Деформация волокон сдвиговая

В результате в волок 1ах, прошедших стадию ориентационной вытяжки, создается не только ориентация макромолекул, что приводит к повышению прочности волокон на разрыв, но и скрытый распад волокна на макрофибриллы, что обусловливает повышение усталостных свойств, выявляемых при циклических сдвиговых деформациях волокна. На рис. 8а и б приведены примеры распада ориентированного волокна на фибриллярные образования и неориентированного волокна — на бесформенные фрагменты при воздействии набухающей среды. [c.174]

Высокое геометрическое совершенство образца и правильное расположение отверстий получались относительно легко в результате соответствующей механической обработки [5]. Этот тип зажима всегда обеспечивает соосность системы напряжений без появления изгибающего момента. Приложенная сила передается образцу через шпильки, и возникает небольшое поперечное давление на собственно зажимающие пластины. Однако эта конструкция оказывается неудобной для сильно анизотропных образцов, таких как композиционные материалы с одноосно ориентированными волокнами. Например, у образца, ориентированного вдоль направления волокон, отсутствует сдвиговый механизм в шпильке зажима при наличии заметной упругой деформации (отношение сдвигового усилия на внутренних стенках к модулю упругости вдоль направления ориентации волокон грубо равно 1/2000 для типичного композиционного материала из углеродистых волокон, пропитанных эпоксидной смолой). На рис. 5.2 дана фотография такого типа зажима и образца композиционного материала с углеродистыми волокнами, у которого край разрушился подобным образом. [c.84]

Установлено, что для разрушения цепей даже после релаксации напряжения (через 20 мин после начала процесса) не только необходима целостность кристаллических блоков, но такл<е тесное постоянное боковое сцепление между микрофибриллами в фибрилле и между фибриллами в волокне. Как и в гл. 5, при детальном рассмотрении поведения одиночных цепей отметим, что сдвиговое смещение концов микрофибрилл в поле межфибриллярных сил сцепления допускает передачу усилий сдвига, которые накапливаются на пути передачи напряжения до величины осевого напряжения ст. Релаксация данного напряжения происходит при постоянном удлинении волокна. Продолжающийся разрыв цепей указывает, что осевые деформации микрофибрилл остаются постоянными в процессе подобной релаксации. Однако такие деформации могут быть постоянными лишь в отсутствие заметного проскальзывания микрофибрилл или фибрилл. [c.192]

При изгибе изделий в плоскости уг (см. рис. 1.14) развитие процесса разрущения также зависит от соотношения модулей упругости компонентов. Наблюдаемое [73, с. 19] при изгибе преобладание сдвиговых деформаций, при которых разрушение начинается с расслоения материала, можно объяснить недостаточно прочностью связующего при сдвиге. Характер разрушения меняется, т. е. вначале разрушается не связующее, а наиболее изогнувшиеся волокна, если соотношение модулей сдвига компонентов близко к оптимальному. Количественное представление [c.30]

Вклад сдвиговой деформации фибрилл в удлинение образца пренебрежимо мал. Но даже при самом малом, например, на 100 нм, сдвиговом смещении микрофибрилл существенно увеличивается доля проходных цепей, связывающих соседние микрофибриллы. Как изображено на рис. Х.12, смещение материала кристаллических блоков, которые скреплены межфибриллярными проходными цепями, простирается на 100 нм по длине связывающей проходной цепи. Это возможно осуществить только вытаскиванием из блоков части молекулы длиной в 100 нм, т. е. разворачиванием 100 hm/L частей. Такая длинная проходная цепь пересекает 100 hm/L дополнительных аморфных слоев и, следовательно, действует в таком большом числе слоев как новая проходная цепь. Доля сложенных стержней уменьшается на ту же самую величину. Такое увеличение аксиальных связывающих элементов приблизительно пропорционально Происходящее уменьшение числа складок повышает аксиальное усилие, приходящееся на единицу площади поперечного сечения волокна, и, следовательно, увеличивает аксиальный модуль упругости. [c.218]

