито-эпоксидных композитов (0°) и (0°/90°) . Образцы с параллельными кромками значительно более популярны, чем образцы переменного сечения. [c.217]

Определение величины 5 позволяет применить схему обработки результатов эксперимента, подобную описанной и включающую уравнение (37). Учет сдвиговой деформации при обработке результатов испытаний по методу двойной консольной балки был предложен в работе [21]. Для материалов, геометрических параметров образца и размеров трещин, обычных для испытаний методом двойной консольной балки, учет сдвиговых деформаций изменяет рассчитываемые значения в случае минимальной длины трещины менее чем на 3%. [c.223]

Энергия разрушения определяется либо как работа, необходимая для образования единицы новой поверхности трещины, либо как энергия, поглощенная вновь образованной поверхностью разрушения и приходящаяся на единицу площади. Для определения энергии разрушения материалов было предложено много различных форм образцов [10] с острой трещиной, которая во всех случаях наносится до испытаний. При вычислении энергии разрушения необходимо знать силу, требуемую для развития острой трещины, ее длину, модуль упругости материала, размеры образца и соответствующее уравнение, связывающее эти параметры. Необходимо также следить за тем, чтобы длина трещины и размеры образца были в интервале справедливости используемого уравнения в соответствии с деформационными свойствами исследуемого материала. Для испытаний керамик и хрупких полимеров широко используется двойная консольная балка, что обусловлено разработкой различных методов получения в материале острых трещин [61]. [c.18]

Когда кривые нафужения й/или разгрузки упругих балок нелинейны, скорость высвобождения энергии деформирования можно определить, измеряя площадь между кривыми нагружения и разгрузки. Большие прогибы или нелинейно-упругие кривые деформирования — причина нелинейности зависимости нагрузка—прогиб. Метод измерения площади применительно к испытанию двойной консольной балки был использован в работе [23 . [c.225]

В главе обсуждаются экспериментальные методы оценки меж-слойного разрушения композитов. Кроме классического метода испытания на сдвиг с помощью короткой балки представлен ряд методов, основанных на подходах линейно-упругой механики разрушения методы двойной консольной балки, расслоения кромки при растяжении, изгиба балки с надрезом на конце, растяжения составного образца с одинарной и двойной накладками, растяжения полосы с косоугольным центральным надрезом. Каждый метод обсуждается с позиций сопротивления материалов. Такого рода подход прцемлем ввиду сложной природы композитов. Кроме того, в главе обсуждается взаимосвязь между основными экспериментальными даш1ыми и конструкционными свойствами композитов, в том числе рассматриваются критерий разрушения смешанного типа и параметрический анализ, включающий одномерную модель расслоения при выпучивании для оценки взаимосвязи между характеристиками материала и его конструкционными свойствами. Рассмотрены также соотношения между основными показателями свойств полимерного связующего и поведением материала матрицы in situ в составе композита. [c.193]

Первое приращение длины трещины обычно имеет характф выстрела щелчка, что обусловливает нечеткость записи кривых нагрузки и разгрузки. Явление такого рода связано с наличием области, обогащенной связующим, переп пдзёдней кромкой тефлонового вкладыша — так называемый полимфный карман. По этой причине первым приращением длины трещины следует пренебречь, В зависимости от порядка обработки результатов эксперимента далее фиксируют либо серию последовательных кривых нагружение— разгрузка для желаемых приращений трещины (рис. 4.22), либо длину трещины на непрерывной зависимости нагрузка—перемещение во время устойчивого роста трещины. Обработку результатов, полученных методом двойной консольной балки, можно осуществлять по разным схемам. Три из них ниже обсуждаются подробно. [c.218]

Следует отметить, что значения Пс приведенные в табл. 4.8, значительно выше величин G, , полученных на образцах графитоэпоксидного композита методами двойной консольной балки и расслоения у кромки. Хотя испытания на изгиб балки с надрезом на конце проводились на графито-эпоксидных системах, отличающихся от описанных в предыдущих разделах главы, однонаправленный композит AS-1/3506-1 в работе [41] был испытан методом двойной консольной балки с последующим расчетом G, . Были получены величины, близкие значениям G, , представленным в табл. 4.3 для однонаправленного графито-зпоксидного композита AS-4/3502. [c.259]

Основываясь на современном уровне интерпретации межслойно-го разрушения композитов, как она представлена в настоящей главе, можно сделать ряд важных выводов. Во-первых, ввиду низкой чувствительности задачи одномерного расслоения к критерию разрушения смешанного типа при описании разрушения следует сосредоточиться на оценке поведения при деформировании типов I и II и использовать линейный критерий разрушения смешанного типа, представленный уравнением (142). Метод двойной консольной балки и испытание на изгиб балки с концевым надрезом являются, по-видимому, наиболее практичными и перспективными подходами к оценке поведения при деформировании типов I и II соответственно. Для разработки смол, образующих матрицу композита, можно использовать зти же методы и образцы с адгезионной связью. Поведение при разрушении чистого связующего часто можно соотнести с межслойным разрушением композита по матрице in situ при условии, что ограничена пластическая деформация. Выполнить это условие можно, создав тонкий (около 0,05 мм) слой связующего. [c.294]

