ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности деформирования и разрушения из "Прессованные стеклопластики" Процесс микроразрушений, сопровождающийся перераспределением микронапряжений и ползучестью, приводит к разрушению макроэлементов структуры и затем к полному разрушению детали. Однако в некоторых случаях, например при низких уровнях средних напряжений, создаваемых постоянной нагрузкой, направленной вдоль волокон, прирост деформаций по истечении некоторого времени практически прекращается [86]. [c.230] Механизм деформирования стеклопластиков при сжатии и срезе существенно отличается от механизма деформирования при растяжении. Отличие обусловлено особенностями строения материала (наличием волокнистой арматуры). Предполагается, что при сжатии анизотропных волокнистых материалов разрушение происходит за счет потери устойчивости волокон [162]. Однако на характер разрушения стеклопластиков при сжатии существенно влияют и свойства связующего. Например, однонаправленные стеклопластики АГ-4С и 27-63С при сжатии вдоль волокон разрушаются совершенно по-раз-ному. Образцы из АГ-4С, материала на основе более хрупкого и менее прочного связующего, разрушаются обычно вдоль волокон. У образцов из 27-63С, материала с более прочным и эластичным связующим, происходит смятие одного из торцов. Часто разрушение при одноосном сжатии осуществляется путем среза под некоторым углом к направлению приложения нагрузки. Этот вид разрушения характерен для стеклопластиков без ярко выраженной ориентации волокон. Угол наклона поверхности разрушения к направлению сжимающего усилия зависит от структуры и степени анизотропии материала. [c.232] Особенности поведения стеклопластиков слоистой структуры при изгибе изложены в работах [90, с. 181 171, с. 171]. Установлены, в частности, условия разрушения путем сдвига между слоями. При испытаниях на изгиб по трехточечной схеме характер разрушения и прочность зависят от отношения толщины образца к длине пролета (рис. 5.20). [c.232] Температурно-временные эффекты. Сопротивление прессованных стеклопластиков силовому воздействию при различных температурных и временных условиях нагружения изменяется в целом в соответствии с общими закономерностями температурно-временной теории прочности твердых тел. Однако наблюдается и ряд особенностей, обусловленных композиционным составом материала и технологией изготовления изделий. [c.232] Ползучесть материала, подвергнутого термообработке, при равных уровнях напряжений значительно меньше, чем материала, не прошедшего термообработку. Это было показано на примере материала П-5-2 [43, с. 101]. [c.235] Общие закономерности температурно-временной зависимости прочностных и деформационных свойств материала проявляются и при кратковременных статических испытаниях стеклопластиков. Одновременное влияние скорости деформирования и низких температур при растяжении исследовалось в работе [163]. Установлено, что увеличение прочности с ростом скорости деформирования и понижением температуры находится в зависимости от структуры материала. Наиболее чувствителен к воздействию указанных факторов материал АГ-4В. Хак, с увеличением скорости деформирования от 0,03 до 5,4%/мин разрушающее напряжение при растяжении АГ-4В возрастает на 38%. Для АГ-4С (1 1) возрастание составляет 24%, для АГ-4С однонаправленного (1 0) — 14%. С понижением температуры эффект упрочнения ослабевает. Диаграммы деформирования при низких температурах круче, чем при комнатных. Разброс прочностных характеристик с понижением температуры увеличивается. Поскольку влияние низких температур на стеклопластики с различными видами анизотропных структур неодинаково, то при определении оптимальной структуры материала в изделиях, работающих при низких температурах, следует учитывать температурное воздействие. [c.235] При ударном растяжении [63] прочность стеклопластика АГ-4С с укладкой 1 0 увеличивается на 76%, а с укладкой 1 1 — на 93%) по сравнению со статическим нагружением. [c.235] При повышении температуры прессования и при испытании в условиях повышенных температур снижение прочности становится более интенсивным [165]. [c.236] Длительное статическое