Слоистые материалы — Характеристик

Внутреннее сопротивление. Нередко электроизоляционные материалы не являются изотропными. Электрическое сопротивление материалов в направлении, параллельном поверхности образца (а у слоистых материалов в направлении вдоль слоев), меньше, чем в перпендикулярном направлении. Характеристикой таких материалов может служить внутреннее сопротивление / , , определяемое между двумя стандартными цилиндрическими электродами (см. рис. 1-6). Электроды плотно вставляются в образец на определенном расстоянии друг от друга. В некоторых случаях, помимо внутреннего сопротивления вводят понятие внутреннего удельного сопротивления р,-, рассчитываемого согласно формуле [c.19]

ХОДУ, материал считается состоящим из отдельных связанных между собой слоев. Каждый слой предполагается однородным (что следует из феноменологического анализа) и ортотропным. Распределение деформаций по толщине пакета принимается линейным. Критерий разрушения записывается последовательно для каждого слоя в отдельности и предельная нагрузка для материала определяется в предположении допустимости нарушения его сплошности в процессе деформирования. Согласно второму подходу, слоистый материал рассматривается как однородный анизотропный критерий разрушения записывается сразу для всего пакета слоев. Первая процедура предполагает известными прочностные характеристики отдельного слоя (см. раздел II). Далее на основании этих данных поверхности разрушения слоистых материалов с произвольной структурой формируют теоретически. Такой подход получил наибольшее распространение при оценке прочности современных композиционных материалов, так как в процессе проектирования конструкции приходится рассматривать множество возможных структур материала. Вторая процедура предполагает известными прочностные характеристики рассматриваемого слоистого материала. Она эффективна для материалов, армированных тканями и образованных из одинаковых слоев. Далее рассмотрены критерии, основанные на послойной оценке прочности материала. [c.80]

Анализ усадочных напряжений можно осуществить на различных уровнях. Простейший подход основан на концепции однородного ортотропного слоя. Суть его состоит в том, что одиночный слой композита рассматривается как исходный материал, необходимые термоупругие свойства которого определяются экспериментально. Далее полученные характеристики используются в линейном термоупругом анализе для расчета термических деформаций и напряжений в каждом слое. Подобная процедура применяется для анализа термических напряжений в фанере или другом слоистом материале, составленном из листов разнородных материалов. Уравнения термоупругого анализа слоистых сред имеют вид [37] [c.253]

Слоистые материалы — Характеристика [c.980]

Упругие характеристики слоистых материалов могут быт получены из следующих соотношений [c.312]

Матрица В выражает взаимосвязь характеристик изгиба и растяжения. Показано, что при приложении растягивающей нагрузки к слоистому материалу, состоящему из двух слоев, несимметричных относительно своей собственной средней плоскости и расположенных под углом друг к другу, имеет место кручение вследствие различной ориентации наполнителя с противоположных сторон [21]. [c.213]

Использование слоистых материалов из одинаковых металлов также важно вследствие того, что они обладают улучшенными характеристиками вязкости и сопротивления катастрофическому разрушению при использовании в сосудах, работающих под давлением, и в других конструкциях. [c.106]

Другая категория носителей, которые по существу представляют собой системы, требует дополнительной энергии для записи информации (т. е. для модуляции параметров среды). Эти носители в большинстве случаев имеют слоистую структуру, состоящую из модулирующей среды, нанесенного на нее слоя фотопроводника и двух прозрачных электродов, напыленных на внешние стороны фотопроводящего слоя и модулирующей среды. В качестве модулирующих сред используются материалы, оптические характеристики которых изменяются под действием электрического поля. Электрическое поле, воздействующее на модулирующую среду, создается напряжением, подаваемым на электроды. [c.127]

Характеристикой слоистых материалов вдоль слоев может служить внутреннее сопротивление диэлектрика Ri, равное отношению напряжения к току, протекающему между двумя цилиндрическими или коническими электродами, расположенными в отверстиях с осями, параллельными друг другу и перпендикулярными слоям материала. [c.356]

