Композиционные материалы слоистые

Элементарная теория изгиба с допущением о гомогенности материала непригодна для тех материалов, в которых модуль упругости изменяется в поперечном сечении от слоя к слою, что имеет место в композиционных слоистых материалах. Внешние слои, будучи деформированными при изгибе больше внутренних, оказывают большее влияние на изгибающий момент при данной кривизне поверхности и, следовательно, на жесткость. [c.193]

Рис. 2.58. Схема разрушения в результате межслоевого сдвига при изгибе короткой балки из слоистого композиционного материала.

Полиолефины — полиэтилен (ГОСТы 16337—Т1 и 16338—77), полипропилен, полистирол (ГОСТ 20282—74) — используют преимущественно в качестве футеровочиых материалов в средах средней и повышенной коррозионной активности. Из полиформальдегида, отличающегося высокой износостойкостью и повышенным пределом выносливости, изготовляют арматуру, зубчатые колеса и различные, детали сложной конфигурации. Фенопласты — пластические массы широкого ассортимента на основе фенолформальдегидных смол — применяют для получения различных технических изделий методами прессования и литья под давлением, слоистых полимеров, пленок, связующих, лаков и т, д., в чa тнo ти текстолита (композиционный конструкционный материал, оЗладающий высокими прочностью и устойчивостью во многих агрессивных средах), сохраняющего свои свойства в интервале температур —195... +125 X. Фторопласты (ГОСТ 10007—80) обладают химической стойкостью к минеральным и органическим кислотам, щелочам и органическим растворителям, а также имеют низкий коэффициент трения из фторопластов изготовляют ленты, пленки, прессованные изделия профильного типа, трубы, втулки и т. п. [c.103]

Рис. 1.3. Китайские луки из композиционных материала (около 1000 лет до н.э.), изготовленные из слоистой древесины или древесины и рога, изобретение которых приписывают азиатским кочевникам (реконструкция по сохранившимся элементам). Оружие близкого боя, но с достаточно большим радиусом действия [1].

В качестве отделочных большое распространение получили композиционные и слоистые материалы, имитирующие натуральную кожу, например многослойный полиамидный материал с полиуретановым покрытием. Увеличение числа и толщины слоев обеспечивает при этом лучшую звукоизоляцию и большую безопасность при авариях. [c.78]

Тензометрический способ применим и для определения остаточных напряжений, возникающих в слоистых пластиках и в изделиях, армированных сферическими элементами, элементами в форме стержней и др. В этом случае проволочные тензометры наклеивают на внутреннюю сторону модели арматуры, выполненной в виде тонкостенного элемента определенной формы, которая помещается в объем композиционного материала. Напряжения,, возникающие при отверждении и охлаждении материала, определяют по показаниям тензометров. Тонкостенный элемент с тензометрами предварительно тарируют по температуре и давлению [17—21]. Остаточные напряжения можно определять и с помощью линейных проволочных металлических или с минеральным покрытием тензометров диаметром 10—15 мкм [22, 23]. Проволочный тензометр с покрытием выполняет роль датчика, имитирующего одновременно волокнистый наполнитель. При отверждении связующего и охлаждении изделия датчик испытывает сжимающие радиальные напряжения сТрад и сжимающие осевые напряжения Оос- Поскольку в условиях эксперимента материал датчика деформируется упруго, средняя осевая деформация его равна [c.53]

Наиболее специфичными среди слоистых композиционных материалов являются трехслойные (сэндвичевые) конструкции, которые характеризуются высокой жесткостью при изгибе в результате использования тонких оболочек из жесткого материала во внешних слоях, связанных с толстой, но низкомодульной сердцевиной (заполнителем). Такие конструкции интенсивно разрабатываются в авиационной промышленности, где сочетание тонких металлических слоев, покрывающих с обеих сторон сердцевину из сотового заполнителя или другого материала с низкой плотностью, позволяет создать очень жесткую, но достаточно легкую конструкцию. Аналогичные конструкции используются в строительных панелях и кораблестроении, где оболочки часто изготовляются из стеклопластиков, а заполнителем является бальзовое дерево или пенопласт. При применении таких конструкций главной функцией заполнителя является удаление жесткой оболочки от центральной плоскости (нейтральной оси при изгибе) с целью увеличения эффекта повышения жесткости. В этом случае используется прием, аналогичный увеличению жесткости листовых материалов с помощью ребер жесткости или фитингов, часто используемый в реальных конструкциях, например при изготовлении корпусов лодок из стеклопластиков, которые представляют собой однооболочковые конструкции. [c.194]

