Усталостная прочность армированных

Именно это замечательное качество — высокая усталостная прочность — армированных пластиков сделало их незаменимыми для авиакосмической техники и высокоскоростных наземных транспортных устройств. [c.100]

Наибольшую прочность при статическом изгибе имеют стекло- и асбопластики. Усталостная прочность армированных полимерных материалов несколько ниже, чем металлов, что объясняется гетерогенной структурой пластиков, в которой возможно наличие дефектов. На механические свойства армированных материалов влияют также условия эксплуатации. Высокой термостойкостью и способностью длительно работать при повышенных температурах обладают пластики на основе кварцевых, кремнеземных, асбестовых и угольных волокон, а также нитевидных кристаллов — оксидов, нитридов, карбидов некоторых металлов. [c.373]

Известен так называемый парадокс Миллана , состоящий в том, что с повышением частоты нагружения влияние температурного фактора резко падает, хотя можно было ожидать обратную зависимость. Это явление объясняется тем, что при большой частоте повышенная температура воздействует на вращающийся образец меньшее время, чем за то же число циклов при меньшей частоте нагружения. Большие скорости вращения образца в машине способствует также более интенсивному его охлаждению. Этим можно объяснить результаты ряда авторов, не обнаруживших заметного влияния частоты нагружения на усталостную прочность полимерных материалов. По данным, приведенным в [55], увеличение частоты испытаний до 1000 об/мин не оказывает влияния на усталостную прочность армированных пластиков, если действие температуры может быть исключено. В работе [62] обнаружена независимость выносливости от частоты нагружения в диапазоне частот от 0,01 до 100 гц при круговом изгибе для аморфных и кристаллических полимеров. [c.263]

Как видно из табл. 7, армированные поликарбонаты имеют повыщенные значения плотности, твердости, теплостойкости, разрушающего напряжения при растяжении, но пониженные значения относительного удлинения при разрыве и ударной вязкости. При введении стеклянного волокна увеличивается также статистическая и усталостная прочность, стойкость к ползучести при комнатных и повышенных температурах [114]. [c.267]

ЦИКЛОВ демонстрируют весьма высокие свойства, существенно превышающие усталостную прочность металлов. Так, если предел выносливости качественной углеродистой стали 35А в этих условиях составляет величину порядка = (60-70) МПа, то для реактопласта АГ-4С = 130 МПа, для стекловолокнистого армированного материала СВАМ = (85-90) МПа, а для широко распространенного стеклонаполненного листового материала на основе СП-ПН-1 = (30-35) МПа (рис. 27). [c.100]

Следует иметь в виду, что различие в способах армирования стеклопластиков волокнами, а также влагопоглощение оказывают на усталостную прочность меньшее влияние, чем на статическую. [c.32]

Пластмассы, армированные металлическими волокнами, отличаются повышенной ударной и усталостной прочностью и износоустойчивостью по сравнению с пластмассами, армированными другими волокнистыми материалами. [c.178]

Композиты характеризуются высокой прочностью, твердостью, износостойкостью. Например, предел прочности на растяжение композита, состоящего из железного порошка и нитевидных кристаллов оксида алюминия в три раза выше, чем у неармированного железа. В пять раз возрастает усталостная прочность меди при ее армировании волокнами вольфрама. Композиты широко используются в качестве конструкционных материалов, материалов износостойких контактов, подшипников, штампов и инструментов. Многие из них обладают жаростойкостью, поэтому служат огнеупорами, материалами чехлов термопар, испарителей металлов, тепловыделяющих элементов, аварийных стержней в атомной энергетике и др. [c.357]

Оценка армированных пластиков как конструкционных материалов обычно производится на основании так называемых статических характеристик прочности, т. е., например, предела прочности при растяжении, сжатии и изгибе. Так как различные конструкции в зависимости от типа и назначения работают в течение различных периодов времени, то для более полной оценки работоспособности изделий из стеклопластиков необходимо проводить испытания длительной и усталостной прочности. [c.329]

Под этими характеристиками обычно понимают понижение прочности материала с течением времени в процессе эксплуатации под действием нагрузки. Чтобы выяснить, как будет вести себя армированный пластик в той или иной конструкции, в лабораторных условиях воспроизводят (моделируют) процесс деформации и постепенного разрушения материала с течением времени под нагрузками. В зависимости от характера испытаний оценивают длительную и усталостную прочность. Длительная прочность определяется путем приложения длительных однократных статических нагрузок. Усталостная прочность характеризуется многократными циклическими нагрузками как при статических (выносливость материала), так и при динамических (собственно усталостная прочность) испытаниях. [c.329]

Финдли [56], испытывая круглые образцы из армированного пластика при изгибе с вращением на базе 10 циклов, обнаружил, что наличие надреза приводит к повышению усталостной прочности на 15% и выше по сравнению с гладкими образцами. Отмеченные аномалии не получили должного объяснения. [c.265]

Конструкционные полимеры по своим структурным особенностям относятся к упруго-вязко-пластическим материалам. Армированные материалы, например, схематично состоят из жесткого скелета, обладающего упругими и пластическими свойствами, и заполнителя, обладающего вязкими свойствами. С повышением температуры вязкое сопротивление заполнителя уменьшается, а это приводит к падению жесткости материала. При экспериментальном изучении скорости возникновения и роста трещин в полимерных материалах обнаружено, что повышение температуры опыта приводит к увеличению скорости роста и распространения трещин и тем самым ведет к снижению усталостной прочности материала. [c.266]

Волнистость слоев Снижение прочности можно прогнозировать исходя из потери несущей способности. Для ПКМ с армированием [0 45 90 5]г5 и волнистостью в слое с ориентацией 0° снижение прочности составляет 10 % при малой волнистости 25 % при предельной волнистости. Сокращает усталостную долговечность по крайней мере в 10 раз. [c.757]

В книге изложены результаты исследований сопротивления армированных и неармированных конструкционных пластмасс статическому и усталостному разрушению. Уделено внимание образованию и развитию хрупкого разрушения органического стекла и полистирола с учетом роли остаточных напряжений, деформациям и разрушению стеклопластиков при статическом и малоцикловом нагружениях, а также усталостным процессам в связи с рассеянием энергии и временными зависимостями условий разрушения. Освещено использование закономерностей сопротивления пластмасс деформациям и разрушению для оценки прочности элементов конструкций. [c.2]

Предел выносливости конструкционных полимеров существенно зависит от параметров цикла, температуры, размеров детали, концентрации напряжений, влажности и ряда других факторов. Усталостная прочность армированных материалов з ависит также от наполнителя, связующего и их количественного соотношения. Ниже рассматривается влияние на усталость некоторых из них [c.262]

В режиме усталостного нагружения могут эффективно эксплуатироваться только полимерные материалы с определенными де-формационно-прочностными характеристиками. Из термопластов на сегодняшний день лучше других зарекомендовали себя полиамиды. Стеклонаполненный полиамид П68-ВС демонстрирует усталостную прочность на уровне металлов (рис. 25, кривая 1). Характеристики ненаполненного ПА (кривая 2) ниже. Жесткий сетчатый эпоксидно-новолачный блоксополимер (ЭНБС), статические свойства которого выше, чем у ПА, в режиме симметричного изгиба существенно уступает ему (кривая 3). В то же время армированные стеклопластики на олигомерном связующем даже на базе п = 10 [c.99]

Рис. У.31. Зависимость логарифмического декремента колебаний б (7), усталостной прочности а 1 (2) и вибропрочности а 1б (3) высоко модульного эпоксифенокарбоволокнита от угла а между направлениями армирования и приложения нагрузки.

Усталостная прочность пластмасс на основе эпоксидных смол при циклической нагрузке выще прочности стеклопластиков на основе других видов смол, обычно применяемых при изготовлении изделий методом намотки. Прочность — предполагаемая, так как усталостная прочность при циклической нагрузке зависит и от прочности материала на сжатие и на растяжение [41]. Прочность на сжатие стеклопластиков на основе эпоксидных смол выще прочности стеклопластиков на основе полиэфирных смол. Когда нагружение стеклопластика при испытании прилагается параллельно направлению наматываемых слоев, предел усталости, по-видимому, не достигается при 10 циклов. При испытании образца с нагружением под углом 45° к наматываемым слоям характеристики усталости соверщенно разные и можно достичь предела усталости. Теоретически равнонапряженные армированные пластики (по.тученные методом намотки) могут дать более высо- [c.159]

Легкие композиционные материалы конструкционного назначения естественно привлекательны и для использования в вертолетах. Пока наиболее значительная область применения — это лопасти несущего и рулевого винтов, где значительное повышение сопротивления усталости по сравнению с цельнометаллическими лопастями и большая свобода при конструировании и изготовлении быстро были оценены по достоинству. Применение композитов на основе однонаправленных препрегов позволило улучшить механические и динамические характеристики ротора по сравнению с металлическими лопастями. Кроме того, они продемонстрировали более высокие значения статической и усталостной прочности. На современном уровне развития технологии композитных лопастей основным конструкционным материалом является стеклопластик (полимерный материал, армированный стекловолокном). В некоторых применениях используется углепластик (полимерный материал, армированный углеродным волокном). Иногда из них изготавливают лопасти. Европейские производители находятся впереди в разработках в этой области, и наиболее впечатляющие результаты и характеристики, продемонстрированные в процессе эксплуатации европейской техники, вполне оправдывают ожидания инженеров. Кроме того, значительно снижаются прямые эксплуатационные расходы. Одно из самых привлекательных свойств стеклопластиков — это присущая им низкая скорость распространения трещин, что придает лопастям безотказность — крупной поломке предшествует период постепенного ухудшения характеристик. [c.427]

Для оценки усталостной прочности конструкционных полимеров потребовалось разработать новые методики их усталостных испытаний. Методика испытаний при циклическом растяжении в основном осталась прежней, за исключением мер 1П0 отводу тепла, образующегося в результате разогрева, и снижению частоты нагружения. В работе [51] изложена методика и результаты комплексного исследования измвнения деформаций и рассеяния энергии стеклотекстолита в условиях длительного циклического деформирования при наличии существенного гистерезисного разогрева материала. Исследовался стеклотекстолит на эпоксифе-нольном связующем, армированный стеклотканью Т-90. Образцы прямоугольного сечения вырезались вдоль утка. Образцы эгон формы и размеров применяли как при статических, так и при циклических испытаниях на растяжение — сжатие с любой аси.ммет-рней цикла. [c.253]

Однако наряду с многочисленными данными о снижении усталостной прочности при действии концентрации напряжений в литературе имеются сведения о нечувствительности некоторых материалов к концентраторам определенного вида [63], а также о повышении усталостной прочности под действием концентрации напряжений. По данным, приведенным в работе Оберга [66], круговой У-образный надрез с углом раствора 60° приводит к повышению предела усталостной прочности фенольного армированного пластика на 30%. [c.265]

Наконец, можно оценивать сопротивление материала усталости на основе данных об изменении его статических прочностных характеристик в результате действия повторных нагрузок определенной продолжительности. В работе [45] экспериментально получена зависимость статической прочности при изгибе от числа предварительных повторных нагружений. Испытаны листовой стеклотекстолит на полиэфирной смоле ПН-1 с наполнителем в виде стеклоткани марки Т-1, термообработанной составом ГВС-9, и стеклотекстолит КАСТ-В. Обнаружено падение прочности в результате действия предварительных повторных нагружений, Опыты, проведенные на образцах, вырезанных но основе и утку, показали малое влияние способа армирования на усталостную прочность, что отмечалось ранее в других работах [70]. [c.269]

В работах [8, 10] показано, что по усталостной прочности полимерные материалы можно разбить на две основные группы. К первой группе относятся ненаполнен-ные пластмассы (типа полиэтилена, винипласта, полистирола и др.), у которых после 10 —Ю циклов нагружения коэффициент усталости составляет около 10%. Ко второй группе относятся армированные стеклопластики, у которых коэффициент усталости значительно выше К=20- -ь35%, и дальнейшее относительное падение их прочности идет значительно медленнее, чем у ненаполненных пластмасс. [c.25]

Показано, что изгибная жесткость образцов из ПКМ с одинаковой схемой армирования, но изготовленных при разных давлениях и температурах полимеризации, с увеличением числа циклов усталостного нагружения не одинаково снижается (рис. 7.24). Однако это не вызывает видимых разрущений. Появление микроповреждений обнаруживается по увеличению затухания ультразвука с частотой 4 МГц, начиная с 1000 циклов нагружения (рис. 7.25). Установлено также влияние ударных повреждений ПКМ на разрывную прочность и наличие корреляции между этими параметрами и затуханием ультразвука. [c.760]

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]

Двухфазность структуры стеклопластиков предопределяет их поведение в процессе циклического деформирования и особенности процесса разрушения. Оценка влияния отдельных компонент структуры впервые сделаны Боллером [113], изучавшим влияние вида армирующего стеклонаполнителя и полимерной матрицы на усталостные свойства композиций. Боллер показал, что тип армирования в виде стеклоткани мало влияет на прочность композиций при переменных напряжениях, в то время как механические характеристики матрицы оказывают существенное влияние [c.280]

На рис. 25 приведены данные Боллера [ИЗ], показывающие, что при симметричном цикле растяжения—сжатия оптимальные усталостные свойства композиции на основе стеклоткани 181 и эпоксидной смолы соответствуют 60%-ному объемному содержанию стекла. Аналогично изменяются циклическая прочность при осевом сжатии (см. линии 1, 2 рис. 25 [126]). Увеличение степени армирования наиболее заметно сказывается в области малоцикловой усталости. Прочность композиции на основе волокон Е-стекла с аппретом НТ5 и смол 5со1сЬр1у-1002 и 1009 увеличивается при базе 10 циклов на 30% с увеличением содержания наполнителя на 15% [126]. [c.281]