Прочность при межслойном сдвиге

А. Прочность при межслойном сдвиге....................... 154 [c.106]

А. Прочность при межслойном сдвиге [c.154]

Дефектность значительно влияет на прочность при межслойном сдвиге и продольном сжатии (рнс. 219). Механические свойства стеклопластиков зависят от угла между направлением растягивающей силы и направлением армирующих волокон (рис. 220). Усилить материал в различных направлениях можно соответствующим расположением наполнителя (трубы, цилиндры, получаемые способом намотки). Физико-механические свойства термореактивных пластмасс даны в табл. 47. [c.467]

Рис. 219. Зависимость прочности при межслойном сдвиге (а) и продольном сжатии (б) эпоксидного стеклопластика от пористости 1 —< поры сферические 2 поры цилиндрические

Рис. 17.5. Сравнительные значения предела прочности при межслойном сдвиге Тед при испытании коротким брусом слоистых пластиков, полу ченных двумя способами

С точки зрения механики композиционных материалов величина прочности связи (т. е. степень взаимодействия элементов композиционного материала) определяет условия перераспределения напряжений между волокнами при нагружении материала и, следовательно, величину прочности при межслойном сдвиге с точки зрения теории процесса формирования композиции прочность связи может быть оценена через адгезионные свойства, точнее через величину работы адгезии (работу, отнесенную к единице поверхности разрушаемого контактного соединения). В общем виде работа адгезии может быть вычислена по следующей формуле [c.360]

Методы кручения стержней на практике применяются только для определения модулей сдвига (в плоскости и межслойного), изгиб стержней — для определения модуля и прочности при межслойном сдвиге. Методы растяжения полосы используются для определения модуля сдвига в плоскости укладки арматуры. Более подробный разбор перечисленных методов дан в последующих разделах, пр1 -чем главное внимание уделено способу реализации заданного напряженного состояния. Кручение стержней и труб рассматривается в разделе 4.4. [c.121]

Рис. 4.3.5. Влияние изгиба образца с надрезами на замеренную прочность при межслойном сдвиге полиэфирных стеклопластиков, армированных ровницей и тканью [188]. Расстояние между надрезами а = = 20 мм. Точки на ординате экспериментально получены для образцов, установленных в направляющие M/EI 0). Компоненты материалов

Влияние изгиба исключено у образцов, представленных на рпс. 4.3.2, б. Их деформирование происходит по двум плоскостям. Концентрация напряжений в этих образцах не исследована, но она несомненно имеется вблизи отверстия и надрезов. Достоинство этих образцов состоит в том, что на них можно определять как модуль сдвига, так и прочность при межслойном сдвиге. Образцы растягиваются или сжимаются непосредственно в испытательных машинах или ири помош,и специальных приспособлений. [c.147]

Рис. 4.3.7. Влияние расстояния между надрезами а и изгиба образцов на замеренную прочность при межслойном сдвиге волокнистых стеклопластиков [188]

Рассматриваемый вид испытаний значительно менее распространен по сравнению с испытаниями целых колец. Объясняется это, по-видимому, более жесткими требованиями к технике эксперимента, связанными с повышенной точностью установки колец, трудностью нагружения и меньшим практическим значением разрезных колец как элемента конструкции. Однако возможности методов испытаний разрезных колец довольно велики. Эти методы дают возможность определить не только модуль упругости Е% и модуль сдвига Саг, но также прочность при отрыве в трансверсальном направлении Пг, определение которой другими методами практически затруднено, а также прочность при межслойном сдвиге Пе . [c.230]

Метод определения прочности при межслойном сдвиге из опытов на изгиб разрезного кольца предложен в работе [61]. По этому методу разрезное кольцо нагружается сосредоточенными силами, которые приложены к жестким консолям таким образом, чтобы линия их действия проходила через центр кольца (рис. 6.1.5, г). Касательные напряжения в кольце определяются по формуле [c.232]

При определении прочности при межслойном сдвиге Пег сегменты колец испытываются на изгиб по трехточечной схеме. [c.233]

Рис. 6.3.8. (Схемы нагружения сегментов кольца нри определении прочности при межслойном сдвиге.

