ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость прочности от состава стекловолокон в окружающей среды из "Разрушение армированных пластиков" На основе статистического описания прочности отдельных волокон можно определить прочность пучка, составленного из не связанных между собой параллельных волокон. [c.72] Предположим, что все волокна пучка растянуты одинаковым осевым усилием, причем все волокна уложены параллельно и не соприкасаются между собой. Для упрощения анализа примем, что площадь поперечного сечения всех волокон одинакова, и обозначим через общую площадь поперечного сечения пучка, составленного из N волокон. [c.72] В 50 раз больше, чем длина образцов другой серии. Пятьдесят коротких образцов можно получить, разрезая один длинный образец на 50 равных отрезков. При произвольном выборе для этой цели длинного образца предполагается, что прочность его равняется некоторой средней прочности, полученной при испытании 50 длинных образцов. Разрежем этот образец на 50 коротких одинаковых отрезков 49 из них будут иметь прочность больше прочности длинного волокна, и только прочность одного короткого отрезка, на который пришелся дефект, будет равняться прочности первоначального длинного волокна-. Поэтому средняя прочность 50 коротких волокон должна превышать прочность одного длинного волокна, и если повреждения распределены произвольно по всем волокнам, то средняя прочность 50 коротких волокон должна превышать среднюю прочность 50 длинных волокон. [c.77] Результаты испытаний для различных групп волокон (за исключением некоторых точек) хорошо ложатся на прямые (рис. 39), описываемые уравнением (64). Числовые значения т находятся в пределах от 5,9 до 9,5 для волокон, отделенных от пряди. Для тщательно обработанных волокон, исследованных Отто, величина т равна 17,4, что указывает на их меньшую поврежденность по сравнению с волокном, отделенным от пряди. [c.79] Е-стекла с очень мальши повреждениями поверхности получил Томас (см. рис. 37). Совпадение зн (чения прочности, полученной Томасом, с подсчитанной выше величиной напряжения на коротких участках волокон, окружающих разорванное волокно, по-видимому, случайно. Однако это иллюстрирует значение прочности очень коротких отрезков волокон для прочности композиционных материалов. Кроме того, как уже говорилось выше, у коротких волокон имеется тенденция к ослаблению зависимости прочности от длины. Необходимы дальнейшие иссле-, дования для установления связи между прочностью коротких волокон и возможной прочностью композиции, армированной ими. [c.82] Прочность пряди в композиции больше, чем прочность пряди из тех же волокон без полимерного связующего (рис. 41, а, б). Падение прочности на начальном участке кривых может бь ть объяснено, как показывают кривые деформирования, тем, что короткие волокна в пряди ti в композиции, армированной этой прядью, нагружены неравномерно . На рис. 41, б представлены результаты испытаний двух серий стекла Х-994 причины различия данных о прочности этих серий между собой неясны. Лучшее совпадение с расчетной зависимостью дают об разцы II серии. [c.82] Результаты испытания пряди из стекловолокна, пропитанной полимерным связующим, зависят от способа ее закрепления, правильного и равномерного нагружения, от количества и распределения полимерного связующего вокруг армирующих волокон. Последнее проиллюстрировано на рис. 31, 32, где показано, как различное содержание полимерного связующего меняет характер разрушения i композиционного материала. [c.84] Проблема закрепления возникает из-за необходимости передать прикладываемую нагрузку через полимерную матрицу ко всем волокнам. Попятно, что волокна, более близкие к поверхности захватов, воспринимают нагрузку быстрее, чем более отдаленные от нее. Неравномерная передача нагрузки на волокна приводит к неодинаковьш напряжениям по сечению образца и вызывает преждевременное разрушение наружных волокон. Это в свою очередь понижает среднюю прочность. [c.84] Для сравнения разных экспериментальных данных необходимо знать скорость деформирования при испытаниях моноволокон и прядей. Попытки стандартизировать технологию изготовления композиций из прядей и методы их испытаний (а также и скорость деформирования при испытаниях) должны привести к паилучшей корреляции результатов разных исследователей и к постепенному исключению многих еще существующих аномалий в результатах испытаний. [c.85] На основе статистического анализа прочности волокон было предложено влияющие на нее факторы делить на две группы. К первой отнесены факторы, связанные с верхним пределом прочности Оо оцениваемые при помощи него ко второй — факторы, связанные с повреждением поверхности, оцениваемые параметром т. [c.85] Такое разделение особенно удобно в случае, когда необходимо установить, являются ли причиной различной прочности двух композиций разные а о или же на прочность повлияли термические режимы изготовления волокон реакция с окружающей средой или механические повреждения поверхности. Информация о раздельном влиянии указанных групп факторов необходима для решения многих сложных вопросов, связанных с поведением прядей в композиции-модели и в реальном композиционном материале. Однако такие исследования только начаты. [c.85] Для установления влияния состава стекла на прочность волокон необходимо предварительно произвести испытания моноволокон с целью определения параметров (Гр и т. Зная эти параметры, можно определить влияние на прочность композиции других факторов, например прочности связи стёкловолокно — полимерное связующее. [c.86] Из рис. 43 видно, что прочность волокон, защищённых отвержденным полимерным связующим, равна или даже больше Ьрочности незащищенных (чистых волокон это является следствием пониженного воздействия влаги. Аутвотер и многие другие авторы сообщают об уменьшении прочности защищенных связующим стекловолокон при их кипячении в воде. Может оказаться выгодным предварительное (до покрытия смолой) нанесение на поверхность стекловолокна аппретуры. Однако механизм действия аппретуры сложен, особенно в том случае, если образцы были прокипячены в воде перед испытанием (как будет пояснено дальше, водяной пар и кипящая вода очень вредно сказываются на прочности композиции). Для исключения противоречивых оценок роли защиты поверхности стекловолокна необходимо прочность моноволокон определять в таких же условиях, в каких они работают в композиции. [c.89] Следующим фактором, понижающим прочность стекловолокон, является нагрев при отверждении связующего (температура отверждения может достигать 175° С). [c.89] Камерон наряду с другими авторами показал, что. выдержка волокон при температурах выше 120° С в течение нескольких часов с последующим охлаждением до комнатной температуры приводит к понижению прочности (тем большему, чем выше температура нагрева). Отто подтверждает это явление он отмечает, что чрезмерно длительное отверждение при температуре 175° С уменьшает прочность волокон из Е-стекла. [c.89] Выше перечислены лишь немногие из факторов, влияющих на прочность стекловолокон. Этим не исчерпывается вся проблема прочности в целом. Однако материал этой главы позволяет понять значение прочности волокон для прочности композиции. [c.89] Вернуться к основной статье