Было установлено, что это уравнение предсказывает завышенные результаты даже при учете пониженной жесткости частично деформирующейся пластически матрицы и замене на секущий модуль — общий наклон диаграммы нагрузка — деформация матрицы при сдвиге. Очевидно, что это объясняется двумя причинами. Во-первых, модель предложена для слоистого материала, в котором армирующие элементы представляют собой пластины, а не волокна, и во-вторых, реальный модуль упругости при сдвиге многих материалов понижается при напряженном состоянии сжатия. В области объемных долей волокон, для которой уравнение (2.22) применимо, волокна (или пластины в конкретной модели) достаточно близки друг к другу и их продольный изгиб происходит совместно (в фазе). Этот процесс сопровождается такими же сдвиговыми деформациями матрицы как при образовании полос сброса (кинк-эффекте), например в древесине и ориентированных [c.118]

Рис. 2.73. Зависимость усталостной выносливости до начала растрескивания образцов от амплитудного значения относительной сдвиговой деформации (постоянного угла закручивания) при усталостных испытаниях на кручение отвержденной эпоксидной смолы (1) и материалов на ее основе с высокопрочными (2) и высокомодульными (3) углеродными волокнами [147].

При шприцевании волокнистых пресс-материалов происходит разрушение армирующего волокна и прочность отпрессованных изделий значительно снижается. При этом, чем интенсивнее сдвиговые деформации, возникающие при шприцевании, тем меньше прочность. Установлено, что прочность изделий зависит от длины волокна. Так, при длине волокна 20 мм прочность стеклопластика почти в 3 раза (рис. 4.9) ниже, чем при длине волокна 120 мм. Поэтому при изготовлении крупногабаритных изделий повышенной прочности волокнистые материалы, как правило, не измельчают и не шприцуют. В последнее время уплотнение материала и подогрев совмещают с прессованием. Нагретый и уплотненный в в шнековом пластикаторе материал загружается непосредственно в пресс-форму. Это исключает ряд подготовительных операций и повышает качество изделий. [c.97]

Обозначим перемещения в волокне через в осредненном материале через и . Тогда сдвиговые деформации матрицы [c.206]

Во многих случаях при эксплуатации трубы, изготовленные из АП, не только работают на растяжение, но и испытывают сжимающие, сдвиговые, изгибающие нагрузки. При сжатии и кручении эластические деформации полимера развиваются за счет сдвига элементов структуры полимера по плоскостям скольжения, но волокна препятствуют такому сдвигу — они как бы сшивают между собой элементы структуры связующего. Гибкие растяжимые нити допускают такой сдвиг за счет их продольной деформации. Жесткие и нерастяжимые волокна препятствуют развитию эластической деформации и повышают модуль упругости материала. [c.311]

В однонаправленных композиционных материалах с бесконечными волокнами сдвиговая прочность в плоскостях, параллельных плоскости ориентации волокон, очень мала, если не предпринимаются специальные меры для резкого повышения прочности сцепления волокон с матрицей. Однако даже при обработке поверхности волокон сдвиговая прочность материалов в плоскости ориентации волокон равна сдвиговой прочности пластичной матрицы. С этой точки зрения одним из важнейших особенностей композиций с короткими волокнами является то, что в них трудно или экономически нецелесообразно добиваться полной ориентации волокон, и поэтому в материалах даже с хорошо ориентированными волокнами имеется большое число волокон, расположенных под некоторым углом к направлению ориентации. Эти волокна затрудняют сдвиговые деформации в плоскости ориентации и повышают сдвиговую прочность материала. Они также увеличивают его трансверсальную прочность при растяжении и уменьшают тенденцию к смешению волокон вдоль действующих или возникающих растягивающих усилий [64]. [c.100]

В тех случаях, когда полимер не кристаллизуется и не подвергается дополнительной ориентационной вытяжке, такая макрофибриллизация не имеет места и волокно при сдвиговых деформациях разрушается по типу хрупкого излома. К таким волокнам относится, например, ацетатное (ацетилцеллюлозное) волокно, обладающее низкими усталостными свойствами. [c.166]

