Усталостное разрушение волокна

Усталостное разрушение волокна [c.261]

Регель и др. [74] показали, что закономерность подобного накопления разрушений применима к волокнам ПАН, нагружаемых с частотой 24 Гц в течение 1,5-10 циклов. Для пленок ПММА, вискозного волокна и волокна капрона (ПА-6) соответствие экспериментальных данных и выражения (8.11) можно было получить благодаря охлаждению воздухом образцов, испытываемых на усталость, после предварительной вытяжки или термообработки при повышенных температурах. Эти же авторы пришли к выводу, что выражение (8.11) будет описывать усталостное разрушение, согласно кинетической концепции разрушения, если температура Т (окружающей среды) и активационный объем у будут заменены величинами Т и у, которые зависят от параметров эксперимента при утомлении (частоты, формы импульса напряжения или деформации). [c.262]

Результаты, полученные различными исследователями, позволяют считать, что разрушение наполнителя при циклическом нагружении происходит после разрушения адгезионных связей между армирующими волокнами и матрицей. Повреждаемость композиций при циклическом нагружении изучена недостаточно и четкие критерии усталостного разрушения (в том числе при жестком и мягком нагружении) отсутствуют. [c.275]

Усталостные свойства, истирание и хрупкость волокон. В эксплуатации текстильные изделия чаще всего подвергаются многократным знакопеременным напряжениям, величины которых значительно ниже разрывных. Эти многократные напряжения и возникающие при этом деформации (растяжение, сжатие, изгиб или более сложные комбинированные деформации) вызывают разрушение волокна (истирание или хрупкий излом). Усталость волокон, т. е. их разрушение при малых нагрузках, в первую очередь зависит от эластичности и скорости релаксации напряжений, возникающих в волокне. Чем выше эластичность и быстрее происходит релаксация напряжений, тем выше усталостная прочность волокон. [c.399]

Как видно из рис. 8.6, увеличение степени вытяжки, или возрастание молекулярной ориентации в волокнах, тормозит усталостное разрушение нити. По сравнению с неориентированным волокном у высоко-ориентированного волокна потери прочности снижаются. Эти данные находятся в соответствии с результатами, показавшими увеличение прочности и долговечности капроновых волокон по мере их ориентации [18]. [c.233]

Для замедления усталостного разрушения вкладышей и подшипников, погруженных в морскую воду, применять уплотнения из армированных волокном пластиков. [c.219]

Так как многие усиленные волокнами пластмассы подвергаются циклическим нагрузкам, то знание усталостного поведения композиций, содержащих как короткие, так и непрерывные волокна, является очень важным. Исследовано влияние на усталостные свойства таких факторов, как отношение длины волокна к диаметру, частота воздействия нагрузки, типы разрушения и характер [c.365]

При увеличении частоты число циклов до разрушения несколько уменьшается, при этом эффект тем больше, чем меньше уровень напряжения эффект выражен сильнее в изотропном материале. Было предположено, что повышенная температура понижает модуль упругости, что, в свою очередь, увеличивает неэффективную длину волокна и, таким образом, снижает способность материала противостоять напряжениям. В другом исследовании [170] была подчеркнута критическая роль гистерезисного разогрева, обусловливающего разрушение как ненаполненных, так и наполненных стеклянным волокном полимеров. Кроме того, было найдено, что хорошая связь матрицы с волокном благоприятствует увеличению усталостной прочности. [c.366]

Волокна и нити при переработке и использовании непосредственно или в изделиях нередко подвергаются воздействиям, аналогичным тем, которые наблюдаются при динамическом утомлении в связи с этим становится понятным, почему за последние десятилетия разрабатывались методы испытания, при которых осуществляется многократное растяжение и получаются так называемые многоцикловые (усталостные) характеристики, отражающие механохимические явления разрушения полимерных тел. [c.453]

Высокое сопротивление истиранию — это характерная особенность найлона. С точки зрения сопротивления истиранию важны фрикционные свойства волокна. Сопротивление истиранию улучшается при увеличении диаметра волокна, но сопротивление разрушению при деформациях обычно снижается с увеличением массового номера волокна (денье-титра). Это обусловлено тем, что сопротивление истиранию и разрушению при деформациях связаны со свойствами волокна в поперечном направлении, и на них может отрицательно влиять излишняя ориентация волокна. Высокое сопротивление истиранию, несомненно, является фактором, влияющим на усталостную прочность, и вполне может оказаться, что это основной фактор, определяющий высокую усталостную прочность найлона. [c.72]

Устранение действия влаги приводит к закономерному повышению прочности стекол, к исчезновению усталостных явлений. Это объясняется следующим. В условиях нагружения в стеклянных волокнах начинают развиваться микротрещины. Когда растяжение происходит в вакууме, эти микротрещины могут вновь смыкаться при удалении нагрузки и, если не были нарушены связи между атомами или атомными группами, прочность может восстановиться. Можно предположить, что если процесс разрушения осуществляется в вакууме, то не будет происходить адсорбции влаги и связанного с этим адсорбционного понижения прочности. При достаточно высоком вакууме возможно даже полное восстановление прочности стеклянных волокон (после удаления приложенной нагрузки). Следует отметить, что эти представления коррелируются с почти полным восстановлением прочности стеклопластиков при их высушивании после действия влаги. [c.34]

На рис. 105 изображен один из концов волокна, разорванного при усталостных испытаниях. Отчетливо видны ступеньки двух сколов. Концы волокон, разрушенных при многократном растяжении, могут иметь весьма причудливую форму, что видно, [c.122]

Усталостное разрушение волокна широко исследовали также Преворсек, Лайонс и др. Ссылки на многие относящиеся к данному вопросу статьи даны в работе [78]. Под выносливостью авторы понимают время, требуемое для образования пустот в материале путем перераспределения молекулярных сегментов. Они получили кинетическое уравнение, связывающее число циклов до разрушения с различными механическими и молекулярными параметрами [78]. [c.262]

Используя индикатор усталости, отрегулированный по нагрузке, Банселл и Хирль [77] еще раньше получили характерную морфологическую картину усталостного разрушения волокна ПА-66. Для реализации данного усталостного механизма необходимо исследование с изменяемыми до нуля циклическими нагрузками. В таких условиях волокно ослабляется при максимальной нагрузке, составляющей лишь 60—70 % исходной [c.262]

В зависимости от направления свивки прядей и проволок в прядях различают тросы рестовой, односторонней и комбинированной свивки. Тросы крестовой свивки менее прочны и гибки, чем тросы односторонней свивки, но последние более подвержены самораскручиванию. При монтажных работах наиболее широко применяют тросы из шести прядей, расположенных вокруг одного органического сердечника (из пеньки, манильского волокна, асбеста). Мягкий органический сердечник увеличивает гибкость каната, улучшает его сопротивляемость динамическим нагрузкам и обеспечивает удерживание смазки, предохраняюшей проволоку от коррозии и усиленного износа. Хотя тросы из оцинкованной проволоки более стойки к коррозии по сравнению с тросами из светлой неоцинкованной проволоки, однако их прочность на 7—10 % меньше и они дороже. При надлежащем уходе за тросом в процессе эксплуатации выход его из строя происходит не вследствие коррозии, а в результате усталостного разрушения проволок под действием динамических нагрузок и многократных перегибов на роликах блоков, барабанах лебедок и т. д. Поэтому для монтажных работ применяют тросы из светлой неоцинкованной проволоки высшей (В) или первой (I) марки, имеющей временное со[фо-тивление разрыву 1600—1800 МПа. [c.18]

Хотя усталостная выносливость полимеров с высокой объемной долей непрерывных однонаправленных углеродных или борных волокон обычно достаточно высока, стойкость композиций разных типов с короткими волокнами к циклическим нагрузкам значительно меньше, так как менее устойчивая матрица в этом случае подвергается большим напряжениям. В матрице легко инициируются начальные повреждения, что приводит к нарушению целостности композиционного материала, хотя волокна остаются неповрежденными. Задолго до резкого падения жесткости материала его проницаемость для воды или водяных паров сильно возрастает. Граница раздела фаз особенно чувствительна к усталостному разрушению, так как сдвиговые напряжения на границе раздела меняют свое направление в каждом цикле, а по краям волокон наблюдается особенно высокий уровень концентрации сдвиговых напряжений. Возможно также, что в композиционных материалах как с хаотическим, так и с ориентированным распределением коротких волокон, концы волокон и слабые места границы раздела служат центрами зарождения усталостных трещин. [c.105]

Макроскопические характеристики усталостного разрушения металлов и волокнистых композиционных материалов очень похожи, хотя на микроуровне они различаются очень сильно. Хрупкие материалы, такие как стекло, углерод и бор, не снижают свою несущую способность при циклических нагрузках в отличие от пластически деформируемых материалов. Следовательно, композиционные материалы на основе хрупких волокон должны обладать высокой усталостной выносливостью, если волокна выдерживают основную нагрузку. Это предположение выполняется в случае пластиков, армированных однонаправленными углеродными и борными волокнами при усталостных испытаниях на одноосное напряжение. Диаграммы зависимости максимального напряжения от числа циклов до разрушения (диаграммы а—М) для таких материалов действительно практически горизонтальны и при циклических нагрузках, лежащих ниже полосы разброса статической прочности при растяжении, истинное усталостное разрушение практически не наблюдается. Бимон и Харрис [140], а также Оуэн и Моррис [141] получили одинаковые результаты для карбопластиков на основе эпоксидных и полиэфирных связующих [c.136]

Лавенвуд и Гульбранзен [532] определили число циклов, необходимых для 207о-ного прогиба при скорости 3 Гц (которая была достаточно низкой для сведения к минимуму тепловыделения за счет гистерезиса) композиций из эпоксидной смолы и коротких борных волокон. Значительное возрастание усталостной прочности наблюдается при отношении длины волокна к диаметру, равном 200. При Idd > 200 усталостная прочность возрастает мало, что следует считать удачным обстоятельством, поскольку существуют трудности в изготовлении композиций, содержащих более длинные волокна. Потеря прочности при утомлении происходит в результате разрущения межфазной границы и хрупкого разрушения матрицы под углом в 45° к оси волокна. [c.366]

Одним из, важных свойств композитов являются их высокие усталостные свойства как к термическим, так и к механическим нагрузкам. В работе [164] показано, что несмотря на различие коэффициентов термического расширения компонентов композит углеродное волокно—алюминий выдерживает до 200 циклов изменения температуры от —193 до +500° без видимых следов разрушения. Наполнение металла углеродным волокном увеличивает его устойчивость к циклическим механическим нагрузкам, поскольку волокно повышает жесткость материала, снижает долю пластической деформации, предшествующей возникновению трещины, и, наконец, связывает матрицу в lyie Te трещины [173]. Преимущества усталостных свойств композита, но сравнению с ненаполненными металлами, показаны в работах 160, 174]. [c.188]

Экспериментальных данных о поведении композиций с короткими волокнами при циклических нагрузках очень мало. По данным, полученным в работе [75], установлено, что предел усталостной выносливости поликарбоната при 10 циклов возрастает в 7 раз при введении 40% стекловолокон длиной 6,4 мм. В работе [76] определено число циклов до разрушения эпоксидных смол, наполненных короткими борными волокнами, и установлено, что при циклических нагрузках с амплитудой, составляющей любую долю от разрушающего напряжения, число циклов до разрушения быстро возрастает с увеличением характеристического отношения волокон, достигая постоянных значений при lid около 200. Эту величину можно считать критическим характеристическим отношением, выше которого усталостная прочность постоянна и пропорциональна статической прочности при изгибе (рис. 2.48). В этой же работе исследованы свойства эпоксидных смол с ориентированными асбестовыми волокнами. При этом установлено, что их поведение мало отличается от поведения эпоксидных смол с борными волокнами длиной 25 мм. Оуэн с сотр. [77] показали, что усталостная прочность при 10 циклах полиэфирной смолы, наполненной стекломатом с хаотическим распределением волокон, колеблется между 15 и 45% от разрушающего напряжения при статическом растяжении. В работе [78] изучали поведение при циклическом растяжении и изгибе эпоксидной смолы, содержащей 44% (об.) ориентированных стеклянных волокон длиной 12,5 мм. Полученные результаты показывают, что этот материал является перспективным для изделий, работающих при циклических нагрузках, так как предел его усталостной выносливости составляет более 40% от разрушающего напряжения при растяжении. Эти результаты необычны для стеклопластиков, для которых, очевидно, нет истинно безопасного нижнего предела при циклических нагрузках даже в случае непрерывных волокон [79]. Недавно были исследованы свойства при циклических нагрузках промышленных полиэфирных премиксов [80]. Полученные кривые зависимости амплитудного напряжения от числа циклов до разрушения для литьевых премиксов с хаотическим в плоскости распределением волокон (рис. 2.49) можно сравнить с кривыми, полученными Оуэном с сотр. [81] для композиционных материалов с однонаправленными непрерывными волокнами и для слоистых пла- [c.106]

Но для характеристики долговечности волокон в реальных условиях представляет интерес ие статическое растягивающее усилие, а динамические нагрузки с переменными величинами напряжения и деформации, 1[ричем характер напряжений оказывается сложным и включает в себя различного рода сочетания растягивающих и сдвиговых напряжений циклического типа. Особое значение имеют испытания на устойчивость волокон и тканей из них к изгибам, поскольку это один из наиболее распространенных видов эксплуатационных воздействий. К сожалению, из-за сложного характера напряжений и деформаций теоретические расчеты устойчивости (усталостной прочности) материалов нри таких испытаниях провести не удается. Что же касается механизма разрушения, то он сводится к распространению трещин по поперечному сечению материала (волокна). В связи с этим можно напомнить, что в предыдущих главах рассматривался вопрос об устойчивости волокон к изгибам в зависимости от типа структуры волокна. Было отмечено, что фибриллярная структура волокон выгодно отличается от монолитной структуры тем, что возникающие при [c.287]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология