Основные особенности свойств композитов

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ КОМПОЗИТОВ [c.189]

Основной особенностью волокнистых композитов является возможность создания из них материалов и элементов изделий с заданными свойствами, наиболее полно отвечающими характеру и условиям работы деталей и конструкций. Весьма существенным является и то, что при изготовлении изделий из волокнистых материалов имеет место совмещение технологического процесса формования материала и конструкции. [c.5]

В следующем разделе выясняются две основные особенности усталостной прочности композитов, а именно (а) что усталостная прочность является свойством самого композита в противоположность тем свойствам, которые определяются характеристиками каждого из компонентов, и (б) что некоторые особенности конструкции материала можно использовать для максимального увеличения усталостной прочности волокнистых композитов. [c.402]

Результаты испытаний по определению характеристик механических свойств бороалюминия при растяжении вдоль волокон приведены в табл. 8.2. На ряде образцов наблюдался подрост трещины, стартовавшей из области перехода сечений, перпендикулярно продольной оси образца, расслоение вдоль волокон и основной долом происходили уже в захватной части образца. Такой характер разрушения обусловлен концентрацией касательных напряжений в области изменения сечения. Результаты испытаний таких образцов не учитывались. Разрушающие напряжения и деформации определялись по максимальной нагрузке, модуль упругости — по углу наклона диаграммы деформирования на линейном участке. Отметим, что существенный разброс значений прочности является характерной особенностью волокнистых композитов с высокой степенью армирования — поданным [1], коэффициент вариации прочности бороалюминия может достигать 21...23 % при объемном содержании волокон 54 %. [c.234]

Особенность справочника заключается в попытке последовательной реализации подхода от свойств материала к свойствам конструкции . Приведенные в нем характеристики материалов не могут быть непосредственно использованы в расчетах вследствие практически неограниченной и быстро меняющейся номенклатуры композитов, а также зависимости свойств композитов от технологии. Основная задача авторов справочника — дать ориентировочные свойства материалов, систематизировать методы определения этих свойств и способы их использования при проектировании и расчете конструкций основных типов. [c.6]

Рассмотрим классификацию и основные особенности композитов. Простейший случай волокнистой структуры, характеризующей особенности данного класса материалов, представляет собой набор однородных волокон, заключенных в пластичной матрице. Свойства такого композита, образованного однонаправленно ориентированными волокнами, анизотропны. [c.12]

Попытки установить корреляцию между эксплуатационными характеристиками армированных пластиков и основными положениями химии поверхностных явлений оказались безуспешными. Адгезия красок, каучуков и герметиков к поверхности минеральных веществ и прочность стеклопластиков (особенно после выдержки в воде) очень слабо зависят от контактных углов смачивания, поверхностного натяжения адгезива, наличия непрочных пограничных слоев, морфологии и химии поверхности минеральных наполнителей и других важных факторов. Вполне вероятно, что при оценке адгезионных свойств по механическим характеристикам композитов могут использоваться отдельные параметры или их сочетания, которые оказываются несущественными при рассмотрении адгезии полимерных цепей на молекулярном уровне. [c.182]

Со времени появления в начале шестидесятых годов так называемых современных типов композитов связанные с этими материалами области науки и техники значительно расширились. Это объясняется в основном стремлением применить новые высокопрочные и высокомодульные, но легкие материалы в конструкциях летательных аппаратов. Надо сказать, что методы исследования и предсказания упругих свойств современных композитов достаточно хорошо изучены, однако при оценке неупругого поведения этих материалов инженеры столкнулись с некоторыми весьма сложными проблемами. При этом особенно трудным оказалось предсказание разрушения конструкций из композита. [c.7]

Настоящая книга характеризуется рядом особенностей. В тематическом плане она в основном отражает содержание подпрограммы, которая полностью отвечает приоритетным направлениям развития науки, технологии и техники. Ряд разделов (полимеры и композиты, материалы для микро- и наноэлектроники, металлы и сплавы со специальными свойствами, синтетические сверхтвердые материалы) соответствуют перечню критических технологий РФ. [c.6]

Важно проследить влияние микроструктурных особенностей композита на его макроскопические свойства, поскольку именно они являются основными при определении пригодности материала для решения конкретных технических задач. С этой целью рассмотрим упругие свойства и, в частности, эффективные упругие модули. Выбор объясняется наличием достаточного количества экспериментальных данных, а также различных теоретических подходов к проблеме. [c.149]

Однако большую группу современных конструкционных материалов составляют различного рода синтетические материалы — композиты, слоистые пластики и др., основной отличительной особенностью которых является анизотропия физико-механиче-ских свойств, в разной степени выраженная для различных материалов, . [c.136]

Композиционные материалы (КМ) обладают комплексом свойств и особенностей, отличающихся от традиционных конструкционных материалов (металлических сплавов) и в совокупности открывающих широкие возможности, как для совершенствования существующих конструкций самого разнообразного назначения, так и для разработки новых конструкций и технологических процессов. Успешная реализация больших потенциальных возможностей, заложенных в идее композиционного материала и в свойствах его компонентов, в значительной степени зависит от уровня информированности конструктора об этих возможностях, принципах конструирования и методах расчета. К сожалению, этот уровень не вполне соответствует достижениям науки. Ситуация усугубляется и тем, что имеющаяся (и достаточно обширная) литература по композитам ориентирована в основном на научных работников, а не на инженеров, занятых расчетом, проектированием и изготовлением конструкций из композитов. [c.6]

В гл. 2 внимание сосредоточено на особенностях поведения композита с хрупкой полимерной матрицей, вызванных появлением и развитием системы микротрещины во всем объеме связующего. Именно эти процессы в основном ответственны за проявление композитами с хрупкой полимерной матрицей неупругих свойств. В главе обосновывается одна из возможных моделей деформирования и разрушения многослойных композитов при плоском напряженном состоянии. Развиваемую модель можно отнести к числу структурно-феноменологических. Феноменологический подход используется для описания поведения однонаправленного композиционного материала (монослоя), структурный — для рассмотрения многослойных композитов, составленных из разноориентированных монослоев. Основные [c.36]

Технологический процесс производства Сандвичевых структур (сотовых конструкций) требует соблюдения трех обязательных условий использования давления использования температуры (необходимо учесть, что и давление, и температура должны быть в точно заданных регламентами пределах в течение всего времени отверждения адгезивов) обеспечение инструментом и оборудованием, которое будет совмещать детали и выдерживать их под нагрузкой в течение всего режима отверждения. Существует много технологических приемов обеспечения условий отверждения Сандвичевых структур от формования в вакуумных мешках до автоклавного прессования. В основном все оборудование для производства Сандвичевых структур аналогично оборудованию для производства армированных пластиков, так как сандвичевые структуры являются одним из видов таких композитов. Однако давление при производстве Сандвичевых структур почти всегда ниже, что связано с особенностью свойств заполнителя. Стоимость оборудования в этом случае может быть несколько более низкой. Кроме того, низкие максимальные давления при соединении элементов Сандвичевых структур приемлемы и для ряда других композиционных материалов. [c.377]

Промышленные волокна обладают относительно низкой прочностью при сжатии. Особенно плохо сопротивляются сжатию органические волокна фибриллярной структуры. Разрушение большинства технических композитов при сжатии сопровождается изломом волокон, а конечная картина разрушения по.хожа на ту, которая получается при испытании деревянных кубиков на сжатие вдоль волокон. Поверхность скалывания может составлять с направлением нагрузки различные углы в зависимости от свойств композита. Часто наблюдается скалывание под углами порядка 45°. Во многих случаях разрушение сопровождается сильным расслоением волокон и даже расщеплением образцов по вертикальным плоскостям. Следовательно, основным механизмом разрушения является потеря целостности вследствие излома волокон и расслоения матрицы. [c.160]

Таким образом, метод периодических составляющих даже в первом приближении (2.207), (2.208), в отличие от аналогичного приближения известных стохастических методов [10, 39], учитывает неоднородность полей деформирования в элементах структуры композита. При расчете тензоров эффективных свойств С, Л, е, /3 и тг (2.232) квазипериодического пьезокомпозита основные свойства структуры, такие, как непрерывность матрицы и дискретность включений, их форма, размер и ориентация, хорошо учитываются соответствующими решениями для тензоров С , др, 1 р д р (2.184)-(2.18б) эффективных свойств композита с периодической структурой, а особенности случайных отклонений квазипериодической структуры от периодической — соответствующими поправками (2.233) к решениям С , Л , е , /3 и тг . [c.72]

В работе [16] исследована длительная прочность двух материалов с никелевыми матрицами, армированных вольфрамовой проволокой, содержаш,ей менее 0,01 % включений (в основном, двуокиси кремния) и занимающей примерно 40% объема. Материалы матрицы — Нимокаст 258 и ЕРВ 16. В работе обнаружено, что добавка тонкой вольфрамовой прово.чоки (0,01 дюйм диаметром) оказывает малое или вообще не оказывает усиливающего действия на матрицу, исключение представляет случай, когда температура превьппала 900 °С. Интересно отметить, что модули Юнга волокна и матрицы при комнатной температуре в этом случае очень близки (55-10 фунт/дюйм для волокна и 30 X X 10 фунт/дюйм для матрицы). При высоких температурах испытания 1000 и 1100 С прочностные свойства вольфрамовой проволоки улучшаются, в особенности прочность при разрушении. На рис. 23 представлена зависимость 100-часовой прочности от температуры. В этой же работе [16] приведены и другие испытания, предпринятые для того, чтобы выяснить, как влияет степень армирования на длительную прочность, но полученные результаты, вероятно, недостаточны для каких-либо выводов. Другая часть работы [16] состоит в исследовании влияния диаметра волокна на прочность композитов. Здесь, кажется, существует противоречие между свойствами при кратковременном растяжении и длительных нагружениях при высоких температурах. Для кратковременного нагружения чем тоньше проволока, тем она прочнее, а при продолжительном нагружении и повышенных температурах тонкие вольфрамовые проволоки теряют свои качества быстрее, чем толстые, вероятно, из-за рекристаллизации в поверхностных слоях и реакции между волокном и матрицей. [c.301]

Описание механических свойств композитных материалов, которые могут обладать весьма высокой прочностью (особенно статической и ударной), можно производить двумя путями. В первом случае композитные материалы рассматриваются как квазиодно-родные (гомогенные), обладающие в случае объемного дисперсного армирования изотропией деформационных и прочностных свойств, а в случае армирования волокнами, плоскими сетками или тканями — определенного типа анизотропией. Обычно применяют модели ортотропного или трансверсально-изотропного тела. При таком подходе речь идет о механических характеристиках, осред-ненных в достаточно больших объемах, содержащих много однотипных армирующих элементов. Другой, несравненно более сложный, но и более информативный путь состоит в раздельном рассмотрении механических свойств каждой фазы с последующим теоретическим прогнозированием свойств всего композита в целом. При этом приходится рассматривать фактически еще одну дополнительную фазу зоны сопряжения основных фаз, например, матрицы с армирующими волокнами. Механизм повреждений, развивающихся на границах фаз, обычно весьма сложен и определяется помимо свойств основных компонентов гетерогенной системы еще рядом дополнительных факторов, таких как адгезия фаз, технологические и температурные местные напряжения, обычно возникающие вблизи границ, наличие дефектов и др. Границы фаз как зоны концентраций напряжений играют особенно важную роль в развитии много- и малоцикловых усталостных повреждений композитов. [c.37]

Основной функцией заполнителя в сандвичевых конструкциях является придание устойчивости иесу1дим поверхностям и обеспечение передачи сдвиговых нагрузок по толщине композита. Для выполнения этой задачи заполнитель должен быть по возможности более жестким и легким, не должен изменять свойства при воздействии окружающей среды, особенно после специальной обработки. [c.335]

Развитый в данной работе фрактальный подход к описанию процесса консолидации опирается на механические свойства компактного материала, т. е. свойства материала частиц порошка. В случае смеси порошков в качестве таковых выступают эффективные свойства компакх ной консолидированной смеси. Методы описания эффективных механических свойств и их связь с закономерностями структурообразования в дисперсно — наполненных композитах будут подробно рассмотрены в последующих главах монографии. В данном параграфе основное внимание уделено некоторым характерным особенностям процесса получения таких материалов, проявляющимся при уплотнении смеси порошков. [c.126]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...