Рассматриваемый здесь вид испытаний применяется для оценки прочности клеевых соединений жестких материалов [26, 73, 208], где измеряемая разрушающая нагрузка Рь (обычно на- правленная перпендикулярно плоскости склейки), отнесенная к площади склейки S (при адгезионном характере разрушения), называется прочностью при нормальном отрыве. Применяется он и для оценки межслоевой прочности в слоистых и армированных материалах [12], где также измеренная величина называется трансверсальной прочностью композита (в отличие от межслоевой сдвиговой прочности). К сожалению, в научной литературе практически нет данных о систематических экспериментальных исследованиях влияния различных параметров моделей и опытов на измеряемую среднюю трансверсальную прочность. Объясняется это, по-видимому, сложностью испытаний, хотя нужда в результатах таких исследований уже сейчас достаточно велика. Поэтому в настоящем разделе мы будем ссылаться главным образом на экспериментальные исследования клеевых соединений, однако получаемые выводы, по нашему мнению, могут быть отчасти распространены и на композиционные (слоистые и армированные) материалы, для которых вопрос о причинах низкой (даже в сравнении с когезионной прочностью матрицы) трансверсальной прочности является одним из главных, особенно, например, в приложении к проблеме монолитности толстостенных изделий из армированного пластика, получаемых методом намотки (цилиндрические и сферические оболочки, трубы и т. д.). В частности, определение трансверсальной прочности обычно осуществляют на образцах, площадь поперечного сечения которых намного меньше площади поверхности разрыва в оболочке. В таких образцах может быть сильным влияние краевого эффекта, в то время как в намоточных оболочках краев практически нет и межслоевой разрыв происходит внутри оболочки. Поэтому вопрос соответствия измеряемой на образцах (дискретных моделях) относительной разрушающей нагрузки с истинной трансверсальной прочностью материала в оболочке пока остается открытым. [c.158]

При номош,и формул (2) изучается распределение напряжений в слоистых оболочках из стеклопластиков при одностороннем нагреве и влияние температурных режимов отверждения и процессов релаксации на образование усадочных (остаточных) напряжений, возникающих вследствие термической усадки связующего полимера. Анализ полученных решений указывает, что при стационарном нагреве наиболее опасными являются температурные напряжения, обусловленные тепловым расширением композиционного материала остаточные напряжения при отверждении могут быть снижены путем соответствующего уменьшения скорости охлаждения стеклопластиков с понижением температуры изделия. [c.115]

Композиционные материалы классифицируются по матрице и пО способу получения материала. Различают композиционные материалы с металлическими, полимерными, углеродными п керамическими матрицами. Известны также композиции с несколькими матрицами. По способу упрочнения композиционные материалы разделяют на слоистые, волокнистые, дисперсноупрочняемые, эвтектические с направленной кристаллизацией. [c.78]

За исключением двух случаев, исследованные композиционные материалы не подвергались разрушению морскими точильщиками. Первое исключение — слоистый фенопласт (армирующий материал не указан) [c.466]

Анизотропны и некоторые химические характеристики, напр, скорость окисления и травления. В технике используют материалы (напр., железобетон, волокнистые и слоистые композиционные материалы), в к-рых А. создается искусственно с целью улучшения их эксплуатационных св-в. К этому прибегают и для создания св-в, получить к-рые в обычных материалах (нанр., электропроводных) не удается. А. мех. св-в контролируют испытанием на растяжение образцов материала в трех или в шести направлениях с последующим расчетом св-в в любом направлении. А. постоянных упругости контролируют неразрушающим ультразвуковым методом, А. электропроводности металлических материалов — неразрушающим методом вихревых токов. Последним методом можно контролировать и А. прочности изделий из термически упрочняемых алюминиевых сплавов. [c.81]

Большой класс композитов, который мы не рассматривали детально в этой монографии, может быть назван макроскопическими композитами. К этому классу относятся слоистые пластики, адгезионные соединения, пенопласты и лакокрасочные покрытия. Последние, по сути дела, также являются композиционными материалами, поскольку представляют собой слоистый материал и включают несколько типов пигментов (см. разд. 13.6). Пенопласты с открытыми и закрытыми порами существенно различаются, так как в них изменяется непрерывность газовой фазы. Слоистые пластики с тканями также могут быть классифицированы как композиционные материалы с волокнами, хотя ткани сами по се-бе имеют двумерную структуру [859]. [c.386]

Резьбы малого диаметра (менее 2,5 мм), как правило, получают механическим путем, а не прессованием, так как резьбовые знаки для таких резьб имеют малую механическую прочность и не выдерживают усилий прессования. Кроме того, шаг и глубина такого профиля соизмеримы с величиной частиц наполнителя (даже порошкообразного), поэтому резьба будет оформляться только в результате отжима смолы и будет хрупкой. Это относится также и к мелким резьбам с шагом 0,5 мм и меньше. Наименьший диаметр резьбы, оформляемый прессованием, в значительной мере зависит от типа материала и его технологических свойств. Наименьший диаметр прессованной резьбы из порошкообразных композиционных пластиков допускается 2,5, из волокнистых — 4 и из слоистых пластиков — 5 мм. При прессовании резьбовых деталей шаг резьбы искажается, и полностью компенсировать это искажение поправкой шага резьбового знака не удается. [c.65]

Различие между этими двумя группами является весьма условным. Например, листовые стеклопластики (стеклотекстолиты) обычно относят к слоистым материалам, так как они изготавливаются из отдельных слоев стеклянных матов или стеклоткани. С другой стороны, вследствие того, что распределение стеклянного волокна по толщине отформованного листа часто бывает достаточно равномерным, листовые стеклопластики можно также отнести и к обычным композиционным материалам. В свою очередь, листовые стеклопластики с нанесенным на их поверхность достаточно толстым слоем отвержденной полиэфирной пасты можно рассматривать как слоистый материал. [c.184]

Рис. 3.29. Схема получения композиционного слоистого материала

После определения конструкции композита - выбора компонентов и распределения их функций, приступают к решению наиболее сложной задачи изготовлению композиционного материала, вк.тючающему выбор геометрии армирования (например, различного рода плетения) и наиболее эффективного технологического метода соединения компонентов композита друг с другом (например, золь-гель методы, методы порошковой металлургии, методы осаждения-напыления и другие). Однако основная сложность заключается не в сборке отдельных компонентов композита, а в образовании между ними прочного и специфического соединения. При этом большую роль играет предварительный анализ фаничных процессов, происходящих в системе. Межфазное взаимодействие оказывает влияние на прочность связи компонентов, возможность химических реакций на границе и образование новых фаз, формируя такие характеристики композита, как термостойкость, устойчивость к действию агрессивных сред, прочность и дру гие важные экс-штуатационные характеристики нового материала. Осуществление кон-тpOJ я не только за составом, но и за структурой требует развития теории, которая позволила бы предсказать, как будет влиять то или иное изменение на свойства композита. Когда стало расти число возможных комбинаций матрицы и армирующих волокон, а простое слоистое армирование начало усту пать место армированию сложными переплетениями, исследователи стали искать пути, позволяющие избежать чисто эмпирического подхода. Задача состоит в том, чтобы по характеристикам волокна (частиц и др.), матрицы и по их компоновке заранее предсказать поведение композита. [c.12]

Полимер служит для обволакивания усиливающих элементов (длинные волокна), что позволяет изготавливать изделия различных форм и структур. Полимер обычно занимает в композиции меньщий объем (20— 50%). Композиционный материал чаще всего вырабатывается в виде слоистого материала. При данном виде усиления (армирования) получают так называемые вы-соконаполненные системы. [c.76]

Фирма Genlar Dynami s (США) будет применять в шарнирном соединении поворотного крыла истребителя F-111F усиливающие накладки из эпоксидного боропластика, увеличивающие усталостную прочность более чем вдвое. Разработано портативное оборудование с использованием вакуумного мешка, с помощью которого усиливающую накладку можно установить в течение 8 ч в полевых условиях. На одно шарнирное соединение должно быть израсходовано 2,7 кг композиционного материала. Накладки выполняются в виде плоских прямоугольных слоистых листов размером [c.392]

Пусть композиционный материал имеет периодическую слоистую структуру и занихчает полупространство х > О, ось 0x1 перпендикулярна плоскостям, разделяющим слои. Индекс 1 при х будем опускать. [c.239]

Рис. 11.3. Разрез изолирующей муфты для подземной укладки У — первичное уплотнение 2 — вторичное уплотнение 3—композиционный слоистый материал 4 — эпоксидная смола 5 —лукобит КН 1210 6 —установочная длина

Из значительного ассортимента кремнийорганических полимерных материалов для изготовления электроизоляции наибольший интерес представляют кремнийорганические лаки, эластомеры и жидкости, а также композиционные материалы — стеклолакоткани ЛСК (стеклянная ткань, многократно пропитанная кремнийорганическим лаком), резиностеклоткани (стеклянная ткань, проштанная раствором кремнийорганического эластомера), стеклослюдиниты (слоистый материал из щипаной слюды или слюдинитовой бумаги и стеклянной ткани, склеенной кремнийорганическим лаком), стеклотекстолиты (стеклянная ткань, спрессованная при нагревании и пропитанная кремнийорганическим лаком) и кремнийорганические пластические массы. [c.376]