На рис. 4 показаны также измеренные в опыте величины вязкости разрушения для различных скоростей движения вершины трещины в образцах из стали AISI 4340, опубликованные Розакисом и др. [79]. Кружки на рисунке соответствуют экспериментальным данным, полученным на трех идентичных образцах в виде двойной консольной балки (ДКБ-образцах), подвергнутых одному и тому же режиму термообработки, нагружаемых жестким клином. Измерение динамической вязкости разрушения осуществлялось при помощи оптического теневого метода. Данные, приведенные на рис. 4, отнесены к величине начальной вязкости разрушения K i = 30 МПа-м , которая в действительности может быть несколько меньшей. Во всяком случае, данные, полученные для стали AISI 4340, говорят о том, что параметр d /eor должен быть порядка 30, и это согласуется с результатами, найденными Райсом и Соренсеном [78] в опытах с медленным движением трещины в аналогичных материалах. [c.113]

Метод обработки, вытекающий из уравнения (33), также применим в случае ограниченного роста трещины и представляет собой основу для прямой схемы обработки данных. Представим типичную кривую нагружения и разгрузки для трещины, распространяющейся в однонаправленном графито-зпоксидном композите (рис. 4.25). Образец в виде двойной консольной балки к началу движения трещины линейно нагружается силой Pj. Во время роста трещины от о до о -I- До нагрузка снижается до Pj. Если затем образс ц разгружать, то потеря энергии деформирования в результате движения трещины представится площадью ЛА, заключенной между [c.224]

Кроме классических образцов в виде двойной консольной балки в работе [31] для изучения влияния геометрии образца на энергию разрушения была использована усиленная двойная консольная балка. Схема такого образца показана на рис. 4.30. Он представляет собой образец в виде двойной консольной балки, к наружным поверхностям которого после изготовления приклеивают алюминиевые пластины, используя связующее холодного отверждения. Чтобы избежать пластической деформации перед фронтом инициирующей трещины, которая обусловлена наличием полимерного кармана у обреза вкладыша, формирующего эту трещину, перед проведением испытания искусственно вызывают рост инициирующей трещины. На рис. 4.31 и 4.32 представлены результаты, полученные на образцах графито-эпоксидного (As-4/3502) и графито-полиэфирэфиркетонного (АРС-2/РЕЕК) однонаправленных композитов. Отметим наличие поведения типа кривой сопротивления, которое связано с возрастанием при увеличении длины трещины. Исследование поверхности разрушения обнаруживает, однако, наличие большого количества мостиков из волокон, которые и обусловливают рост G, . Данные, обозначенные зачерненными значками на рис. 4.31 и 4.32, получены с помощью эмпирического балочного подхода [уравнение (49)], тогда как обозначенные светлыми значками — методом измерения площади [уравнение (54)]. Хотя длина трещины, при которой G, перестает изменяться, зависит от геометрии образца, условие начала разрушения (величина G, , соответствующая началу роста трещины) не зависит от геометрии образца. Это пороговое значение и представляет, по-видимому, искомую характеристику материала. Как показано в разд. 4.4.7, полученные пороговые значения Gj оказываются равными величинам, измеренным на образцах с тонким адгезионным слоем из чистого связующего. [c.234]

Ввиду неустойчивости роста трещины при изгибе балки с концевым надрезом обработка результатов эксперимента методом измерения площади гораздо менее полезна, чем при испытании двойной консольной балки. Рассел и Стрит [41] использовали известный в сопротивлении материалов метод сечений (см. рис. 4.51), чтобы вывести зависимость податливости от длины трещины из классической балочной теории. Они получили выражение С = 6/Р = (2L3 + Ъа )/ ЩЬк (91) [c.257]

Наконец, рассмотрены методы оценки способности материала останавливать трещины. Изучены образцы, представляющие в настоящее время интерес, и проведено сравнение их относительной способности регистрировать факт остановки трещины. Одна группа, состоящая в основном из небольших образцов, испытана при постоянной температуре. Эта группа представлена образцами с одним надрезом по кромке и консольными балками с двойной заделкой. Другая группа образцов больших размеров показала более высокие скорости распространения трещины. Образцы подвергали предварительному нагружению, а затем воздействию равномерно распределенной телшературы и температуры с перепадом. К этой группе относятся образцы ЭССО и Робертсона, для которых результаты испытаний представлены в виде критической температуры остановки трещины [c.12]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...