нагружение приводит к накоплению повреждений. При высоком уровне напряжений накопление повреждений не соответствует линейному закону. В этом случае текущая величина повреждения может быть вычислена из степенной зависимости скорости уменьшения несущей площади сечения от величины действующего напряжения [135]. [c.236] Параметр т находится на основании экспериментальных данных. [c.237] Вейбулла и логарифмически нормальным. В области малых вероятностей наблюдается отклонение от линейной зависимости в координатах а — следовательно, существует порог чувствительности по долговечности [136]. [c.237] Статистическая обработка результатов длительных статических испытаний значительно сложнее, чем кратковременных, так как приходится иметь дело с совокупностью двух случайных величин прочности и долговечности. Кроме того, при ограниченной продолжительности опыта часть образцов не разрушается, поэтому функция распределения долговечности не может быть полностью установлена экспериментально [86]. [c.237] Предполагаемой причиной несоответствия является то, что вследствие некоторого размягчения связующего при повышенных температурах волокна в стеклопластике нагружаются более равномерно [86]. [c.238] Результаты исследования усталостной прочности некоторых прессованных стеклопластиков приводятся в работах [105 108, с. 261]. Образцы из материала АГ-4С и 33-18С (укладка 1 1) выдерживают 10 циклов при напряжениях изгиба, составляющих 30—50% от разрушающих для АГ-4С и 20—30% для 33-1 ВС. При испытаниях отмечается разогрев, разрушение происходит путем расслоения. [c.238] Почти все результаты, приведенные выше, получены при испытаниях образцов. Испытания деталей из стеклопластиков показывают, что для них в основном сохраняются те же закономерности деформирования и разрушения. Например, диаграммы деформирования деталей из стеклопластиков имеют отчетливо выраженную нелинейность при напряжениях, превышающих примерно половину разрушающих (рис. 5.23). При повторном нагружении жесткость деталей несколько возрастает (рис. 5.23). Однако как повторное, так и длительное статическое нагружение постоянной нагрузкой приводит к увеличению общей деформации (рис. 5.24). Прирост деформации, судя по виду кривой, можно описать степенной зависимостью, аналогичной выражению (5.17). [c.238] Масштабный эффект. Проявление эффекта абсолютных размеров у хрупких тел, как и разброс прочностных характеристик, вытекает из статистической природы их прочности [9]. Это относится и к стеклопластикам [137]. Существует ряд других факторов, которые вызывают изменение прочности образцов с иными размерами. К ним относятся несоблюдение условий подобия при испытаниях, технологические особенности изготовления образцов различных размеров, влияние упругой энергии, аккумулированной в системе, на процесс разрушения. [c.238] Работы по исследованию влияния энергетического фактора на прочность стеклопластиков не проводились. [c.239] Помимо условий ориентации армирующих волокон в изделиях разной толщины неидентичны и условия отверждения связующего. Давление во внутренних слоях при большой толщине изделий, в том числе плоских, вследствие внутреннего трения оказывается меньше, чем в наружных, поэтому затрудняется удаление летучих из внутренних слоев. Из-за низкой теплопроводности пресс-материалов существенно различается время прогрева внутренних слоев изделий разной толщины и по- разному проявляется экзотермический эффект (см. раздел 4.1). [c.241] При определении прочности прессованных стеклопластиков на образцах, вырезанных из плит, большое значение имеет изменение условий нагружения стеклянных волокон с изменением ширины образца. Как показывают исследования [163], при уменьшении ширины вырезанных из плит образцов от 10 до 5 мм наблюдается резкое (до 30%) снижение прочности. [c.241] При экспериментальном исследовании прессованных стеклопластиков установлена существенная анизотропия масштабного эффекта, непосредственно связанная с анизотропией прочности материала [163]. Характер изме нения прочности при растяжении зависит от того, за счет какого размера происходит изменение объема. [c.241] Вернуться к основной статье