Под влаго- и водостойкостью диэлектрика понимают способность его выдерживать воздействие атмосферы, близкой к состоянию насыщения водяным паром, и (или) воздействие водяной среды без недопустимого ухудшения его свойств. Контролируемыми параметрами при такого рода испытаниях материала являются электрическая прочность пр, удельное объемное сопротивление р, сопротивление изоляции и внутреннее сопротивление Наряду с электрическими характеристиками определяют также влаго- и водопоглощение и набухание (ГОСТ 10315-75). Образцы для определения Епр, р, / из и Ri большинства твердых диэлектриков выполняют, как указано в 29.4. При испытании пластмасс (ГОСТ 4650-80) образцы изготавливают в форме диска диаметром (50 1) мм, толщиной (3 0,2) мм или, в случае листового и слоистого материалов, в форме квадратной пластины со стороной (50 1) мм, толщиной, равной толщине материала. Для стержней, прутков и труб длина образца берется равной (50+1) мм, диаметр не должен превышать 50 мм срез должен быть перпендикулярен оси. Если труба имеет диаметр больше 50 мм, то образцы вырезают из стенки трубы, при этом длина, ширина и толщина образца не должны превышать (50 1) мм. [c.418]

УПРУГИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛОИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ [c.39]

При определении упругих характеристик слоистых материалов воспользуемся следующими исходными предпосылками [c.39]

Решая совместно уравнения напряженно-деформированного состояния произвольно ориентированного слоя (1.46)—(1.48) с уравнениями (2.1) и (2.2), получаем следующие выражения упругих характеристик слоистого материалу Ац через соответствующие характеристики отдельных слоев Сг/ [c.41]

Загрузку слоистых материалов производят, как правило, послойно в виде пакетов, чередуя направление основы и утка тканей, если прочность детали в обоих направлениях должна быть равной, и наоборот, если требуется анизотропия прочностных характеристик, то укладка слоев ткани производится только в направлении основы. [c.40]

Упругие характеристики слоистого материала. В реальных конструкциях армированные пластики обычно имеют слоистую структуру, состоящую из однонаправленно армированных слоев. По теории слоистых материалов общий закон деформирования имеет следующий вид [16] [c.126]

В табл. 17— 19 приводятся сортамент, основные механические и электрические характеристики слоистых материалов. [c.99]

Укажем также, что на основании анализа многочисленных экспериментальных и теоретических исследований легко прийти к заключению, что в громадном большинстве случаев оболочки, изготовленные из слоистых материалов, можно трактовать как однородные с соответствующими приведенными механическими характеристиками. Трактуя многослойную оболочку как однородную, к ней можно применить соответствующую теорию однородной анизотропной оболочки. Конечно, при этом напряжения в оболочке должны быть определены с учетом слоистости. [c.217]

Слюды представляют собой группу материалов, относяш,ихся к водным алюмосиликатам с ярко выраженной слоистой структурой, которая обусловливает высокую анизотропию свойств, т. е. неодинаковость физико-механических и электрических характеристик в направлении вдоль и поперек слоев. В качестве электрической изоляции в настоящее время применяют два вида минеральных слюд мусковит и флогопит. [c.231]

О реализации упругих свойств исходных компонентов (арматуры и связующего) в, исследованных материалах можно судить по данным табл. 5.19, где сопоставлены расчетные и экспериментальные значения их упругих постоянных. Расчет упругих характеристик рассматриваемого типа материалов проводили путем сведения реальной их структуры к слоистой модели, как это изложено на с. 122. Расчетные зависимости приведены в табл. 5.2 и 3.6. [c.163]

Когда размеры структурных компонентов композиционного материала (например, диаметр волокон, толщина слоев) значительно меньше размеров конструкции, для технических приложений часто оказывается достаточным знать усредненные характеристики движения. В таких случаях вполне приемлемой оказывается модель сплошного тела, в котором" неоднородности сглажены . Примером такого подхода может служить использование классической теории упругости для описания традиционных конструкционных материалов, обладающих гетерогенной зернистой структурой. Аналогичная модель слоистого композиционного [c.291]

Глава 2 содержит анализ современного состбяния критериев и методов оценки прочности элементов конструкций из композиционных материалов. Рассмо греиы два общих аспекта этой важной проблемы. Первый включает общую характеристику композиционных материалов. Второй предусматривает анализ критериев прочности для однонаправленного слоя, исследование прочности слоистых материалов и обсуждение вопросов, нуждающихся в дальнейшей разработке. [c.10]

Анализ на макроуровне предполагает, что основным структурным элементом материала является элементарный слой. Внутренние по отношению к слою микроструктурные напряжения проявляются только во влиянии на термоупругие, прочностные и другие характеристики слоя на макроуровне. Остаточных напряжений в однонаправленном материале на макроуровне не существует. Однако в слоистых материалах, армированных под различными углами, вследствие анизотропии модулей упругости и коэффициентов линейного расширения слоев, остаточные макронапряжения существуют и могут достигать значительной величины. [c.76]

Матрица изгибной жесткости Вц] зависит от порядка чередования слоев в значительно большей степени, чем матрица Вц]. Цай и Пагано [167 ] продолжили исследования по описанию инвариантных характеристик симметричных слоистых материалов и их применению в проектируемых конструкциях. [c.175]

Некоторые примеры, иллюстрирующие это явление, приве дены в работе [21], где был использован метод характеристик Численный метод решения был использован также в работе [18] В настоящее время разработаны и опубликованы различные алгоритмы решения одномерного волнового уравнения в слои стой среде, например алгоритмы TI и WONDY, использован ные в работе Лундергана и Друмхеллера [41]. Аналитическое исследование отражения и прохождения волн напряжений в слоистом материале проведено в работе Кинслоу [36]. [c.374]

Сравнение жталлических и полимерных матриц. Сравнительные характеристики металлических и полимерных матриц приведены в табл. 5 и 6 [8]. В целом полимерные матрицы обеспечивают для слоистых материалов более высокие удельные свойства при растяншнии и изгибе, они более изучены на данном этапе, сырье и производство их более дешево, они более технологичны, ремонто-способны и более эффективны в качестве теплоизоляции. [c.91]

При этом для материалов типов 2, 3 наблюдается распространение трещины по пористым слоям из сферолитов и полых микросфер соответственно. Диссипация энергии распространяющейся трещины в материале типа 3 достигалась за счет раскрытия полых микросфер в слоях. Для материалов типов 3, 4 характерно пересечение трещиной слоев внутри ячеек с образованием ступенек. Для материала типа 2 бьша зафиксирована локализация трещины на межслойной границе. Максимальные значения параметров и удельной работы разрушения уу (табл. 3.13) свойственны керметным материалам типов 4, 5. Однако при одинаковом содержании металлического хрома в обоих материалах величина в слоистом материале в 2,5 раза превышает ту же характеристику мелкокристаллического материала. [c.245]

Поведение полученных намоткой волокном композитов аналогично поведению других типов слоистых материалов с расположенными под углом слоями армирующих компонентов. Поэтому разработанные для них аналитические методы могут быть использованы и для конструкций, получаемых намоткой. При рассмотрении этого вопроса с позиций макромеханики анализ композитов базируется на предположении, что каждый слой является анизотропным гомогенным монослоем. Монослой состоит из волокон, ориентированных под углом а или однонаправленных. Свойства монослоя обычно определяют экспериментальным путем, и анализ структуры строится путем перехода от одного слоя к другому. Микромеханический подход, наоборот, заключается в исследовании характеристик чувствительности составных частей материала, т. е. распределения напряжений и деформаций между армирующими волокнами и матрицей. При определении напряжений и деформаций по точкам принимают во внимание свойства армирующего материала и смолы, а также геометрию изделия. Этот анализ микронапряжений устанавливает, какие нагрузки может выдержать композит перед переходом через предел текучести в какой-то точке или перед достижением критических напряжений. Микромеханический подход применяется также для расчета характеристик композиционного материала по известным их значениям для входящих в его состав компонентов, а также для установления влияния их изменения на соответствующие свойства композита. [c.227]

В каждом случае наряду с механичес1шми и физическими свойствами слоистых материалов большую роль играет их технологичность, которая включает все характеристики, обеспечивающие возможность придания слоистому изделию нужной конечной формы и состояния, включая способность к гибке, деформации и соединения с аналогичным материалом и разнородными метал-дамй, [c.80]

Двукратное увеличение межслой-нон прочности при сдвиге эпоксифе-нольных углепластиков достигается травлением углеродных волокон концентрированном азотной кислотой в течение 30 мин [20]. Прочность при растяжении в трансверсальном направлении углепластиков вследствие обработки волокон в азотной кислоте возрастает в 1.6 раза. Некоторое улучшение этих характеристик в слоистых стеклопластиках достигается также за счет пспольчЗования волокон некруглого поперечного сечения — эллипсоидных, ромбовидных, треугольных и др. Изменение формы углеродных волокон не оказывает заметного влияния на механические свойства углепластиков. Указанный метод приводит лишь к некоторому улучшению трансверсальных и сдвиговых свойств композиционных материалов, но не решает проблемы. Вследствие слоистой структуры в материале сохраняются плоскости, через которые напряжения передаются низкомодульным и низкопрочным связующим, что не исключает опасности преждевременного их разрушения. Особенно это относится к материалам, воспринимающим в конструкциях сдвиговую и трансверсальную нагрузку в условиях повышенных температур. [c.9]

Техника расчета однонаправленных и слоистых композиционных материалов в указанной постановке сравнительно проста. Характеристики материала, волокна которого уложены в различных направлениях, но параллельно одной плоскости, можно рассчитать с помощью формул для однонаправленного материала, используя прием разбиения материала на слои. Упругие характеристики материала вычисляют с учетом упругих констант отдельных слоев по сравнительно несложным зависимостям. [c.56]

Характеристики слоя с прямолинейным расположением волокон, входящие в зависимости табл. 4.1, определяли на однонаправленных и ортогонально-армированных стеклопластиках с укладкой волокон 1 3 н 1 5. Установлено хорошее совпадение расчетных, вычисленных по приведенным формулам, и экспериментально измеренных значений упругих констант. При этом оказалось, что модуль межслойного сдвига для слоистых стеклопластиков больше по величине, чем модуль сдвига в плоскости укладки арматуры Оху- Для материала с укладкой волокон I 3 Охг 4250 МПа, Ох у = 3100 МПа, а для материалов с укладкой 1 5 — 4150 МПа, [c.104]

Создание предварительного натяжения арматуры при изготовлении композиционных материалов слоистой структуры способствует некоторому увеличению модулей упругости и прочности в направлениях натяжения. Изменение указанных характеристик, как показано в работах [5, 25], происходит за счет исключения случайных искривлений арматуры в однонаправленных материалах или за счет уменьшения степени искривления у слоистых, изготовленных на основе тканей. Установленные зависимости механических характеристик этих материалов от степени натяжения арматуры, естественно, не идентичны за- [c.118]

Совпадение расчетных и экспериментальных значений упругих констант вполне удовлетворительное. Опытные значения всех исследованных характеристик оказались несколько выше расчетных. Особенно это превышение (до 10 %) наблюдается в диапазоне углов 15—30 и 60—75°. Существенных различий в характере расчетных. кривых для упругих констант трехмерноармированных композиционных материалов по отношению к слоистым не наблюдается. [c.154]

Основная цель и назначение арматуры направления 3, как это было показано в гл. 1, — предотвращение расслаивания изделий из композиционных материалов в процессе изготовления или при нагружении их различного рода внешними усилиями по направлениям основного армирования. Поэтому содержание арматуры в направлении 3 должно быть, как правило, невелико. Введение арматуры в направлении 3 при предельном коэффициенте объемного армирования материала достигается за счет уменьшения ее содержания в плоскости 12, при этом fig flj,. Эффективность армирования в направлении 3 наиболее наглядно проявляется в случае сравнения характеристик трехмерноармированных и слоистых композиционных материалов, имеющих одинаковое объемное содержание волокон. [c.164]

Упругие характеристики композиционных материалов с учетом усредненных свойств матрицы рассчитывают по формулам, полученным для слоистых композиционных материалов с соответствующей укладкой волокон (однонаправленной или ортотропной) [25, 88]. Упругие постоянные связующего, входящие в эти формулы, заменяют упругими характеристиками модифицированной матрицы, которые вычисляют по зависимостям (7.2), (7.3), (7.6)—(7.9) в случае хаотического распределения нитевидных кристаллов в одной плоскости, перпендикулярной к направлению волокон. В случае же распределения кристаллов во всем объеме характеристики модифицированной матрицы определяют по зависимостям (3.83), (3.84) при коэффициенте армирования р = рдр. Выражения для упругих характеристик композиционного материала, армированного вискеризо-ванными волокнами в направлении оси 1, согласно зависимостям, приведенным на с. 59, имеют вид [c.205]

Прогнозирование механических свойств материалов и покрытий основывается на корреляции между механическими свойствами твердых тел и природой и энергией химической связи в веществах (кристаллах веществ), образующих твердое тело. Так, высокой прочностью обладают магнийфосфатные цементы, поскольку Mg имеет как высокие электростатические характеристики (ионный потенциал равен 5.12), так и заметную способность образовывать ковалентные связи. Для систем типа цементных прочность камня тем выше, чем выше доля ковалентности связи, при этом, однако, необходимо, чтобы координационные числа (к. ч.) катиона в цементирующих фазах не были ниже 4. Для материалов, полученных на основе связок, прочностные свойства тем выше, чем большая степень полимерности достигается при отвердевании связки — чем более сшитым получается полимерное тело. Это, видимо, имеет место в том случае, когда степень ионности связи в полимере существенна, а к. ч. катиона равно 4. При к. ч.=2- -3 образуются линейные или слоистые полимеры, макромолекулы которых в полимерном теле связаны молекулярными или водородными силами, что делает такие тела менее прочными по сравнению со сшитыми полимерами, например кварцем. С этой точки зрения высокие механические характеристики будут получаться при использовании связок на основе многозарядных элементов (А1) и особенно многозарядных -элементов (2г, Сг). [c.10]

Равенства (34) показывают, что прямоугольный параллелепипед, изготовленный из материала с общей анизотропией, при одноосном однородном напряженном состоянии превращается в не-прямаугольный параллелепипед (на рис. 1, а показано тело, для которого плоскость является плоскостью симметрии). В случае изотропного материала прямоугольный параллелепипед остается прямоугольным (рис. 1, б). Эти различия в поведении анизотропных и изотропных материалов при одноосном напряженном состоянии вызывают некоторые трудности при определении механических характеристик композиционных материалов в направлении, не совпадающем с осью симметрии. Образец, обычно используемый при таких испытаниях, представляет собой длинную полоску (отношение длины к ширине равно - 5—10), вырезанную под некоторым углом к оси симметрии из элементарного армированного слоя или слоистого материала. При одноосном нагружении в продольном направлении образец ведет себя как анизотропное тело с плоскостью упругой симметрии, совпадающей с плоскостью образца, т. е. стремится принять в этой плоскости форму параллелограмма. Захваты, в которых закрепляют образец, препятствуют его свободной деформации, сохраняя пер-воннчальное. направление закрепленных кромок. Как показано в работе Пагано и Халпина [45], в плоскости образца при этом возникает изгибающий момент и при деформировании образец принимает 1У-образную форму (рис. 2). [c.24]

Несмотря на то, что количественные критерии, определяющие как вязкое, так и хрупкое разрушение композиционных материалов при комбинированном нагружении, еще далеки от завершения, состояние этого вопроса достигло такого уровня, при котором возможно достаточно точно предсказать поведение проектируемых или рассчитываемых конструкций, если известны основные характеристики композиционного материала. В отличие от металлов слоистый композиционный материал обладает такими особенностями, как неоднородность и анизотропия. По микроструктуре материал является двухфазным и состоит из волокон и матрицы или связующего (полимерного, металлического и др.), а макроструктура материала образуется из ориентированных слоев волокон, заключенных в связующем (рис. 3). Явления, протекающие на микроуровне, определяют формы разрушения и другие подобные характеристики материала, рднако механизм и взаимодействие этих явлений изучены еще недостаточно полно. Большинство инженерных расчетов основано поэтому на макромодели, согласно которой основным элементом материала, в котором происходит разрушение, является армированный слой. [c.67]

В отличие от дисперсии, которая вызывает перераспределение энергии в искаженном импульсе напряжений при сохранении энергии волны, рассеяние связано с энергетическими потерями. Потери энергии в задачах динамики композиционных материалов определяются по крайней мере четырьмя явлениями 1) вязко-упругими или неупругими эффектами в структурных компонентах 2) рассеянием волн 3) появлением микроразрушения 4) трением между неполностью связанными компонентами. Важная для приложений задача о вязкоупругом демпфировании в слоистых балках и пластинах была рассмотрена, например, в работах Кервина [82] и Яна [198], где исследовались трехслойные системы, состоящие из вязкоупругого слоя, заключенного между двумя жесткими упругими слоями. Теория вязкоупругого поведения слоистых композиционных материалов была разработана на основе теории смесей Гротом и Ахенбахом [67], Био [33], а также Бедфордом и Штерном [22, 23], Бедфордом [21]. В первых двух работах волновые явления не рассматривались, а Бедфорд и Стерн определили коэффициент рассеяния для волн, распространяющихся вдоль волокон, и выразили его через вязкоупругие характеристики материала. [c.297]

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]

Основные концепции континуальных теорий смесей основательно изучены в рамках современных теорий механики сплошных сред. В теориях смесей предполагается наличие двух или более сред в каждой точке пространства, поэтому общие законы сохранения для смесей сформулировать нетрудно, но практическое их применение к композиционным материалам сталкивается с определенными затруднениями, связанными с трудностями задания законов взаимодействия компонентов на основе информации об их взаимном расположении и физических характеристиках. Для слоистой среды теория смеси, в которой параметры взаимодействия компонентов были определены на основании решений некоторых простейших квазистатических задач, предложена в работе Бедфорда и Стерна [12]. Новизна теории Бедфорда и Стерна состоит в том, что допускаются различные движения компонентов смеси, причем связь между этими движениями определяется моделью взаимодействия компонентов в реальном композите. В работе Бедфорда и Стерна [13] развита общая термомеханическая теория, основанная на этой модели, а также выведена система уравнений, применимых к определенному классу армированных волокнами композитов (см. Мартин и др. [45]). [c.380]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...