Для полимеров особенно необходимо строгое разделение в уксиерименте полной деформации на необратимую деформацию течения и обратимую (высоколласти-ческую) деформацию, определяющую упругие свойства текучего полимера. Значение т] определяется скоростью только необратимой деформации. Большинство работ по измерению т] полимерных систем выполнено в условиях сдвиговой деформации. Однако для полимеров важное зиачение имеет также метод измерения В. при растяжении т]р. Этот метод моделирует условия переработки полимеров в волокна и пленки и в нек-рых случаях (особенно при очень высоких значениях В. вблизи темп-ры стеклования) измерение с его помощью выполняется проще, чем при сдвиговых деформациях. В простейшем случае — в области, где механич. свойства несжимаемой жидкости описываются линейными ф-циями, г)р = 3т) (закон Трутона), но при повышенных скоростях деформации наблюдаются отклонения от этого простейшего соотнотення, связанные с возрастанием т)р и убыванием т] при высоких напряжениях. [c.284]

Морфология макромолекулярных кристаллов, выросших в условиях приложения к образцу сдвиговых напряжений, является в основном фибриллярной (шиш-кебаб, см. рис. 3.79, 3.80, 3.136). При детальном анализе этих кристаллов установлено, что структура их неоднородна. Внутренняя часть кристаллов представляет собой макроскопически гладкое тонкое волокно из вытянутых цепей макромолекул, что позволяет рассматривать его структуру как близкую к исходному зародышу. Волокно обычно покрыто кристаллическими структурами из нерегулярных ск ладок цепей. Если кристаллизацию проводят при достаточно низких температурах, то за этими структурами следует слой ламелей из более регулярно сложенных цепей и внешне весь образующийся кристаллический агрегат напоминает шиш-кебаб (подробно см. в разд. 3.8.2). Первые свидетельства того, что остаточная деформация, вызванная предварительной ориентацией образцов, может усиливать зародышеобразование, были получены при изу- [c.94]

Предположение о разрушении волокнистого материала при достижении разрушающей деформации в отдельных волокнах следует рассматривать в статистическом смысле, так как для пучка волокон разрушающая деформация не является величиной детерминированной. На основании статистических характеристик прочности армирующих волокон может быть описано разрушение армированного пластика при растягивающей нагрузке путем последовательного дробления волокон до образования волокон критической длины, не способных прередавать нормальные напряжения вследствие сдвигового разрушения матрицы. [c.204]

Однако волокна в древесной массе, полученной механическим путем, содержат большое количество лигнина— природного полимера сложного строения, включающего, по-видимому, трехмерные связи, что делает его нерастворимым без частичного химического разрушения. Такое строение лигнина обусловливает его малую эластичность и соответственно малую прочность волокон. Поэтому бумага, выработанная с большим содержанием древесной массы, имеет низкую прочность и малую устойч ивость к сдвиговым деформациям. Для получения высококачественных сортов бумаги и тем более для химической переработки в эфиры целлюлозы необходим процесс делигнификации. [c.172]

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]

Устойчивость к многократным двойным из г и б а м является одной из важнейших характеристик эксплу атационных свойств волокон. Она относится к многоцикли ческим характеристикам, которые наиболее полно коррели руют с поведением изделий в эксплуатации. При изгибе во локно подвергается сложному комплексу деформаций на ружные слои испытывают растяжение, внутренние — сжатие между слоями происходит знакопеременная сдвиговая деформация. Кроме того, весь образец находится под натяжением равным 10—20 % ог разрывной нагрузки, что приводит к общему растяжению образца и росту деформаций. В сравнении с деформацией растяжения изгиб более полно характеризует работоспособность волокна. При одно- или многоциклическом растяжении разрушение волокна происходит в дефектных местах и по существу характеризует свойства материала в зоне дефектов, в то время как при эксплуатацш1 износу подвергаются лишь определенные участки одежды, где дефектов может и не быть, а важна общая работоспособность материала. Во время испытаний устойчивости волокон к многократным двойным изгибам воздействию сложного комплекса напряжений подвергаются определенные участки волокна. При наличии дефектов резкое снижение показателя наблюдается лишь на одном образце, поэтому после статистической обработки влияние этого показателя нивелируется. [c.88]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология