Прочность однонаправленно-армированных пластиков

Таким образом, фактическая предельная кривая прочности однонаправленно-армированного пластика при продольном сдвиге и трансверсальном растяжении определяется уравнениями (5.24) — (5.26). Критерий (5.26) удовлетворительно описывает экспериментальные данные также при совместно действующих сдвиговых и сжимающих напряжениях. В случаях, когда [c.151]

Такие же результаты получены рядом авторов, исследовавших прочностные свойства армированных пластиков различных видов при сдвиге. Соотношение прочности продольного сдвига однонаправленно-армированного пластика и прочности матрицы при различных объемных содержаниях волокон показано на рис. 5,2. Исходя из приведенных данных можно заключить, [c.145]

Рис. 5.2. Зависимость отношения прочности продольного сдвига однонаправленно-армированного пластика к прочности полимерного связующего от объемного содержания волокон.

ЧТО прочность продольного сдвига однонаправленно-армированных пластиков практически не зависит от объемного содержания волокон, а зависит лишь от прочности матрицы. Следовательно, концентрация напряжений в пластике при сдвиге не влияет на его прочностные свойства. Таким образом, в случае, когда прочность матрицы меньше прочности сцепления, в первом приближении можно принять, что прочность продольного сдвига определяется формулой [c.146]

При сжатии однонаправленно-армированного пластика в направлении армирования первыми разрушаются волокна. Для определения прочности при этом можно использовать закон смеси [c.147]

Прочность может быть определена также и при помощи теории прочности Мора. Соответствующая расчетная схема показана на рис. 5.5. Уравнение огибающей главных кругов Мора для однонаправленно-армированного пластика при нагружении в плоскости трансверсальной изотропии имеет следующий вид [13] [c.148]

При таком условии прочность ортогонально-армированного пластика при сдвиге в осях упругой симметрии практически равна прочности сдвига однонаправленно-армированного пластика с таким же относительным объемным содержанием волокон, т. е. [c.157]

В составе композита связующее находится в более сложном напряженном состоянии и поэтому для оценки прочности армированного пластика критерии (5.21) и (5.22) непосредственно неприменимы. Критерий прочности однонаправленно армированного композита должен учитывать повышение прочности связующего на сдвиг от воздействия сжимающего напряжения, вытекающее из критерия, приведенного в формуле (5.21). [c.132]

В работе [13] показано, что в отличие от трансверсального растяжения, момент, когда сдвиговые напряжения в критических зонах армированного пластика достигают значения прочности связующего, не всегда является началом лавинообразного разрушения всего материала. После достижения напряжениями значения прочности матрицы при сдвиге в точках максимальной концентрации напряжений начинается условное течение полимерной матрицы, и происходит перераспределение поля напряжений. Аналогичный эффект был обнаружен в работе [36]. В результате условного течения полимерной матрицы прочность продольного сдвига однонаправленно-армированного стеклопластика в пределах разброса можно считать равной прочности при сдвиге полимерной матрицы [13]. [c.145]

В отличие от поперечного растяжения момент достижения сдвиговыми напряжениями в критических зонах армированного пластика значения прочности связующего не всегда является началом лавинообразного разрушения всего материала. В этом случае в точках максимальной концентрации напряжений начинается условное течение связующего и происходит перераспределение поля напряжений [17]. Установлено, что в результате условного течения связующего прочность продольного сдвига однонаправленно армированного стеклопластика в пределах разброса можно считать равной прочности сдвига связующего [17]. [c.134]

Прочность пластика при одноосном растяжении. Прочность тканевых пластиков зависит от прочности нитей, пропитанных связующим, которые рассматриваются как однонаправленно армированные структурные элементы. Поэтому к пропитанным нитям применяются структурные критерии прочности. Для прогнозирования прочности тканевых пластиков, например при растяжении, необходимо определить напряженное состояние пропитанных нитей на участках с ориентацией волокон параллельно плоскости ткани и под углом к ней. При этом используется модель структуры материала, показанная на рис. 5.16. Согласно этой модели пропитанные нити условно представляются как монослои основы и утка, состоящие из продольно и наклонно армированных полос. В наиболее невыгодном напряженном состоянии находятся наклонно армированные полосы, в которых кроме нормальных напряжений, равных средним нормальным напряжениям по всему монослою = 0° = [c.143]

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]

На рис. 7.4 показаны экспериментально установленные зависимости прочности при растяжении Rt от угла а для однонаправленно- и двухнаправленно-армированных стеклопластиков при одинаковом объемном содержании волокон. Из рис. 7.4 видно, что при одинаковых углах а прочность стеклопластика не Это дает возможность использовать формулы (7.10) — (7.13) для определения прочности однонаправленно-армированного пластика при растяжении под углом к направлению армирования. Следует отметить, что для однонаправленно-армированного пластика применение формул [c.184]

Прочность при одноосном сжатии. При сжатии в направленки армирования первыми обычно разрушаются волокна. В гаком случае для определения прочности однонаправленно армированного пластика можно ис-польповать сэакон смеси [c.135]

Для определения прочности однонаправленно армированного пластика на поперечное сжатие R , используют теорию прочности Мора. Уравнение огибающей главных кругов Мора при нагружении в плоскости трансвер-сальной изотропии имеет следующий вид [c.135]

На рис. 19 даны некоторые результаты, сравненные с результатами для стеклопластиков. Они обладают некоторыми особенностями. Заметно, что, чем выше статическая межслойная сдвиговая прочность, тем круче кривая 8 — М, т. е. тем больше эффект усталости. Межслойная сдвиговая прочность ортогонально армированных пластиков ниже прочности соответствующих однонаправленных материалов, а межслойная сдвиговая прочность композитов с волокнами типа II вьппе, чем у аналогичных композитов с волокнами типа I. [c.389]

На рис. 5.7 и 5.8 приведены экспериментальные значения прочности однонаправленных эпоксидных пластиков, армированных волокнами Кевлар и углеродными волокнами, в сравнении с кривыми, рассчитанными по уравнениям (5.12) и (5.13). Экспериментальные данные определяли при растяжении трубчатых образцов (полученных методом намотки) вдоль оси образцов, при внутреннем давлении и кручении. Объемное содержание волокон составляло приблизительно 60% [6]. Данные на рис. 5.7 соответствуют сложному напряженному состоянию, полученному путем комбинации напряжения Ог, направленного вдоль оси волокон, и сдвигового напряжения Т г Сложное напряженное состояние (см. рис. 5.8) получается в результате суперпозиции напряжения Oi вдоль оси образца (параллельно ориентации волокон) и напряжения 02, направленного под углом 90° к армирующим волокнам. Характеристики сложного напряженного состояния, возникающего при комбинации напряжений Ог и ti 2, согласуются с зависимостями (5.12) и (5.13). Для сложного напряженного состояния, обусловленного су- [c.184]

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]

При продольно.м сдвиге моиослоя исчерпание прочности связующего в точках максимальной концехгграхдхи напряжений не приводит к лавинообразному разрушению материала, а влечет за собой условное течение связующего и перераспределение поля напряжений в монослое. Экспериментально усганоатено, что в результате условного течения связующего прочность при продольном сдвих е однонаправленно армированных пластиков в пределах разброса можно считать равной прочности связующего при сдвиге т . Следовательно, концентрация напряжений в пластике при сдвиге как бы не проявляется и не влияет на его прочность. В таком случае можно принимать = 1. [c.296]

Рассмотрим частный случай комбинированного нагружения, когда на однонаправленно-армированный пластик одновременно действуют нормальные напряжения <ах>, перпендикулярные направлению армирования, и напряжения продольного сдвига <Т1ц.>- При таком нагружении прочность армированного пластика обычно определяется прочностью полимерной матрицы или прочностью сцепления. Сначала рассмотрим случай, когда прочность полимерной матрицы меньше прочности сцепления. Предполагая, что при комбинированном растяжении и сдвиге разрушение однонаправленно-армированного пластика происходит при достижении максимальными растягивающими напряжениями значения прочности полимерной матрицы, пользуясь энер-г етическим критерием прочности и учитывая формулу (5.8), получаем [c.150]

Наименьшую прочность армированные пластики имеют при поперечном растяжении и продольном сдвиге. Напряженное состояние полимерного связующего при поперечном растянсе-иии однонаправленно армированного пластика показано иа рис. 5.2. [c.129]

Аналогичные результаты были получены при исследовании прочностных свойств различных видов армированных пластиков при сдвиге [23, 25, 28]. На основе этих результатов можно заключить, что прочность продольного сдвига однонаправленно армированных пластиков практически не зазисит от объемного содержания волокон, а зависит лишь от прочности связующего на сдвиг Гр. Следовательно, концентрация напряжений в пластике при сдвиге как бы притупляется и не влияет на его прочностные свойства. В таком случае можно принимать, что т = 1. [c.134]

Когда отношение сжимающих напряжений к сдвиговым превышает определенный предел, раз-рушенне материала носит характер разрушения при поперечном сжатии. Если принять, что однонаправленно армированный пластик является трансверсально изотропным материалом, то для оценки его прочности можно использовать критерий типа (5.22). В конкретном случае имеем [c.137]

Установлено, что коэффициенты термического расширения однонаправленного композита в осевом направлении отрицательны и малы по абсолютной величине, а в поперечном направлении принимают большое положительное значение. Совместное влияние анизотропии и низкой прочности при поперечном растяжении вызывает возникновение температурного растрескивания в ортогонально армированных пластиках в результате их охлаждения ниже температуры отверждения. [c.366]

Металлокомпозиты с волокнистым упрочнителем, в отличие от армированных пластиков, имеют ряд особенностей хорошую электро- и теплопроводность, влагостойкость, широкий диапазон рабочих температур, повышенную жесткость и прочность однонаправленных материалов в поперечном направлении и при сдвиге, своеобразие механизмов разрушения, а также особенности их деформирования при термомеханических воздействиях и др. [c.234]

Для определения прочности при сжатии ортогонально-армированного пластика, состоящего из однонаправленно-армиро-ванных элементарных слоев а и 6, используем расчетную схему, показанную на рис. 6.3. Прочность такого материала исследована в работе [9,с 74—81]. [c.157]

На рис. 3, а—з показаны некоторые возможности схемы разрушения однонаправленно и ортогонально армированных пластиков, нагруженных в направлении упругой симметрии. Каждой схеме разрушения соответствуег своя-прочность, поэтому определение прочности армированното пластика при сжатии требует установления схемы разрушения данного материала. [c.8]

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]

Некоторые результаты по длительной прочности графито-эпоксидных образцов с угловой укладкой при 121 °С приведены в [23], они показывают наличие запаздывающего разрушения. Здесь опять полезная информация слишком ограничена, чтобы сделать какие-либо определенные выводы. В работе [36] исследована длительная прочность эпоксидных пластиков, армированных берил-лиевыми волокнами. Образцы были сделаны из 12 однонаправленных слоев, причем в соседних слоях волокна располагались перпендикулярно друг к другу (за исключением центральной плоскости). Композит перед разрушением подобно некоторым металлам показал три стадии ползучести. Значения длительной прочности для шести образцов берилпиевого композита попали в очень широкий интервал времен, соответствующих разрушению проволок. Тенденция здесь, по-видимому, состоит в стремлении к уровню, составляющему около 75% от максимальной прочности, при котором долговечность равна 788 ч. [c.297]

Макроскопические характеристики усталостного разрушения металлов и волокнистых композиционных материалов очень похожи, хотя на микроуровне они различаются очень сильно. Хрупкие материалы, такие как стекло, углерод и бор, не снижают свою несущую способность при циклических нагрузках в отличие от пластически деформируемых материалов. Следовательно, композиционные материалы на основе хрупких волокон должны обладать высокой усталостной выносливостью, если волокна выдерживают основную нагрузку. Это предположение выполняется в случае пластиков, армированных однонаправленными углеродными и борными волокнами при усталостных испытаниях на одноосное напряжение. Диаграммы зависимости максимального напряжения от числа циклов до разрушения (диаграммы а—N) для таких материалов действительно практически горизонтальны и при циклических нагрузках, лежащих ниже полосы разброса статической прочности при растяжении, истинное усталостное разрушение практически не наблюдается. Бимон и Харрис [140], а также Оуэн и Моррис [141] получили одинаковые результаты для карбопластиков на основе эпоксидных и полиэфирных связующих [c.136]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...