Упругие характеристики армированных пластиков

УПРУГИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ [c.39]

Тканевые пластики склонны к потере сплошности. Даже небольшие растягивающие напряжения, действующие поперек направления армирования, могут вызвать растрескивание условных монослоев, что изменяет упругие характеристики материала в целом. Принимается, что при наличии трещин поврежденные условные монослои не воспринимают касательных и растягивающих напряжений, действующих соответственно параллельно и перпендикулярно к плоскости трещин. В таком случае при определении упругих характеристик тканевого пластика для условного монослоя с трещинами следует [c.286]

Анализ зависимости коэффициента т от деформативных характеристик компонентов показал, что влияние поперечных эффектов, возникающих в результате различия коэффициентов Пуассона полимерного связующего и волокон, на модуль упругости пластика Е в самых экстремальных случаях не превышает 2% . Следовательно, с достаточной для практики точностью модуль упругости однонаправленно-армированных пластиков в направлении армирования определяется зависимостью [c.46]

Приведенные соотношения дают возможность определить упругие характеристики тканевого пластика, армированного тканью, при нагружении в направлениях основы или утка. Если нагрузка приложена под углом а к этим направлениям, упругие характеристики Ех, Vxy и Gxy определяются по формулам [c.62]

Механические испытания материалов характеризуются типом напряженно-деформированного состояния, продолжительностью испытаний и условиями окружающей среды. Предлагаемое справочное пособие посвящено методам определения упругих и прочностных характеристик армированных пластиков при кратковременном статическом нагружении в нормальных условиях. Часть вопросов, касающихся рассматриваемой проблемы, изложена в обобщающих работах (монографиях), однако большинство сведений разбросано по многочисленным статьям. Авторами сделана попытка систематизации и обобщения основных теоретических и экспериментальных данных на основе опыта, накопленного в Институте механики полимеров АН Латв. ССР. Описаны и сопоставлены методы испытаний, рекомендуемые государственными стандартами, а также применяемые в исследовательской практике. Особое внимание уделено методам обработки результатов эксперимента отмечены возможные причины неправильного толкования полученных результатов. [c.6]

Вид кривой деформирования при растяжении в значительной мере зависит от температуры (см. рис. 2.1.3) и скорости нагружения (влияние скорости нагружения подробнее будет рассмотрено в разделе 2.1.4). На рис. 2.1.1—2.1.4 и 2.1.7 показаны кривые деформирования при растяжении пластиков с различной арматурой. Особенности кривой деформирования при растяжении армированных пластиков должны учитываться при определении упругих постоянных материала. Они являются отличительной характеристикой армированных пластиков различных видов и должны учитываться также при проектировании конструкций. [c.58]

Увеличение показателей модуля упругости и прочности при растяжении. В настоящее время модуль Юнга большинства изделий, изготовленных методом формования с выкладкой армирующего наполнителя вручную, составляет 700 кгс/мм . Для конструкций, полученных методом намотки, этот показатель может достигать 2000—2800 кгс/мм Для того чтобы армированные пластики использовались в химической промышленности для изготовления сосудов большего диаметра, например 3000—3600 мм (в настоящее время изготовляют сосуды диаметром 1500 мм), эксплуатирующихся под избыточным давлением до 7 кгс/см или полном вакууме, модуль упругости должен достигать 7000 — 8400 кгс/мм при хорошей химической стойкости материала. Имеются данные, что материал, отвечающий этим требованиям, может быть изготовлен методом пропитки под давлением специального армирующего стеклонаполнителя.Такие характеристики также могут быть достигнуты при использовании графитовых волокон в сочетании с эпоксидным связующим, однако в настоящее время большинство экзотических армирующих наполнителей не могут даже отдаленно конкурировать с материалами, применяющимися в химической промышленности. [c.361]

У изотропного материала независимыми являются только две упругие постоянные. Типичными изотропными материалами являются различные виды полимерных связующих, применяемых для изготовления армированных пластиков. Упругие характеристики некоторых видов полимерных связующих приведены в табл. 1.2. [c.14]

УПРУГИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАСТИКОВ, АРМИРОВАННЫХ ПРЯМЫМИ ВОЛОКНАМИ [c.45]

Для описания напряженно-деформированного состояния слоистого ортогонально-армированного пластика в осях упругой симметрии (оси армирования и ось, перпендикулярная плоскости армирования) при плоском напряженном состоянии следует пользоваться зависимостями (2.6). Упругие характеристики двухкомпонентных ортогонально-армированных пластиков определяются по уравнениям (2.5) при условиях, что п=2, а mi4-m2=l. Тогда согласно (2.5) имеем [c.56]

Таким образом, упругие характеристики Л,-/ для ортогонально-армированного пластика в осях, совпадающих с направлениями армирования, определяются через соответствующие характеристики однонаправленно-армированных слоев [c.56]

УПРУГИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАСТИКОВ, АРМИРОВАННЫХ ТКАНЬЮ [c.59]

Для определения упругих характеристик слоя, армированного тканью, принимаем, что этот слой условно состоит из двух подслоев, однонаправленно-армированных искривленными волокнами в направлениях основы и утка. Для упрощения расчетных зависимостей целесообразно ввести допущение, что влияние изменения искривления волокон в процессе нагружения на упругие характеристики материала является пренебрежимо малым. Для армирования пластиков обычно применяются ткани, имеющие следующие три основные типа переплетения полотняное, саржевое и сатиновое (рис. 2.11). [c.59]

В (4.5) входят упругие характеристики однонаправленно-армированного пластика, которые следует определять по формулам, приведенным в гл. 2. Зависимости (4.5) позволяют установить поле напряжений в полимерном связующем однонаправленно-армированного пластика, возникающее в результате действия на материал единичного среднего поперечного напряжения. [c.120]

Безразмерные величины дг и сте являются очень важными характеристиками структуры армированного пластика. Они определяют концентрацию напряжений в зависимости от упругих свойств матрицы и волокон, их объемного содержания и вида укладки волокон. Методика их определения подробно изложена в разделе 4.2. [c.143]

Упругие характеристики слоистого материала. В реальных конструкциях армированные пластики обычно имеют слоистую структуру, состоящую из однонаправленно армированных слоев. По теории слоистых материалов общий закон деформирования имеет следующий вид [16] [c.126]

С помощью зависимостей, которые приведены в п. 5-1.1, в соответствии с заданной структурой определяют технические упругие характеристики однонаправленно армированного пластика. [c.138]

Тканевые пластики весьма неустойчивы к потере сплошности. Даже небольшие растягивающие напряжения, действующие поперечно направлению армирования, могут вызвать растрескивание условных монослоев, что изменяет упругие характеристики материала в целом. Принимается, что при наличии трещин поврежденные условные монослои не воспринимают касательных и растягивающих напряжений, действующих, соответственно, параллельно и перпендикулярно пло- [c.143]

Армированные пластики являются неоднородными композитными материалами. Их основу составляет полимерная матрица, армированная волокнами или частицами. Для обоснованного выбора измеряемых характеристик и математического аппарата для обработки результатов опытов прежде всего необходимо установить, к какому классу принадлежат исследуемые композиты — к изотропным или анизотропным материалам. Далее, для установления расчетных зависимостей, связывающих величины, определяемые в опыте (силы, деформации, перемещения), с макроскопическими характеристиками композита, необходим переход к сплошной среде. Это позволяет использовать хорошо разработанный аппарат теории упругости сплошных анизотропных сред. [c.20]

В общем случае анизотропии деформативность упругого тела характеризуется 21 независимой постоянной. Однако армированные пластики, как правило, обладают определенной симметрией механических свойств. Симметрия строения позволяет уменьшить число определяемых характеристик. В зависимости от целей, т. е. типа конструкции, для которой предназначен материал, и характера действующих нагрузок число исследуемых характеристик может [c.29]

Для получения упрощенных зависимостей, описывающих усредненные упругие характеристики двухмерноарми-рованного слоя, использованы подходы, изложенные в работах [4, 18, 49]. Сначала укажем на основные допущения, принятые при приближенном описании деформативных характеристик однонаправленного композиционного материала [49] 1 — компоненты армированного пластика (волокно и матрица) изотропны и линейно упруги и работают совместно на всех этапах деформирования 2 — единичный объем материала находится в условиях плоского напряженного состояния 3 — пренебрегается напряжениями, перпендикулярными к волокнам при действии нормальной нагрузки вдоль волокон 4 — деформации вдоль нагрузки при поперечном (к направлению волокон) растяжении-сжатии пропорциональны в каждой компоненте ее объемному содержанию в материале 5 — напряжения неизменны в объеме отдельных компонентов. [c.57]

Изоду) [2]. Из данных, приведенных на рис. 3.1, следует, что для пласти ка на основе найлона 66 существует сбалансированность всех трех механи ческих характеристик при испытании во влажной среде. Максимальнь модуль упругости имеет материал на основе полифениленсульфида, не его ударная вязкость низка. Наибольшей ударной вязкостью обладает на полненный углеродными волокнами ударопрочный найлон, но у неге очень низкий модуль упругости. Так как механические свойства наполнен ных волокна.ми термопластов сильно различаются, необходимо классифицировать их также в соответствии с областями применения. Для иллюстрации на рис. 3. 2 приведены температурные зависимости модуля упругости и прочности при изгибе термопластов, армированных углеродными волокнами [3], а на рис. 3. 3 - триботехнические характеристики армированных термопластов [3]. Из этого рисунка следует, что термопласты, армированные углеродными волокнами, обладают лучшими триботехническими свойствами по сравнению с неармированными или содержащими стекловолокна термопластами. Характерно, что армированные пластики [c.62]

Косоугольный слоистый пластик. Прочность косоугольно-армиро-ванного слоистого пластика так же, как и его упругие характеристики, существенно зависит от схемы ориентации волокон. Прочность однонаправленного слоистого пластика (т. е. при а = 0) можно легко рассчитать, зная прочностные характеристики отдельных слоев пластика. Прочность слоистого пластика, однонаправленные слои которого расположены под углом а к направлению приложения нагрузки, можно вычислить следующим образом. Прежде всего вычисляют компоненты напряжений в отдельных слоях пластика. Затем раскладывают их на составляющие в направлениях вдоль и перпендикулярно волокнам, сопоставляют со значениями прочности однонаправленного армированного пластика для соответствующего слоя и рассчитывают прочность слоистого пластика, напряженное состояние которого в целом задано условиями нагружения. [c.186]

Прочность, модуль упругости и другие механические характеристики волокон из оксида алюминия близки по своим значениям к аналогичным характеристикам углеродных волокон. Поэтому можно использовать те же методы расчета композиционных материалов, что и в случае углепластиков. Методы формования армированных пластиков на основе волокон из оксида алюминия аналогичны методам формования углепластиков. Физико-механические характеристики однонаправленных армированных пластиков на основе эпоксидной смолы и волокон из оксида алюминия приведены в табл. 8.9. От углепластиков эти материалы отличаются тем, что обладают хорошими электроизоляционными свойст- [c.283]

Рассмотрим влияние изменения степени анизотропии упругих характеристик композита по высоте укладки на величину межслойного нормального напряжения в зоне КЭ при заданном уровне осевой деформации . Допуская, что физические характеристики отдельного слоя однородны, рассмотрим шесть вариантов укладки слоев трехсемейственных композитов со схемой армирования [ 0/ 45°/90°] .. Изменение свойств композитов получали путем различного сочетания угле-, органо- и стеклонаполнителей, оставляя для всех шести пластиков 2 = 45° и 3 = 90° угол в варьировали от О до 90°. Соответствующие кривые представлены на рис. 5.11. Анализируя их, можно видеть, что наибольшие значения получаются в гибридных композитах при 0,, составляющем от 32,5 до 45°. Максимальные межслойные нормальные напряжения при определенном уровне осевой деформации принимают значения от — 1,42 до 2,36 ГПа (рис. 5.11, кривая 2 при = 90° и кривая 5 при = 45° соответственно). Характерным для всех шести гибридных КМ является смена знака при изменении значений угла, причем кривые 5 и 6 пересекают ось абсцисс дважды, остальные — один раз. Для кривых 1—4 на рис. 5.11 [c.321]

Ортогонально-армированный пластик представляет собой слоистую композицию, состоящую из однонаправленно-армиро-ванных слоев. Это позволяет определить упругие свойства все-го слоистого композита по упругим свойствам отдельных слоев. В дальнейшем будут рассмотрены лишь материалы со сбалансированной структурой. Такие материалы не искривляются в случае осевой или сдвиговой нагрузки, и можно считать, что внешняя нагрузка распределяется между слоями пропорционально их жесткости. Слоистые пластики, в которых чередуются ортогонально размещенные однонаправленно-армированные слои, имеют девять независимых деформативных характеристик три модуля упругости в направлениях армирования и перпендикулярно плоскости армирования, три модуля сдвига в осях упругой симметрии и три коэффициента Пуассона в тех же осях. [c.56]

Таким образом, подставляя выражения (2.19) в (2.18), получаем зависимости для определения упругих свойств слоистых ортогонально-армированных материалов по техническим дефор-мативньш характеристикам однонаправленного слоя. Учитывая уравнение (2.7) и пренебрегая эффектами, возникающими в результате стеснения деформаций слоев в плоскости армирования, получаем соотношения, выражающие зависимости технических деформативных характеристик ортогонально-армированного пластика через соответствующие характеристики однонаправленно-армированного слоя [c.57]

На рис. 2.15—2.17 пунктиром показаны зависимости упругих характеристик от угла а для стеклопластика, армированного прямыми волокнами. Из рисунков 2.15—2.17 следует, что в случае стеклопластика, численные значения упругих характеристик мало зависят от вида армирования. Упругие характеристики пластиков, армированных высокомодульными волокнами, существенно зависят от вида армирования. Об. этом свидетельствуют результаты, приведенные на рис. 2.18. На этом рисунке приведены численные значения модуля упругости и модуля сдвига для эпоксидного углепластика, армированного как прямыми волокнами, так и полотняной тканью. Теоретические кривые построены при следующих исходных данных вг=38- 104 МПа в,= 1,3-10< МПа Овгг=2-Ш МПа увгг=ОЛО л=3500 МПа Тл=0,35 0л = 1300 МПа , ,о=1 у=0,18 ро= =4,4° ру=7,4°. [c.64]

В случае армированных пластиков наиболее технологичным является послойный способ введения в структуру материала волокон различных типов. Для этой цели используются однонаправленно-армированные одним типом волокон ленты — нре-преги. Ниже описаны упругие характеристики такого слоистого материала. При этом используются исходные допущения [c.66]

Если в выражении (3.47) заменить sie и see соответственно упругими характеристиками Si6(oo) и 5бв(оо) согласно зависимостям (3.45), то можно определить максимальные значения напряжений ххуУ после затухания процесса релаксации. Задача по определению составляющих матрицы вязкоупругой податливости двухнаправленно-армированных пластиков упрощается, если предположить, что напряжения в процессе ползуче- [c.110]

Пластики, армированные тканями — Бимодульность 145—147 — Диаграмма деформирования 145, 146 — Прочность при одноосном растяжении 143—145 — Расчетная модель 140—142 — Упругие характеристики 142, 143 [c.507]

Иначе сказывается изменение скорости деформирования в интервале 10 —10 с на некоторые механические свойства армированных пластиков. Так, с увеличением скорости деформирования стеклопластиков наблюдается рост замеренных величин кратковременной статической прочности и относительного удлинения материала [80], особенно интенсивный в диапазоне скоростей деформирования 0,00015—0,0008с . Если скорость деформирования выше 0,0008 с , то рост этих характеристик происходит по линейному закону, но менее интенсивно. Модуль упругости в указанном диапазоне скоростей практически не изменяется. Разброс измеряемых величин возрастает с уменьшением скорости деформирования. [c.58]

Упругие постоянные пластика со слоистой и волокнистой структурой при межслойном сдвиге определяются в основном работой полимерной прослойки, а прочность — силами сцепления на контактной поверхности матрица — арматура и действующими на этой поверхности касательными напряжениями. Поэтому при экспериментальном определении прочности межслойного сдвига важно знать действительное численное значение касательных напряжений, приводящих к разрушению образца. Максимальное значение касательных напряжений зависит от способа испытаний на межслойный сдвиг и схемы нагружения, от формы и размеров образцов, а также от всех отклонений от идеализированной структуры материала, вносидшх технологией изготовления армированных пластиков (нерегулярная укладка арматуры, искривление волокон, пустоты). Аналитическая оценка этих факторов практически невозможна, поэтому экспериментально определяемые характеристики межслойного сдвига являются условными и пригодны только для качественной оценки материала. [c.143]

Недостатки простукивания - субъективность оценки результатов контроля и невысокая чувствительность -устраняются применением аппаратуры (МСК дефектоскопов) для анализа спектров и оценки их изменений. В изделиях ударно возбуждают изгибные упругие колебания, а получаемые акустические импульсы преобразуют в электрические сигналы и обрабатывают в электронном блоке. Колебания обычно возбуждают электромагнитными вибраторами, принимают — микрофонами или пьезоприемниками. В зоне дефекта спектр ударно возбуждаемого импульса меняется в результате изменения модулей механических импедансов 1 для соответствующих составляющих спектра. Это меняет колебательные скорости данных составляющих и, следовательно, амплитуды связанных с ними электрических сигналов. Наиболее резкие изменения механического импеданса наблюдаются при совпадении спектральных составляющих с собственными частотами отделенных дефектами слоев. Диапазон рабочих частот определяется в основном параметрами ударного вибратора, свойствами контролируемого объекта и амплитудно-частотной характеристикой приемника упругих колебаний. Обычно его выбирают в пределах 0,3. .. 20 кГц. Для контроля изделий из глухих материалов с низкими модулями упругости достаточно частот до 4. .. 5 кГц изделия из более звонких материалов (например, металлов) обладают более широкими спектрами. В большинстве случаев дефекты увеличивают амплитуды спектральных составляющих, однако иногда, например в зонах ударного повреждения армированных пластиков, наблюдается обратный эффект. [c.272]

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]

На рис. 7.2 показаны расчетные зависимости, иостроенные по формулам (7.8) с использованием характеристик компонентов из табл. 7.1. На этом же рисунке точками отмечены экспериментальные результаты, полученные в [39] для боро-пластика на эпоксидном связующем. Точность расчетных оценок Ег и Glt оставляет, конечно, желать лучшего. Учет стеснения деформации более податливого материала матрицы в направлении армирования при действии поперечной нагрузки позволяет приблизить расчетную оценку Ej к экспериментальной. Для этого в.место модуля упругости матрицы Ет в уравнение для расчета Ет следует подставить значение Ет, соответствующее стесненным деформациям (можно получить, положив две из трех компонент деформации в трел- [c.257]

Модуль упругости слоистых пластиков, армированных высокомодульным углеродным волокном, составляет более 310 ГПа при прочности 690 МПа. И наоборот, прочность пластиков, армированных высокопрочным углеродным волокном, превышает 1380 МПа, а величина модуля составляет 138 ГПа. Отрицательный коэффициент линейного расширения волокна позволяет получать углепластики, имеющие почти нулевое значение этой характеристики. Углепластики имеют сравнительно низкую прочность в поперечном направлении и, как пра1зило, применяются исключительно в случаях одноосного нагружения. Они существенно дороже стеклопластиков, но значительно дешевле [c.75]

Результаты расчета зависимости модулей упругости от объемной доли волокнистого наполнителя для армированного стекловолокном композиционного древесного пластика приведены на рис. 5.3. Там же показано экспериментальное значение модуля по данным [170]. Характеристики стекловолокна для расчетов взяты из [164]. На рис. 5.3 видно, что как экспериментати>ное значение модуля, так и теоретические проходят выше штриховой линии, представляющей модули, полученные по правилу смесей. Таким образом, для данного конкретного типа наполнителей действительно наблюдается синергический эффект, и развитая теория позволяет его описать. [c.172]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...