Вязкоупругие свойства компонентов

ВЯЗКОУПРУГИЕ СВОЙСТВА КОМПОНЕНТОВ [c.83]

С делью регулирования вязкоупругих свойств монослоев с вязкоупругими волокнами, например органическими, используют гибридные монослои, Б которых органические волокна чередуются с упругими волокнами (стеклянными, углеродными, борными). Реологические свойства компонентов гибридных монослоев сильно различаются, в результате чего происходит перераспределение напряжений во времени между этими компонентами. При постоянной внешней на- [c.289]

Одной из важных с теоретической точки зрения проблем является определение кривых температурных зависимостей модуля и tg 6 по данным о свойствах исходных компонентов и фазовой структуре гетерогенных композиций. В то же время практически важное значение при разработке новых полимерных композиций и их использовании приобретает возможность получать максимальную информацию об их структуре по результатам динамических механических испытаний. Решение этих проблем требует развития единого теоретического подхода. Ниже обобщаются и сравниваются развиваемые в настоящее время подходы к теоретическому анализу вязкоупругих свойств гетерогенных полимерных композиций. [c.151]

Вязкоупругие свойства для произвольных направлений, не совпадающих с направлением осей симметрии материала, определяются при этом обычными (приведенными выше) формулами преобразования компонент тензора четвертого ранга при повороте системы декартовых координат, причем некоторые упругие постоянные заменяются в этих формулах интегральными операторами. [c.55]

Помимо интегральных соотношений, связывающих напряжения и деформации, широкое распространение в теории вязкоупругости нашли дифференциальные соотношения. Эти соотношения получаются из рассмотрения механических моделей, приспособленных для описания вязкоупругих свойств реальных материалов. Так, в [78] доказывается, что всякая невырожденная модель, составленная из пружин и поршней, сводится к дифференциальному оператору, который для девиаторных компонент напряжений и деформаций имеет вид [c.24]

Каждый из компонентов неоднородного материала может обладать различными механическими свойствами упругими, вязкоупругими, пластическими и пр. Ясно, что описание таких неоднородных материалов связано с большими математическими трудностями. В настоящем томе освещены только некоторые основные аспекты этой сложной проблемы. [c.6]

В большинстве проведенных к настоящему времени работ по исследованию микромеханического поведения композитов явно или неявно предполагается, что компоненты композиционного материала являются линейно упругими. Однако при приложении нагрузки многие из этих материалов, в особенности материалы, которые обычно используются для изготовления матрицы, не сохраняют своих линейных свойств. Для некоторых материалов эта нелинейность может быть хотя бы частично обусловлена вязкоупругостью — временными эффектами, которые обсуждались в гл. 4. С другой стороны, как только приложенная нагрузка превосходит определенное значение, равное пределу текучести материала, для большинства материалов обнаруживается нелинейность, не зависящая от временных факторов. Этот последний тип нелинейности, проявляемый вне упругой области, называется пластичностью. Таким образом, термин упругопластическое поведение обычно означает, что рассматривается процесс нагружения в целом. [c.197]

Для аккуратного учета влияния вязкоупругих слоев на демпфирующие свойства композитных конструкций, т. е. конструкций, имеющих как упругие, так и вязкоупругие компоненты, можно использовать метод энергии деформации для соответствующих форм колебаний [4.13,4.14]. Попросту говоря, идея метода энергии деформации для соответствующих форм колебаний состоит в том, что отношение коэффициента потерь композитной конструкции к коэффициенту потерь вязкоупругого материала для данной формы колебаний можно приравнять отношению энергии упругой деформации для вязкоупругого материала к полной энергии деформации конструкции при деформировании по конкретной форме колебаний без демпфирования [4.13] [c.187]

Тепловой режим конструкций энергетических устройств из композитных материалов (КМ) в ряде случаев характеризуется интенсивным теплообменом на поверхности, высокими скоростями изменения температуры во времени и большими градиентами температур внутри этих конструкций. При этом в материале возникают нелинейные физико-химические явления, которые часто ведут к снижению несущей способности конструкций. К ним относятся структурные фазовые превращения, взаимодействие компонентов, расслоение, температурные и структурные напряжения, изменение теплофизических, упругих, прочностных и других характеристик, реологические эффекты. Расчет предельного состояния конструкции, находящейся в таких условиях, должен включать описание процессов теплопроводности, термо- и вязкоупругости, кинетики химических реакций, аэродинамики фильтрующих газов, диффузии, а также требует из-за анизотропии свойств определения большого количества теплофизических и механических характеристик материалов. Точный расчет с учетом изменения характеристик от температуры весьма сложен, так как связан с решением нелинейных интегродифференциальных уравнений с переменными коэффициентами. На достоверность его результатов большое влияние оказывает трудность представления и выбора достаточно полно отражающей действительность модели процесса, связанного с необратимыми явлениями. [c.7]

Принципы построения и анализ одномерных моделей приводятся в главе 2. Отметим лишь, что их использование позволяет исследовать довольно широкий круг вопросов, например учесть влияние жесткости компонентов [163, 255], их объемных долей [237], укладки волокон [253, 258], пластических [252] и вязкоупругих [257, 271] свойств матрицы на распределение напряжений как в разрушившихся, так и в соседних с ними волокнах [127]. [c.32]

Деформационные свойства вязкоупругих тел описываются феноменологическими теориями, наиболее разработанной среди которых является теория линейной вязкоупругости, описывающая вязкоупругое тело как комбинацию идеально упругой и идеально вязкой компонент. Поведение идеально упругой составляющей описывается в терминах классической теории упругости обобщенным законом Гука и характеризуется по крайней мере двумя упругими константами — модулем Юнга Е и коэффициентом Пуассона х. Другие константы — модуль упругости при сдвиге О и модуль объемного сжатия К — связаны с Е и ц следующими выражениями [c.24]

Построена математическая модель неоднородных легких человека в предположении, что в легких можно выделить две области, для которых средние физические параметры, характеризующие упругие свойства легких и сопротивления дыхательных путей, различны (неоднородное легкое). Объемы областей (компонент) с различными физическими свойствами моделируются вязкоупругими пористыми телами. Компоненты взаимодействуют между собой и с грудной клеткой на поверхностях контакта между ними. Для возможности описания форсированных дыхательных маневров изменения объемов компонент и давлений в различных точках модели не предполагаются малыми. На основе сформулированной модели уточняется постановка задачи моделирования однородного легкого на основе однокомпонентной модели. [c.29]

Деформирование и прочность композитных материалов (КМ) определяется их геометрической структурой, физико-механическими свойствами наполнителя и связующего, качеством адгезионного соединения компонент (фаз) [1-5]. Влияние технологии изготовления конструкции из КМ может проявляться также в возникновении остаточных напряжений [2, 5]. Не все эти факторы в силу разных причин в достаточной мере учитываются в теоретических механических моделях КМ. Наиболее развитой моделью КМ является континуальная теория первого порядка (теория эффективных модулей), в которой неоднородная структура заменяется квазиоднородной средой с приведенными характеристиками, определяемыми через параметры реальной структуры. Такой подход позволяет решить широкие классы важных задач механики КМ для слабоградиентных по сравнению с характерными размерами структуры динамических процессов (длинные волны, низкочастотные колебания и др.). Присущие КМ с регулярной структурой особенности колебаний и распространения волн могут быть описаны только в рамках структурной (кусочно-однородной) модели. Такой подход развивается в настоящей работе. Наряду с геометрической дисперсией, обусловленной неоднородностью структуры КМ, анализируется также диссипативная дисперсия, обусловленная вязкоупругими свойствами компонент. На феноменологическом уровне учитывается также влияние несовершенств адгезионного межфазного соединения и остаточных технологических напряжений на характеристики распространения волн в слоистых КМ. [c.819]

Эта глава посвящена главным образом аналитическому описанию линейного вязкоупругого поведения полимерных композитов и их компонентов, а также определению эффективных механических характеристик таких материалов по характеристикам их компонентов. Однако, учитывая, что композиты могут обладать и нелинейными вязкоупругими свойствами, в разд. VI затрагиваются и эти вопросы. Хотя обсуждаются только полимерные композиты, следует иметь в виду, что линейная теория сама по себе не ограничивается изучением таких материалов, но мох ет быть применена каждый раз, когда хотя бы црибли-л<енно выполняются условия линейности. [c.103]

Обсуждаются способы расчета эффективных вязкоупругих свойств композитов на основании свойств составляющих их компонент при помощи методов, рассмотренных в [1], а также в свете работ [2, 3] по стеклопластикам и работы [4] по стекло- и углепластикам на эпоксидных связующих. Как показано в [1], для области линейной вязкоупругости подобный расчет можно довольно легко выполнить при помощи известных численных или аналитических упругих решений. Для иллюстрации отдельных аспектов анализа вязкоупругих свойств композитов будем опираться на использованные в [2—4] уравнения микромеханики Халпина — Цая [5] для упругих однонаправленных волокнистых композитов. [c.181]

Вязкоупр]тие свойства компонентов. Полимерные связующие обладают выраженными вязкоупругими свойствами, и их деформации при постоянном длительном нагружении могут отличаться в несколько раз от первоначальных значений. [c.288]

Ползучесть при продольном сдвиге. Продольный сдвиг моносяоя - это вид нагружения, при котором наиболее сильно проявляются вязкоупругие свойства полимерного связующего. Для определения ползучести монослоя по де-формативным свойствам компонентов воспользуемся расчетной моделью (см. рис. 5.1.2). Согласно этой модели материал состоит из неограниченного числа слоев бесконечно малой толщины, параллельных плоскости нагружения. Полагается, что каждый слой находится в однородном напряженном состоянии и средние деформации всех слоев в любой момент нагружения одинаковы. Деформация сдвига слоя складывается из деформаций полимерного связующего и волокон. В процессе ползучести напряжения в компонентах монослоя меняются, т.е. происходит их перераспределение во времени. Таким образом, эпюры распределения напряжений сдвига в момент нагружения и при любом фиксированном значении времени нагружения различны. В результате решения системы уравнений равновесия с учетом закона деформирования компонентов (5.1.39) получается закон деформирования моносяоя при продольном сдвиге [c.290]

Анализ зависимости вязкоупругих свойств полимерных гетерогенных композиций от их состава и фазовой морфологии касался в первую очередь изохронных вязкоупругих функций. Аналогичные представления могут быть развиты для изотермических вязкоупругих функций, однако экспериментально полный комплекс вязкоупругих свойств значительно легче получить в изохронных условиях в широком температурном интервале, чем в изотермических условиях в широком интервале (в логарифмической шкале) частоты или времени. Данные, получаемые изохронными способами, вполне достаточны для анализа влияния состава и морфологип полимер-полимерных композиций с простой структурой дисперсной фазы на их вязкоупругие свойства. Однако взаимный пересчет вязкоупругих функций, сравнение экспериментальных данных с теоретическими и выявление таких вторичных эффектов как совместимость компонентов на границе раздела фаз требуют использования параметров вязкоупругих свойств как функций времени или частоты. Так как обычно любой экспериментальный способ определения вязкоупругих свойств охватывает ограниченный интервал временной шкалы, нахождение спосо- [c.173]

Для полимер-полимерных гетерогенных композиций следует ожидать, что релаксационные механизмы составляющих их фаз будут иметь различные температурные зависимости. Анализ тем-пературно-временной зависимости вязкоупругих свойств таких композиций, проведен Чёглем с сотр. [38, 39, 51, 52], которые пришли к выводу, что простая суперпозиция непригодна для полимер-полимерных гетерогенных композиций коэффициент сдвига йт является функцией времени и форма обобщенной кривой зависит от выбора температуры приведения, т. е. для гетерогенных композиций, состоящих из компонентов с резко различными Тс, эффективное расстояние между областями переходов па обобщенной кривой зависит от выбора температуры приведения. В работе [39] исследовали температурно-временную суперпозицию для блок-сополимеров, а в [52]—для гетерогенных смесей полимеров. [c.174]

Таким образом, описанные выше подходы позволяют сравнивать температурно-временные зависимости вязкоупругих свойств полимер-полимерных гетерогенных композиций и их компонентов. Вид обобщенной кривой для композиции в целом определяется выбором зависимости вязкоупругих свойств от состава композиции, формы и положения обобщенных кривых отдельных компонентов. Сравнение экспериментальных данных для композиции с расчетной обобщенной кривой (непосредственно или через температурный коэффициент сдвига, получаемый сдвигом точек) позволяет выявлять области проявления дополнительных релаксационных механизмов. Наиболее удивительными результатами такого анализа являются обнаружение щирокого плато между областями релаксационных переходов отдельных компонентов, зависимости расстояния между этими переходами (ширины плато) от выбора температуры приведения и связи между температурной зависимостью коэффициентов сдвига композиции в целом с соответствующими зависимостями для коэффициентов сдвига отдельных компонентов. Эти выводы подтверждаются данны - тг--""" денными на рис. 3.19 и 3.20 [52]. На рис. 3.19 пок- -iber-Reinfor ed [c.176]

В данном томе излагаются методы определения характеристик материала по характеристикам его компонентов (теория эффективных модулей), анализируется линейно упругое, вязкоупругое и упругопластическое поведение композ1Щионных материалов, рассматриваются конечные деформации идеальных волокнистых композитов, описывается применение статистических теорий для определения свойств неоднородных материалов. Далее приводятся решения задач о колебаниях в слоистых композитах и о распространении в них воли, критерии разрушения анизотропных сред, описание исследования композиционных материалов методом фотоупругости. [c.4]

Глава посвящена влиянию вязкоупругости на термомехаиическое поведение и срок службы композитов с полимерной матрицей. В первую очередь коротко рассмотрено линейное вязкоупругое поведение полимерных смол при температурах выше и ниже температуры стеклования. Далее показан простой способ учета этого поведения при оценке эффективных термомеханических свойств композитов и анализе остаточных напряжений, являющихся следствием термической и химической усадки компонент этих материалов в процессе переработки. Затем изложен анализ колебаний и распространения волн в диапазоне упругих свойств композитов. Особое внимание при этом уделено использованию алгоритма быстрого преобразования Фурье ), Разделы, посвященные линейной вязкоупругости, завершаются описанием процессов трещинообразования на микро- и макроуровне при помощи аналитических методов и алгоритма FFT, В главу также включено обсуждение предварительных вариантов моделей, позволяющих учесть влияние статистической природы дефектов на нелинейное механическое поведение композитов и характер их разрушения под действием переменных во времени нагрузок. [c.180]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...