Решение этого вопроса представляется возмозшым с позиций механики слоистых композиционных материалов лри допущении, что на-углероженный материал представляет собай слоистый материал, сос- [c.15]

В настоящее время создан ряд композиционных материалов, в которых в качестве наполнителя или армирующего элемента применяются волокна на осно-ре ароматических полиамидов. Получение композиционных материалов из волокон на основе ароматических полиамидов и слюды описано в работе [89]. Во-лакна на основе поли-ж-фениленизофталамида диспергируют в воде (содержание волокон — 0,8%) и смешивают с водной дисперсией слюды (1%), экструдируют, сушат при 125 °С и прессуют при 280 °С и 70 кгс/см . Полученный материал имеет толщину 0,023 см, разрушающее напряжение при растяжении — 10,3 кгс/см , электрическую прочность 288 В/см. Волокна из ароматических полиамидов могут быть использованы для создания слоистых пластиков [90, 91]. Другими компонентами таких пластиков являются слюда, полиимидный отвердитель. Материал характеризуется стабильностью размеров, прочностью при растяжении, устойчивостью к истиранию, высокими теплостойкостью и электрическими характеристиками. Особо прочными являются слоистые пластики, армированные высокопрочными волокнами типа кевлар, сформованными из анизотропных растворов. [c.230]

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]

В некоторых случаях прочность композиционных материалов превышает расчетную по правилу смеси со средней прочностью волокон. По записи акустической эмиссии установлено, что хотя накопление повреждений при испытании на растяжение слоистых пластиков на основе углеродных волокон и жгутов волокон с полуотвержденным связующим качественно аналогично установленному для жгутов без связующего, отвержденные слоистые пластики имеют более высокие модуль упругости, разрушающее напряжение и деформацию при разрушении по сравнению с по-луотвержденными материалами или жгутами без связующего [96] (рис. 2.52). Показатели прочности отвержденного материала лежат в области разброса расчетных данных, полученных по правилу смеси с учетом разброса прочностп волокон. Прочность композиционных материалов более высокая, чем рассчитанная по правилу смеси, может быть следствием высокой чувствительности прочности образцов к длине рабочей части (расстоянию между зажимами) для хрупких волокон, что и ожидается из статистического рассмотрения их разрушения, а расстояние между зажимами ири испытании волокон обычно значительно больше, чем расстояние между начальными дефектами, определяющее прочность волокон. [c.113]

При 0>0с прочность композиционных материалов падает очень резко с увеличением угла 0. Для материалов на основе необработанных углеродных волокон, сдвиговая прочность которых очень мала, 0с— 5° и при обработке волокон может повышаться до 10° или даже выше. Чрезвычайно высокая чувствительность композиционных материалов к направлению действия нагрузки может быть понижена укладкой однонаправленных слоев волокон под разными углами. Само собой разумеется, что повышение 0с при этом достигается за счет снижения прочности материала в главном направлении и поэтому степень такой укладки должна быть оптимальной. Некоторые экспериментальные данные по прочности слоистых стеклопластиков с различной степенью перекрестной укладки приведены на рис. 2.54 [95]. При более или менее равномерном (хаотическом) распределении волокон в двух на- [c.115]

В настоящее время широко подвергаются теоретическому исследованию материалы с двукратной иерархией микроструктуры материал состоит из периодической системы слоев, а каждый слой в свою очередь представляет собой периодическую микроструктуру. Если последняя (внутренняя) микроструктура также является слоистой, то будем называть такой материал материалом из класса a. Интерес к таким материалам вызван следующим обстоятельством. Пусть имеется композиционный мтериал с некоторым эффективным тензором теплопроводности Ац. Оказывается, что при той же концентрации составляющих можно сконструировать материал из класса с практически таким же тензором Ац. Рассмотрим, например, уравнепие теплопроводности в периодической среде [c.336]

Для армирования полимеров используют ткани в основном двух видов нз обменных нитей и обычных. Для получения про-страиственно-армнрованных композиционных материалов применяют ткани из объемных нитей. Введение в композиты тканей из обычных нитей обеспечивает образование слоистой структуры материала. При этом появляется возможность регулировать свойства материала в конечном изделии путем изменения системы укладки слоев. [c.296]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология