Сдвиг межслоевой

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

Рис. IX.3. Зависимость сопротивления межслоевому сдвигу от содержания пустот в стеклопласт икс [21].

Прочность при межслоевом сдвиге, МПа (7,4 0 2344 97 76 [c.543]

В то же время слабое взаимодействие волокна с матрицей и, в частности плохое смачивание волокна раствором полимера при пропитке, может приводить к образованию пористости в композите. Особо опасный вид пор—длинные вытянутые вдоль волокна полости, уменьшающие площадь его непосредственного контакта с матрицей. Наличие указанных пор, видимо, и определяет тот факт, что наибольшее изменение межслоевого напряжения сдвига наблюдается при росте пористости в интервале от О до 1%. Данные, приведенные на рис. 1, показывают,. [c.169]

В начальный период разработки композиционных материалов на основе углеродных волокон для их испытаний применялись методы, разработанные для стеклопластиков [99]. Однако ряд особенностей углепластиков (высокая анизотропия свойств, большая жесткость, меньшая прочность при межслоевом сдвиге и др.) определили необходимость разработки специальных методов их испытания [100], Этот вопрос обсуждался на ряде конференций (см., например, [31, 101, 102]), а также во многих работах (см., например, [83, 103—107]). В последнее время для испытаний углепластиков предложены методы неразрушающего контроля [108—113], которые наряду с оценкой упругих характеристик позволяют выявлять ряд дефектов материала. [c.170]

Сравнению с продольной прочностью при растяжении. Важнейшим типом сдвигового разрушения, известным как межслоевой сдвиг, является разрушение пластины при изгибе (рис. 2.58), особенно при малом отношении расстояния между опорами к толщине образца, L D. Разрушение по межслоевому сдвигу при трехточечном изгибе происходит в композиционном материале со слабой матрицей или слабой адгезионной связью между матрицей и волокнами, когда горизонтальные сдвиговые напряжения, максимум которых находится в нейтральной плоскости, превысит в этом месте сдвиговую прочность материала до того, как растягивающие напряжения на внешней поверхности образца достигнут разрушающего напряжения. Из простой теории изгиба балки горизонтальное напряжение сдвига можно рассчитать по формуле [c.120]

Сохранение межслоевого напряжения сдвига, % [c.178]

Межслоевое напряжение сдвига та- [c.189]

Из данных, приведенных на рис. 1.16, видно, что с увеличением прочности связующего возрастает прочность пластика при межслоевом сдвиге и сжатии поперек волокон. Использование высокопрочных и высокомодульных связующих открывает пути дальнейшего совершенствования свойств боропластов [27]. [c.259]

Корреляция между межслоевой прочностью при сдвиге композиционных материалов на основе углеродных волокон и модулем упругости волокон (рис. 2.59) [ПО] отражает важнейший недостаток углеродных волокон. В общем случае сдвиговая прочность композиционных материалов снижается с повышением модуля упругости углеродных волокон (степени их графитизации). Это частично обусловлено тем, что поверхность низкомодульных высокопрочных (тип 2) углеродных волокон — открытая и высокопористая, тогда как поверхность высокомодульных (тип 1) волокон — более гладкая. Пористость волокон вызывается выделением летучих продуктов пиролиза, количество которых уменьшается в процессе графитизации с одновременным повышением регулярности кристаллов в результате протекания диффузионных процессов. Другим важным фактором, определяющим сдвиговую прочность этих материалов, является способность полимерного связующего смачивать поверхность углеродных волокон. Низкомодульные углеродные волокна имеют более высокую поверхностную энергию из-за наличия большого количества химически активных групп. Количество этих групп уменьшается при повышении температуры карбонизации, и они практически исчезают при графитизации. Для решения проблемы низкой сдвиговой прочности композиционных материалов на основе углеродных волокон было проведено большое число исследований по повышению адгезионной прочности сцепления волокон с матрицей без снижения прочности волокон. При этом использовали два основных способа — повышение шероховатости поверхности волокон для обеспечения их лучшего механического сцепления с матрицей и создание химических связей между волокнами и матрицей (аналогично применению аппретов в стеклопластиках). Оба эти способа заключались в окислении поверхности углеродных волокон [c.122]

Если межслоевую прочность композиционного материала при сдвиге обозначить через ть а разрушающее напряжение через вс, то образец, испытываемый при трехточечном изгибе, разрушится в результате межслоевого сдвига при условии [c.120]

На практике тип разрушения не изменяется при критическом значении LjD. Наоборот, в достаточно широком интервале LID наблюдается смешанный характер разрушения, в результате чего измеренная прочность не является ни истинной межслоевой прочностью при сдвиге, ни истинной прочностью при изгибе. Хотя не всегда пластины из композиционных материалов получают укладкой тонких листов предварительно пропитанных связующим волокон и, следовательно, термин межслоевая прочность не совсем точен, характер разрушения, показанный на рис. 2.58, является общим как для пластин истинно слоистых материалов, так и для материалов, получаемых методом намотки или мокрой укладки волокон. Сдвиговая прочность в других плоскостях, пе- [c.120]

Рис. 2.59. Корреляция межслоевой прочности при сдвиге композиционных материалов на основе углеродных волокон с модулем упругости волокон [110]

Межслоевая прочность при сдвиге всех типов композиционных материалов в решающей степени определяется факторами, влияющими на прочность сцепления волокон с матрицей. Так, в стеклопластиках, обработка волокон аппретами повышает межслоевую прочность, а выдержка во влажной среде резко уменьшает ее. [c.122]