Длительная прочность при межслойном сдвиге определяется зависимостью [c.9]

В зависимости от схемы приложения усилий к образцу методы экспериментального определения сопротивления материалов действию касате.чьных напряжений разделяются на три группы сдвиг в плоскости укладки арматуры, сдвиг по армирующим слоям (межслойный) и срез. Для серийных испытаний на сдвиг в плоскости укладки арматуры, как правило, рекомендуется перекашивание пластин с вырезами [98, с. 81 ] и кручение стержней с различной формой поперечного сечения [121 ] для определения упругих постоянных — методы перекашивания и кручения квадратных пластин. Характеристики межслойного сдвига рекомендуется определять, пз испытаний на изгиб коротких стержней [121]. Упругие характеристики могут быть определены и при кручении стержней прямоугольного поперечного сечения. Для изучения прочности нри межслойном сдвиге используются об разцы с надрезами. [c.121]

Для определения прочности на межслойный сдвиг применяются такие же кольцевые образцы, как и при испытаниях на растяжение, но большей ширины (обычно до 50 мм). На поверхностях кольца вырезаются два паза прямоугольного поперечного сечения (рис. 6.2.8) на всю ширину кольца. Ширина паза обычно равна 5 мм, глубина несколько превышает Л/2. Расстояние между пазами, а также пх расположение относительно направления действия нагрузки строго не установлены. Пазы могут быть размеш ены на небольшом расстоянии друг от друга (рис. 6.2.8, а), но могут быть сделаны две пары диаметрально расположенных пазов (рис. 6.2.8, б). Кольца с пазами растягиваются при помощи жестких полудисков. Рекомендуемая скорость нагружения — 1,3 мм/мин [221]. [c.216]

В этом случае выделяются два элемента один—для оиределе-ния прочности при поперечном растяжении, второй — для определения прочности при межслойном сдвиге. Модель при нагружении композита в поперечном направлении позволяет получить выражение для определения средней деформании в матрице как функции средней деформации композита, величину которой можно че-посредственно сравнить с допустимой деформацией матрицы или, используя диаграмму напряжений, с ее прочностью. Аналогичные соображения приводят к таким же выводам и в случае межслойного сдвига. Подобный анализ называется методом учета деформации. Он применяется для расчета прочности композита при поперечном растяжении и при межслойном сдвиге [13, 14]. [c.50]

К косвенным методам определения адгезионной прочности на поверхности раздела относятся испытания материала на прочность при межслойном сдвиге и растяжении в поперечном направлении. Данные о прочности композитов при межслойном сдвиге-приведены в работах [ЙО, 27]. Установлено, что микроструктура волокна с учетом его модуля упругости и метода обработки поверхности влияет на межслойную сдвиговую прочность материалЭ и, следовательно, на адгезионную прочность. Зависимость прочности композита при межслойном сдвиге от модуля упругости необработанного волокна изучена Гоаном и Прозеном 27]. [c.57]

Изучалась температурная зависимость прочности ко<мпозита при межслойном сдвиге. Как видно из рис. 34, межслойная сдвиговая прочность остается почти неизменной в интервале температур от —54 до 82 °С. Когда температура достигает 177 °С, прочность снижается почти до нуля. Следует отметить, что адгезионная связь, судя по результатам измерения прочности при межслойном сдвиге, продольном сжатии и статическом изгибе, не чувствительна к нагреву до температуры, вдвое меньшей, чем температура отверждения композита. При более высокой температуре адгезия на поверхности раздела постепенно ослабевает. Испытания на предел проч1ности при продольном сжатии и межслойном сдвиге указывают на аналогичное поведение. [c.76]

Рис. 41. Параметры и за1Висимости, используемые при разработке композитов с заданной адгезионной прочностью на поверхности раздела [17]. а — показатель расслоения Фцз2 /12 беспористого эпоксидного композита с волокнами Modmoг-l б — экспериментальная зависимость энергии поперечного удара от прочности при межслойном сдвиге О для различных полимерных волокнистых композитов.

Так как композиты, армированные необработанными графитовыми волокнами, имели низкую прочность при межслойном сдвиге вследствие плохой адгезионной связи волокна со смолой, было необходимо добиться лучшего взаимодействия матрицы с наполнителем. Применение силанового покрытия на термообработанном [78, 93] или окисленном волокне [47] оказалось неэффективным и не позволило повысить прочность при межслойном сдвиге. Однако при окислении поверхности волокна в сочетании с ее термообработкой даже без применения аппретов прочность композитов при межслойном сдвиге значительно возрастает [41, 48, 63, 68, 78, 88]. Окисление графитовых волокон азотной кислотой способствует увеличению их удельной поверхности и, как было показано в разд. I, созданию кислой Поверхности. В углепластиках с волокном НМС-50 существует зависимость между их прочностью на сдвиг и величиной удельной поверхности воло кон (рис. 14) [88]. В результате окисления волокна повыщается также и прочность на растяжение в поперечном направлении. [c.267]

Разд. V посвящен прочности при межслойном сдвиге и изгибе однонаправленных композитов. При удовлетворении некоторых условий эта прочность связана непосредственно с прочностью при одноосном нагружении. [c.109]

По удельной прочности и жесткости углепластики существенно превосходят стеклопластики, сталь, алюминиевые и титановые сплавы. Слабая адгезионная связь полимерной связующей с углеродным волокном обусловливает их пониженную прочность при межслоевом сдвиге. Прочность стеклопластика КМУ-1В, армированного вискеризованным углеродным жгутом, имеет прочность при межслойном сдвиге до 100 МПа. [c.290]

Все современные коммерческие углеродные волокна разработаны для армирования полимерных матриц. Главная задача совершенствования таких волокон состоит в создании условий, обеспечивающих повышение предела прочности при межслойном сдвиге полимерных композиционных материалов, не превышающего обычно 3,5 кгс/мм . Для этого волокна подвергают окислительной обработке в жидкой или газообразной среде, существенно изменяющей их поверхностную структуру. Для низкомодульных углеродных волокон после обработки характерно формирование аморфного и разрыхленного поверхностного слоя, для высокомодульных — поверхностного слоя с графитоподобной структурой. Повышение прочности композиционных материалов при межслойном сдвиге вследствие окислительной поверхностной обработки углеродных волокон приводит обычно к некоторому падению предела прочности композиции при растяжении [53]. Влияние окислительной обработки на внешний вид углеродных волокон, полученных из полиакрилпитрильного и вискозного сырья, оказалось различным волокна на основе полиакрилнитрила после [c.353]

Композиционным материалам с однонаправленным и перекрестным расположением волокон, когда необходимая толщина изделия создается последовательной укладкой армирующих слоев,. присущи низкая сдвиговая и низкая трансверсальная прочность. Модуль упругости и предел прочности при межслойном сдвиге и поперечном растяжении— сжатии в таких композициях более чем на порядок отличаются от модуля Юнга и прочности в направлении армирования. В ряде случаев эта особенность может препятствовать реализации высоких прочности и жесткости композиций в конструкциях. Повышение прочности сцепления матриц с волокнами путем их поверхностной обработки способствует увеличению прочности материала при сдвиге и сжатии, но не является эффективным средством повышения упругих характеристик при этих видах нагружения. Существенное возрастание жесткости и прочности при межслойном сдвиге, а также сопротивления материала поперечному отрыву достигается созданием в нем поперечных связей. Материалы с пространственно сшитой арматурой (многослойные ткани), используют при создании стеклопластиков и органоволокнитов. Основной недостаток их — значительное искривление волокон основы, что приводит к резкому снижению характеристик механических свойств композиций в этом направлении. Для высокомодульных углеродных и борных волокон наиболее приемлема схема трехмерного армирования изотропных текстильных материалов ИТМ, при которой волокна сохраняют прямолинейность. В этом случае в разных направлениях могут быть уложены различные волокна, благодаря чему образуется многокомпонентный материал. [c.591]

Тпмх представляет собой равнобокую гиперболу, асимптоты которой совпадают с осями координат (см. рис. 7.15). Величина Тпшх, равная прочности при межслойном сдвиге Я , определит значение относительного пролета 1/к, при котором будет меняться вид разрушения образца — от нормальных или касательных напряжений. Для реальных материалов вследствие технологических несовершенств точно определенную точку пересечения кривой с прямой Я г получить невозможно и около теоретической точки пересечения всегда имеется некоторая переходная о15ласть, в пределах которой возможно разрушение мате- [c.224]

Выбор матрицы Повышение модуля упругости Снижение нелинейности Повытпенне прочности при растяжении и адгезионной прочности Повышение модуля межслойного сдвига Повышение прочности при межслойном сдвиге [c.485]

В стадии изучения и освоения находятся материалы, армированные вискеризованными волокнами. У этих композитов межслойные связи осуществляются короткими волокнами или нитевидными кристаллами — усами. В зависимости от технологии вискеризации можно получить редкие и длинные усы ( колючая проволока ) или густые ( лисий хвост ). Первый режим применяется в том случае, если главным является улучшение трансверсальных свойств, второй — сдвиговых. Оптимальные свойства композитов завысят от количества нитевидных кристаллов, состава смолы, вида волокон и давления во время прессования. Вискеризация позволяет резко увеличить прочность при межслойном сдвиге, которая для угле- [c.12]

Важную роль играют поры и при изучении прочности и жесткости материалов, армированных вискеризованными волокнами в этих материалах давление формования может повредить нитевидные кристаллы и армирующие волокна. Устранение пор связано с дополнительными трудностями. Однако исключение пористости увеличивает прочность при межслойном сдвиге (рис. 1.3.9). На свой- [c.44]

Из-за сложности всего комплекса вопросов, связанных с экспериментами по определению сдвиговых характеристик материалов, в настоящее время практически отсутствуют стандартизованные методы испытания армированных пластиков на сдвиг. Исключение составляют стандарты ASTM D 2344—67 и ASTM D 2733—70, применяемые для оценки прочности при межслойном сдвиге. Используются также стандарты ГОСТ 1143—41 (для определения модуля сдвига в плоскости листа фанеры) и ГОСТ 17302—71. [c.119]

Рис. 4.3.4. Влияние изгиба образца с надрезами на замеренную прочность при межслойном сдвиге волокнистых стеклопластиков [188]. Точки на ординате экспериментально получены для образцов, установленных в направляющие MjEI -f 0). Характеристики образцов (материал, расстояние а между надрезами)

Как видно из выражения (4.3.1), концентрация напряжений возрастает с увеличением расстояния а, с уменьшением целой части ослабленного сечения образца t и модуля упругости пластика Е. Концентрация напряжений также понижает замеренную прочность при межслойном сдвиге, так как разрушение образца происходит при более низком среднем значении касательных напряжений т. Влияние концентрации напряжений, т. е. расстояния между надрезами а, на замеренную прочность при межслойном сдвиге с учетом и без учета влияния изгиба показано на рис. 4.3.7. Из этого рисунка видно, что для достижения оптимальных результатов при определении прочности межслойного сдвига путем растяжения образца с надрезами образцы следует устанавливать в направляюш,их, препятствуюш,их изгибу, и расстояние а между надрезами выбирать не более 10 мм [188]. Последнему требованию отвечают образцы, рекомендуемые стандартом ASTM (рис. 4.3.8) у образцов, показанных на рис. 4.3.2, а, расстояние а выбрано слишком большим (а = 30 мм). Следует отметить, что изменение формы надрезов (один [c.146]

Образец для определения прочности при межслойном сдвиге по ASTMD 2345-65 Т [124]. [c.147]

Исследования последних лет (их краткий обзор дан в работе [102 ]) былп направлены на поиски новых способов нагружения целых и разрезных кольцевых образцов и разработки аппарата для оценки и анализа полученных результатов. Кольцевые образцы испытываются наружным и внутренним давлением, что позволяет оценить их свойства при растяжении — сжатии в направлении армирования, на изгиб сосредоточенными силами — для оценки сдвиговых свойств намоточных материалов. Кольца с прорезями используются для изучения прочности при межслойном сдвиге. Для получения полного комплекса механических характеристик намоточных материалов освоены новые схемы нагружения разрезных колец. Учет особенностей механических свойств современных армированных пластиков привел к пересмотру методов испытаний сегментов кольца. [c.207]

В настоящее время в литературе не имеется данных по длительной прочности о риентирова няо армированных пластиков при сдвиге в плоскости армирования. В отдельных работах [И] описывается длительная прочность при межслойном сдвиге. [c.4]

Изменение содержания нитевидных кристаллов в материале приводт к линейному изменению модуля межслойного сдвига во всем исследованном диапазоне значений Ркр- Проч ность при межслойном сдвиге возрастает с увеличением объемного содержания нитевидных кристаллов до 5 %, дальнейшее увеличение р1кр (см. рис. 7.8, а) практически не влияет на изменение значений Rx2 Прочность при изгибе в направлении волокон малочувствительна к изменению объемного содержания кристаллов до 5 %, а при Ркр > 5 % происходит некоторое снижение прочности. Модуль упругости в направлении основных волокон во всем исследованном диапазоне изменения Р(5р практически не меняется (см. рис. 7.8, б). Это естественно, так как 7 " и для композитов, армированных вискеризованными волокнами, определяются в основном содержанием и свойствами самих волокон. [c.213]

Вагнер [104], а затем Дитц и Пеовер [31] разработали элект-рохимичеекий метод для оценки смачиваемости различных графитовых волокон с обработанной поверхностью. При этом фиксировались изменения площади, смачиваемой электролитом, и устанавливалась взаимосвязь таких изменений с прочностью композита при межслойном сдвиге. Метод основан на том, что металлический проводник, контактирующий с электролитом, несет поверхностный электрический заряд величина которого определяется природой растворителя, электролита, материала электрода и падением напряжения на поверхности раздела значение пропорционально площади граничной области [74]. Электрод состоял из отдельных графитовых волокон. Определялась не величина а ее изменение в зависимости от потенциала Е [c.254]

Диаграмма деформирования композиционных материалов вплоть до разрушения играет крайне важную роль при формулировке микромеханических теорий прочности. Приведем некоторые результаты для типичных композитов. На рис. 4 изображены кривые деформирования однонаправленного углепластика при нагружении в плоскости, а на рис. 5 — при межслойном сдвиге. Соответствующие кривые для боропластика приведены на рис. 6 [c.111]

При осевом нагружении были обнаружены превосходные усталостные характеристики как однонаправленных, так и ортогонально армированных углепластиков с высокомодульными волокнами типа I. Удельная усталостная прочность углепластиков вместе с удельным модулем дают большие возможности для уменьшения веса изделия притих разумном применении. Хотя пока опубликовано немного данных, по-видимому, можно сказать, что композиты с волокнами типа II более подвержены влиянию усталости, но обладают все же очень хорошими усталостными свойствами. Отсутствуют опубликованные результаты для композитов с волокнами типа III. Обнаружено, что прочность на сжатие намного ниже, чем прочность на растяжение, и поэтому изгибная усталостная прочность определяется прочностью на сжатие. Было установлено, что влияние усталости значительно более заметно в условиях сдвигового нагружения как при межслойном сдвиге, так и при кручении. Не сообщено об усталостных испытаниях при сдвиге в плоскости листа, однако большинство [c.391]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...