Волокна и трещины

ВОЛОКНА И ТРЕЩИНЫ Типы трещин [c.31]

В армированном высокопрочными волокнами композите трещина не будет распространяться поперек волокон, а приведет к расслоению. Этот механизм впервые был описан и объяснен Гордоном и Куком, которые проделали следующий анализ. Была рассмотрена пластина с эллиптическим отверстием с полуосями а и Ь. Пластина растягивается в направлении малой полуоси. Напряжение Сгг достигает максимального значения в точке Xi = [c.703]

Некоторое представление о теплофизических свойствах композиционного материала типа Мод 30 можно получить из табл. 6.9. Теплоемкости матрицы и материала мало различаются, и влияние углеродного волокна на значение теплоемкости незначительно. Коэффициенты теплопроводности и линейного расширения а во многом определяются анизотропией матрицы, а также пористой структурой. При высоких температурах (выше 1127 °С) термическое расширение быстро закрывает начальные поры и трещины, поэтому термические свойства композиционного материала приближаются к свойствам твердой фазы углерода [98]. Температурный коэффициент линейного расширения высокоплотного пироуглерода характеризуется высокими значениями в трансверсальном направлении, что в меньшей степени проявляется для композиционного материала. [c.178]

ЩИНОЙ В реакционной зоне, меньше концентрации напряжений, обусловленной дефектами самого волокна. Вследствие этого прочность композита определяется дефектами волокна и не зависит от наличия трещин в реакционном слое. Типичная толщина реакционного слоя в этом случае не превышает 0,5 мкм. [c.22]

В случаях рис. I, б и в предполагалось, что волокна обладают неодинаковой прочностью и будут разрушаться преимущественно в слабых точках, удаленных от плоскости распространения основной трещины, хотя вытягивание волокна и требует затраты дополнительной работы разрушения. Распределение этих слабых точек (дефектов) по длине волокна (масштабная зависимость прочность — длина) и их степень дефектности определяют вид разрушения волокон и существенно влияют на характер излома и энергию разрушения. В предельном. случае масштабный эффект может привести к фрагментации, волокон в композите. Розен, [29] и другие исследователи рассматривали случай, когда прочность [c.143]

Взаимодействие на поверхности раздела может привести к образованию поверхностных дефектов на ранее бездефектном волокне и тем самым ослабить его. Эти поверхностные дефекты могут стать причиной преждевременного разрушения волокна и композита в целом. На указанных предпосылках и основаны рассматриваемые здесь теории, в отличие от рассмотренных выше теорий зоны взаимодействия, предполагающих, что причиной разрушения являются лишь трещины в хрупкой зоне взаимодействия, а само волокно не повреждено. Различие этих подходов изображено схематически на рис. 8. [c.153]

Результаты испытания на изгиб 0°-ных волокон в N1 и Ni — Сг матрицах после различных термообработок приведены на рис. 20. Очевидно, что волокна меньше разупрочняются в Ni — Сг-матрице. Последующие испытания на растяжение 0°-ных волокон, извлеченных из Ni — Сг-композитов, показали, что средние величины прочности превосходят 140 кГ/мм , а максимальные значения составляют около 190 кГ/мм . В этом исследовании прочность волокон, находящихся в матрице, была оценена методом акустической эмиссии при испытаниях композита на растяжение. Таким способом была определена деформация разрушения волокна, причем деформации волокна и матрицы предполагались одинаковыми. Прочность самого слабого волокна в матрице составила 253 кГ/мм , чтО существенно превосходит прочность извлеченных волокон. Судя по множеству фотографий и наблюдений структуры поверхности волокон, разупрочненных при взаимодействии с металлом, снижение прочности можно отнести на счет действия тех трещин, которые образуются на поверхности волокон при их изъязвлении. Влияние такого повреждения поверхности волокон на их высокотемпературную прочность в предполагаемом температурном интервале работы различных композитов является одной из интересных проблем, возникающих при анализе множества экспериментальных данных такого рода. [c.343]

Наконец, для трещины в неоднородном твердом теле, например в композите, виртуальное приращение трещины может целиком находиться в области волокна или матрицы. В этих случаях освобожденная поверхностная энергия равна либо когезионной энергии волокна либо когезионной энергии матрицы у . Если приращение трещины dA проходит по границе между волокном и матрицей, то освобожденная поверхностная энергия равна когезионной энер- [c.217]

В композите зарождение дефекта и распространение трещины могут иметь место в трех возможных областях в матрице, в волокне и по границе раздела волокно — матрица. В первых двух случаях механизм разрушения аналогичен разрушению однородных материалов. Если возможен анализ напряжений в локальном масштабе, то допустимо и описание общего процесса разрушения. В последнее время начали уделять внимание теоретическим решениям задач локального взаимодействия между трещинами и включениями, например проведен (48, 62] анализ напряжений при взаимодействии трещины с отдельным сингулярным включением. [c.256]

В волокнистых металлических композитах, за исключением композитов с направленной эвтектикой, волокно и матрица, как правило, не находятся в состоянии химического равновесия. Из всех факторов, воздействующих на усталостную прочность композита, вероятно, самым малопонятным является влияние прочности и микроструктуры на границе раздела волокна и матрицы. Увеличение прочности происходит в результате того, что посредством касательных напряжений усилия передаются через границу раздела волокна и матрицы, и высокомодульные волокна несут большую часть приложенных параллельно им нагрузок. Поверхности раздела играют и другую важную роль в сопротивлении разрушению, контролируя вид распространения трещин они могут отклонять распространяющиеся трещины и задерживать рост трещин. [c.396]

Усталостные трещины в металлах почти всегда возникают на свободных поверхностях, и поэтому усталостная прочность металлов очень чувствительна к поверхностным дефектам. В металлах, армированных волокнами, усталостные трещины могут зарождаться в двух основных местах на свободных поверхностях и на границах раздела волокна и матрицы. От свойств волокна и границы раздела волокна и матрицы зависит, будут ли последние служить местами зарождения усталостных трещин или нет. Высокопрочные хрупкие волокна, имеющие малую деформацию разрушения и большой статистический разброс прочности на разрыв (см., например, [50]), могут разрываться при растяжении в произвольных слабых точках по всему композиту. Каждый такой разрыв волокна является возможным местом зарождения усталостных трещин в металлической матрице. Затем там в результате локальной концентрации напряжений происходит классическое явление усталости. [c.406]

Так как в большинстве усталостных испытаний амплитуды циклических деформаций меньше 1%, мы считаем, что упругое поведение, предсказанное в табл. III, будет наблюдаться в случае малых пластических деформаций. Как правило, растущее пластическое разрушение будет иметь место только в относительно малой области перед концом трещины, в особенности для усталости в области больших чисел циклов (которая для металлов обычно определяется как область, где усталостная долговечность превосходит приближенно 10 циклов). Разумно также, может быть, рассматривать результат пластического течения в металлической матрице просто как возрастание эффективного отношения модулей волокна и матрицы. [c.418]

Виды роста усталостных трещин, наблюдавшиеся в металлах, армированных волокнами, соответствуют прогнозам, сделанным на основе рассмотрения упругого поля напряжений у конца трещины. Было обнаружено большинство из отмеченных в табл. III эффектов влияния поверхности раздела на рост трещин [22]. Эти и другие возможные виды роста усталостных трещин проиллюстрированы на рис. 10. То, какой из видов роста трещин реализуется в данном композиционном материале, зависит от относительных модулей, предела текучести и вязкости волокна и матрицы и от прочности и структуры поверхности раздела между ними. По-видимому, идеальным в смысле усталостной прочности является такой армированный волокнами металл, который имеет вязкую матрицу, обладающую невысоким пределом текучести, хрупкие волокна с высоким пределом текучести и слабое сцепление на поверхностях раздела (т. е. разрушение происходит на поверхности раздела, а не в матрице) [22]. [c.418]

Рис. И, а и 11, 6 превосходно иллюстрируют предсказанное влияние поля напряжений у конца трещины на вид роста трещины во время ее распространения из высокомодульного материала в низкомодульный в алюминиевом сплаве 1235, упрочненном бериллиевой проволокой. Усталостная трещина после пересечения поверхности раздела волокна и матрицы, как и предсказывалось, разветвилась и стала расти параллельно ей. Подобное разветвление трещин широко встречается в композиционных мате-

Кук и Гордон [15] первыми предложили расщепление отрывом на границах раздела в качестве механизма повышения вязкости композиционных материалов. Причиной увеличения усталостной долговечности служит как расщепление отрывом перед концом усталостной трещины (рис. 10, 6), так и разветвление трещин (рис. 10, а), поскольку они оба ослабляют сцепление на границе раздела волокна и матрицы. [c.421]

На усталостную прочность армированных волокнами металлов влияют как прочность сцепления на границе раздела, так и микроструктура поверхности раздела. Те усталостные трещины, которые растут параллельно поверхностям раздела, должны распространяться в матрице или по поверхности раздела (упругие расчеты показывают, что мы можем исключить возможность роста трещины в волокне, и действительно такого роста не наблюдалось), поэтому важно только знать, будет ли прочность сцепления больше или меньше прочности матрицы (на растяжение или сдвиг). В первом случае трещины продольного и поперечного сдвига растут из разорванного волокна в металлическую матрицу, а в последнем случае происходит разрушение поверхности раздела (расщепление отрывом), по мере того как трещина приближается к волокнам. Необходимо лишь знать относительные величины прочности сцепления на границе раздела и прочности матрицы, а это можно без затруднений определить металлографическими, рентгенографическими или фрактографическими методами, наблюдая места расположения усталостных трещин сдвига. [c.423]

Связь между волокном и матрицей неизбежно разрушается. Это частично относится и к случаю армированных пластиков. Механизм этого процесса детально обсужден в [65, 66]. Предполагается, что область нарушения связи вдоль волокна имеет протяженность х по обе стороны от поверхности трещины, а удельная энергия нарушения связи обозначается через Оц. Потеря энергии на единицу площади поверхности трещины, необходимая для нарушения связи волокна с матрицей, обозначается через Уо- [c.450]

Матрица скользит по волокнам после их разрыва, одновременно происходит удлинение волокна. Этот процесс скольжения сопровождается потерями на трение, в т раз большими разности перемещений волокна и матрицы. Эта энергия на единицу площади поверхности трещины обозначена через 17 [c.451]

Вязкость разрушения, или сопротивление материала распространению трещины, может быть определена также при помощи понятия критических скоростей высвобождения энергии при продвижении трещины ди, связанных с Ki - Многочисленные авторы (см., например, [18—23]) исследовали распространение разрушения, изучая механизмы рассеяния энергии, например выдергивание волокна, нарушение связи волокно — матрица, релаксация напряжения, разветвление трещины и пластическое деформирование матрицы. Механизмы рассеяния энергии, знание которых позволяет определить вязкость разрушения, сложны по своей природе и зависят от прочности связи волокно — матрица, типа матрицы (хрупкая или пластичная), диаметра волокна, прочности волокна и т. д. Поэтому только тщательное исследование поверхностей, образовавшихся в результате разрушения, дает основание для установления соответствия экспериментально определенных значений Gu тому или иному механизму. Так, например, было сделано предположение о том, что вязкость разрушения стекло- и боропластиков связана главным образом с величиной упругой энергии, накопленной в волокнах, а соответствующая характеристика углепластиков на эпоксидном связующем — с работой докритического распространения микротрещины и работой выдергивания разорванных волокон. [c.53]

ЦИКЛОВ С использованием соответственно пересчитанных механических характеристик материала. Предположим, что рассматриваемый слоистый композит содержит начальную поперечную сквозную трещину длиной 2а. Тогда первые несколько циклов нагружения при заданных отношениях напряжений и амплитуды максимального напряжения не приведут к существенным изменениям напряженного состояния у кончика трещины. Последующее длительное воздействие циклической нагрузки вызовет изменения в матрице, волокнах и поверхности раздела. Этот процесс описывается уравнениями (2.6), (2.7). Наступает момент, когда характеристики жесткости и прочности композита изменяются настолько, что появляется возможность распространения трещины в наиравлении нагружения, как показано на рис. 2.27. Вначале рост трещины устойчив — это было показано ранее. Следовательно, геометрия образовавшейся трещины такова, что материал еще может безопасно подвергаться дальнейшему нагружению. При этом продолжается уменьшение модулей упругости и прочности, что, вероятно, вызывает ускорение роста трещины. В конечном итоге после многократного повторения циклов нагружения свойства материала ухудшаются настолько, что при амплитудном значении напряжения трещина прорастает катастрофически и наступает усталостное разрушение. Однако следует иметь в виду, что в результате действия механизмов, тормозящих разрушение, как в случае слоистого композита со схемой армирования [0°/90°] , усталостное испытание может закончиться разрушением образца вследствие падения его прочностных свойств. В процессе усталостного нагружения могут, кроме указанного, проявиться и другие механизмы разрушения, такие, как разрушение волокон в окрестности кончика трещины из-за высокой концентрации напряжений. За этим может последовать распространение поперечной трещины, как показано на рис. 2.31, или межслойное разрушение (расслоение) вблизи надреза (рис. 2.16), или вдоль свободных кромок образца (рис. 2.17). В любом из этих случаев развитие процесса разрушения поддается предсказанию. Получив количественную оценку протяженности области разрушения (определяемой как а или а), можно установить соотношения da/dN или da/dN и сравнить их с экспериментальными данными. [c.90]

Слоистый композит, напряжения в котором превысили уровень, соответствующий первому разрушению слоя, становится чувствительным к действию различных факторов внешней среды. Предварительные результаты показывают, что образование трещин приводит к сорбции больших количеств влаги или даже к ее проникновению сквозь толщу материала [12]. Циклическое нагружение слоистого композита с трещинами в слабых слоях приводит к их росту и ускоряет процессы расслоения и нарушения связи между волокнами и матрицей. [c.119]

Ряд методов, предложенных в настоящее время для учета изменения величины Кс, все еще основан на линейном подходе. В то же время при изучении микрофотографий поверхности материала в области концентрации напряжений [27, 28] обнаружено наличие явлений докритического разрушения, таких, как адгезионное разрушение поверхности волокно — матрица, расслоение, расщепление волокон и трещины в матрице до наступления в материале предельного состояния. И все-таки указанный прием оправдан, поскольку точный анализ напряженного состояния и разрушения вблизи концентратора напряжений чрезвычайно труден. Критическое состояние в этой области на основании линейного подхода для анализа напряжений рассмотрено, в частности, в [26, 29]. [c.128]

Структура, взаимодействие компонентов и механические свойства композиционных материалов в значительной мере зависят от методов и режимов их изготовления [54]. Так, например, ири изготовлении композиции по режимам, характеризующимся отклонением параметров процесса от оптимальных в сторону снижения температуры, давления и сокращения времени выдержки, реализуется лишь начальная стадия физико-химического взаимодействия компонентов механизм разрушения полученного композиционного материала определяется в этом случае прочностью связи матрицы с волокном. Материал ири нагружении разрушается за счет накопления трещин на границе матрица—волокно и последующего раздельного разрыва частично связанного пучка армирующих волокон и матрицы. Разрыв какого-либо волокна приводит обычно к отслоению его от матрицы, вследствие чего в процессе дальнейших испытаний данное волокно не несет нагрузки. При таком механизме матрица разрушается с образованием воронок вокруг индивидуальных волокон или их комплексов зона разрушения матрицы обычно локализована в плоскости, перпендикулярной к направлению нагрузки волокна выдернуты из матрицы на значительную длину, область разрывов отдельных волокон распределена вдоль оси образца. Такой материал характеризуется высокой ударной вязкостью, сравнительно невысокой прочностью ири растяжении, низкими значениями циклической прочности, прочности при сдвиге, сжатии, изгибе, кручении и т. д. [c.10]

Композиционные материалы являются гетерогенными системами которые состоят из нескольких фаз различной природы. Термодинамическая нестабильность большинства композиционных материалов приводит к межфазному взаимодействию компонентов как в процессе изготовления, так и в условиях эксплуатации. Некоторое взаимодействие на поверхностях раздела в композиционных материалах необходимо, так как через них осуществляется связь между составляющими композиции и передача напряжений. Однако интенсивное взаимодействие приводит к взаимному растворению компонентов, возникновению промежуточных фаз, которые во многих случаях образуют хрупкие зоны, ускоряющие появление трещин в волокне и оказывающие влияние на уровень механических свойств композиционного материала. Это вызывает необходимость детального изучения вопросов, связанных с взаимодействием матрицы и волокон при повышенных температурах. [c.29]

Нарушение режимов вытяжки волокна и образование дефектов при ткацкой переработке Дефекты армирующих волокон (поверхностные трещины, внутренние пустоты, изменение диаметра и др.) Оптический (О), ИК, УЗ [c.82]

Связь двух основных параметров (направления волокна и направления приложенных напряжений) устанавливается в двух системах. В первой системе, предназначенной в основном для гладких образцов, три направления приложения напряжений определяются обычно направлением, параллельным долевому Д, поперечному П или высотному в направлениям, как показано на рис. 5. Другая система особенно успешно применяется для образцов с предварительно созданной трещиной. В этой системе буквами Д, П, В (соответственно долевое, поперечное и высотное обозначаются направления распространения трещины и приложения нагрузки. На рис. 7 представлены соответствующие образцы типа двухконсольных балок (ДКБ), которые могут быть изготовлены из крупногабаритных плит. [c.163]

Динамические фотоупругие исследования композитов сравнительно немногочисленны. Хантер [37] описал предварительное динамическое фотоупругое исследование распространения волны в модели композита. Двумерная модель, состоящая из чередующихся полос материалов волокна и матрицы , подвергалась взрывной нагрузке на одном конце при фотографировании динамических картин полос в качестве источника света применялся лазер с модулированной добротностью. Исследование носило качественный характер, а модель была нереалистической, поскольку отношение динамических модулей материалов волокна и матрицы составляло всего 1,61. Автор [16, 17] провел фотоупругое исследование динамики распространения трещин в более реалистической модели волокнистого композита. Цель этой работы заключалась в изучении распространения в матрице однонаправленного волокнистого композита трещины, возникающей при разрушении одного внутреннего волокна. Внезапно высвобождающаяся энергия обычно вызывает распространение трещины по направлению к соседним волокнам. Постановка эксперимента и результаты этого иследования вкратце описываются ниже. [c.540]

В первую очередь рассмотрим разрушение путем отрыва в случае, когда трендина перпендикулярна волокнам. В однонаправленно армированных композитах с полимерной матрицей этот тип разрушения бывает получить нелегко, поскольку их склонность к продольному расщеплению велика. В композитах с металлической матрицей отношение прочности при поперечном растяжении к сдвиговой прочности не столь велико, и трещинам приходится распространяться поперек волокон. В композитах (как с полимерной, так и с металлической матрицей), где упрочнитель ориентирован в нескольких нанравлениях, трещина часто вынуждена распространяться в направлении, перпендикулярном главным осям ортотропии, а они обычно совпадают с направлением одного или многих слоев волокон. Значит, при распространении трещины разрушаются волокна. [c.279]

Низкая прочность композитов во влажном состоянии может быть также связана с пористостью, образовавшейся в результате попадания воздуха в материал при его изготовлении. При действии на1грузки существование таких воздушных полостей приводит к появлению внутренних трещин и тем самым создается возможность проникновения влаги в материал. Наличие больших пустот, размеры которых в несколько раз превосходят размеры волокон, довольно частое явление в композитах, однако его можно избежать, принимая соответствующие меры при изготовлении материала. Следует отметить, что образование микрополостей происходит при всех методах изготовления композитов в процессе пропитки связующим прядей волокна или ткани [9]. При умеренных скоростях пропитки смола не успевает полностью вытеснить воздух, находящийся между волокнами, и в материале остается большое количество воздушных пузырьков диаметром, сравнимым с диаметром волокна. Захват таких микропустот нельзя предотвратить, однако их количество можно существенно уменьшить [45]. Из табл. 4 видно, что при снижении содержания пустот значительно улучшаются усталостные характеристики ком1позитов. [c.112]

Композиционххые материалы, кроме того, неоднородны. Р1зде-лие имеет различный состав в различных направлениях в преде лах слоя или по толщиххе. В связи с этим при классическом подходе к оценке возможностей усталости, ползучести и роста трещин необходимо принимать во внимание различные элементы материала (волокна и матрицу), ориентацию волокон ио отношению к нагрузке и их взаимодействие. Даже статическая прочность может изменяться под влиянием последовательности укладки слоев, т. е. порядка, в котором идентичные слои укладываются по толщине. [c.95]

Большое значение поверхностей раздела для усталостного разрушения стало очевидным еще в исследованиях [6, 4, 20, 39, 19]. С одной стороны, волокна отклоняли трещины и тормозили их рост, а с другой — усталостные трещины могли зарождаться внутри композита около разорванных волокон и у концов волокон. Бэйкер [3, 5] показал, что для композитов алюминия с нержавеющей сталью усталостная прочность при знакопеременном изгибе имеет максимум при некоторой средней температуре соединения (- 510 °С) и уменьшается у образцов, полученных при более высоких или низких температурах. Изменение усталостной прочности приписывалось тому, что затрудняется распространение трещин вдоль поверхностей раздела волокон и матрицы, где имеются различные количества продуктов реакции (интерметал-лидные соединения). Это в свою очередь связывали скорее с улучшением механической связи между волокнами и матрицей, чем с увеличением прочности сварки. [c.397]

Современное понимание зарождения усталостных трещин в армированных волокнами металлах можно резюмирова1ь следующим образом. Зарождение усталостных трещин в композитах отличается от зарождения усталостных трещин в металлах только тем, что, кроме свободных поверхностей, играющих роль мест зарождения трещин, новым источником усталостных трещин в композитах служат разорванные волокна. Эта проблема, естественно, является более острой для случая хрупких волокон, наличия хрупких покрытий на волокнах или хрупких продуктов реакций на поверхностях раздела. Важно, что зарождение трещин происходит во внутренних точках и не без труда поддается наблюдениям или контролю методами неразрушающих испытаний. Будут ли усталостные трещины зарождаться на самом деле у разорванных волокон или нет, зависит от величины соответствующего коэффициента интенсивности напряжений, который пропорционален диаметру волокна (длине начальной трещины) и амплитуде напряжений. Последующий рост трещин определяется упругими свойствами, пределом текучести и характеристиками механического упрочнения компонентов, а также прочностью границы раздела волокна и матрицы и ее микроструктурой. [c.410]

Сравнение рис. 12, а и 12, б показывает, как важны механические свойства матрицы для того, каким будет вид роста трещины и усталостная прочность композита. Матрица из высокопрочного алюминиевого сплава 6061-МТ6 ) фактически не давала трещинам разветвляться, что привело к сокращению усталостной долговечности по величине почти на порядок. Этот результат можно качественно объяснить, используя понятие относительных упругих модулей компонентов, и для того, чтобы учесть пластическое поведение, мы рассматриваем эффективные модули. Так, алюминий 1235 течет при низком уровне напряжений, отношение эффективных модулей волокна и матрицы увеличивается, что способствует ветвлению трещин. Пластическое течение в матрице с низким пределом текучести также затупляет конец трепцнны и сводит к минимуму напряжения около него. С другой стороны, напряжения у конца трещины в алюминиевом сплаве 6061-МТ6 высоки, отношение эффективных модулей более низкое и ветвление трещин минимально. Более того, вязкие волокна являются особенно чувствительными к высоким напряжениям вблизи конца трепщны, и поэтому рост усталостных трещин будет быстрым. [c.420]

Торможение трещин матрицей увеличивает диапазон нагрузок, Б котором наблюдается устойчивый рост трещин, поскольку увеличивается вязкость разрушения. Купер и Келли [14] предлагают ослаблять связь между волокнами и матрицей настолько, чтобы волокна выдергивались или начинали выдергиваться, а не разрушались в плоскости распространения трещин в матрице. Такое управление прочностью поверхности раздела волокно — матрица для придания псевдопла-стического характера процессу разрушения особенно важно при армировании короткими волокнами, а в случае армирования длинными волокнами при уровнях напряжений ниже разрушающих, но достаточно высоких, чтобы вызвать множественные разрывы (дробление армирующих волокон). [c.20]

Представлена краткая история и обаор модифицированной механики раз рушения Гриффитса — Ирвина. Подчеркнуто значение коэффициента интенсивности напряжений и скорости высвобождения энергии деформирования в механике разрушения изотропных и анизотропных материалов. Кратко изложена эмпирическая трактовка процесса усталостного роста трещины в изотропной среде. Затем перечислены противоречия между основными предпосылками классической теории разрушения и особенностями протекания процесса разрушения в многофазных слоистых материалах. Тем самым показана необходимость некоторого смягчения исходных предпосылок теории разрушения, которое позволило бы создать практически применимые подходы для решения задач разрушения композитов. Очень кратко, вследствие неприменимости непосредственно к решению инженерных задач, изложены основные результаты, полученные при помощи методов микромеханики, позволяющих исследовать процессы взаимодействия между трещиной, волокном и связующим в бесконечной среде. Далее огшсаны основные концепции современных макромеханических подходов для описания процесса разрушения композитов. Отмечено, что все подходы, расчеты по которым находятся в соответствии с экспериментальными данными, исключают из рассмотрения нелинейную зону или зону разрушения у кончика трещины. Более сложные теории (с учетом критического объема, плотности энергии деформирования) наилучшим образом согласуются с экспериментами на однонаправленно армированных композитах, когда трещины распространяются параллельно волокнам. Эти теории также хорошо описывают нагружение слоистых композитов под углом к направлению армирования, когда преобладающее влияние на процесс разрушения оказывает растрескивание полимерной матрицы. Расчеты по двум приближенным теориям (гипотетической трещины и критического расстояния) и комбинированному методу (модель тонкой пластической зоны) сравниваются с данными, полученными при испытании слоистых композитов с симметричной схемой армирования [ 6°]s. Приведены данные о хорошем соответствии степенной аппроксимации, применяемой для описания скорости роста трещины, результатам испытаний на усталость слоистых композитов с концентраторами напряжений. [c.221]

Сложные подходы (критического объема, плотности энергии деформации) аналитически представляются в наиболее общем виде. Они хорошо описывают результаты экспериментов на однонаправленных слоистых композитах с трещинами, ориентированными параллельно волокнам, и косоугольно армированных слоистых композитах, в которых процесс разрушения связан с образованием трещин в матрице. [c.245]

В переходном слое формируется связь между упрочняющими волокнами и матрицей, через которую передаются напряжения. От совершепства указанной связи зависят условия торможения трещин другими словами, переходный слой определяет уровень свойств волокнистых и слоистых композиционных материалов. [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...