Довольно трудно определять истинное значение сдвиговой прочности композиционных материалов, поэтому существуют значительные разногласия в выборе наилучшего способа испытания. В работе [111] дан последний обзор описанных способов и результаты некоторых из них сравнены экспериментально. В большинстве, если не во всех способах, предложенных в литературе, на образец действуют помимо чисто сдвиговых напряжений другие типы напряжений. Эти напряжения искажают измеряемые значения кажущейся сдвиговой прочности. Так, автор работы [111] получил для композиционных материалов, содержащих 60% (об.) углеродных волокон, различные значения сдвиговой прочности 100 МН/м — способом трансверсального сжатия, 80 МН/м — способом поперечного сдвига и 60 МН/м — способом изгиба короткой балки. Благодаря своей простоте наиболее часто применяется способ трехточечного изгиба короткой балки. Этот метод не дает абсолютных значений сдвиговой прочности, но при соблюдении некоторых условий может быть использован для получения сравнительных данных. Было показано, что для плит конечной ширины межслоевая прочность при сдвиге может быть очень большой у краев и значительно меньше вблизи средней линии, тогда как теория слоистых плит предсказывает однородность межслоевой прочности по ширине [112]. [c.123]

Рис. 2.65. Влияние поверхностной обработки углеродных волокон на корреляцию работы разрушения и межслоевой прочности при сдвиге материалов на их основе (высокомодульные углеродные волокна — полиэфирное связующее, pf=0,40) J — волокна, обработанные для повышения адгезионной прочности 2 — необработанные волокна 3 — волокна, обработанные для понижения адгезионной прочности 4 — необработанные волокна (материал подвергнут действию водяного пара) [124].

Пунктирная кривая на рисунке наиболее близко подходит к экспериментальным точкам и соответствует использованию при расчете значения модуля упругости при межслоевом сдвиге G, равного 1650 Н/мм Для данного случая экспериментально определенный модуль упругости при сдвиге для чистого связующего равен 1590 Н/мм2. На основании этой и других похожих кривых авторы сделали вывод о том, что модуль упругости при межслоевом сдвиге армированных листовых материалов тесно связан с модулем упругости при сдвиге матрицы. [c.207]

Высоконаполненные композиционные материалы, содержащие значительное количество непрерывных армирующих волокон, обычно рассматриваются как упругие материалы. Для этих материалов определяют три упругие константы , используя обычное оборудование для деформирования с заданной скоростью при двухопорном изгибе и кручении. Поскольку разрушение чаще всего происходит в результате сдвига в межслоевых областях, прочность композиционного материала оценивают именно по прочности межслоевого сдвига. Расстояние между опорами при испытании на изгиб должно быть приблизительно равно четырехкратной толщине образца. [c.104]

Рис. VI.16. Зависимость разрушающего напряжения эпоксибороволокнитов при межслоевом сдвиге (/) и растяжении в направлении, перпендикулярном армированию (2), от прочности связующего.

Ос Значения Ос зависят от обработки поверхности волокна (НЫОз, снланом, бромом, обработка силиконовым маслом, в результате которой межслоевая прочность сдвига т изменяется от 12 до 30 ЛШа) [c.351]

В углепластиках, предназначенных для длительной работы при температурах до 250 С, используют фенольные, до 300 С - кремнийорганические и до 330 С - полиимидные связующие. Разрабатываются связующие с рабочими температурами до 420 С. Еще более выраженным, чем у стеклопластиков, недостатком углепластиков является низкая прочность при межслоевом сдвиге. Это связано со слабой адгезией полимеров к углеродным волокнам. Чтобы гювысить адгезию, используют несколько способов травление поверхности волокон окислителями (например, азотной кислотой), выжигание замаслива-теля, аппретирование - предварительное покрытие волокон тонким слоем смачивающего их мономера вискеризацию - выращивание усов (ворса) на углеродных волокнах. Углепластики, в которых кроме ориентированных непрерывных волокон в качестве наполнителя используются усы, называют вискеризованными или ворсеризованными. [c.84]

Высокой прочностью (до 83 кГ/мм ) обладает композит, полученный на основе волокна Торнел 75 с обработанной поверхностью и карбонизованного фенольного связующего марки С-1008 [205, 206]. Однако, вследствие недостаточной прочности при межслоевом сдвиге и наличия пор вдоль волокна, трансвер-сальная прочность такого композита чрезвычайно мала (0,47 кг/мм ). В работе [219] описан углерод-углеродный композит с прочностью до 119 кГ/мм при модуле упругости 14— 16 т/мм . [c.196]

В трехкомпонентных материалах плотность укладки наполнителя в материале больше, а следовательно, выше их прочность и модуль упругости, особенно при межслоевом сдвиге. В результате снижения плотности увеличиваются удельные значения прочности и модуля упругости борокарбоволокнитов по сравнению с бо-роволокнитами или карбоволокнитами. Прочность при сжатии борокарбоволокнитов в 2—2,5 раза выше, чем карбоволокнитов. [c.257]

В работе [106] было показано, что пористость композиционных материалов в решающей степени снижает их сдвиговую прочность, а в работе [108] было установлено, что присутствие 5% (об.) пустот в стеклопластиках снижает их сдвиговую прочность в 2 раза. Бимон и Харрис также установили, что межслоевая прочность при сдвиге композиционных материалов на основе эпоксидной матрицы и высокомодульных углеродных волокон типа 1 уменьшается на 25% при 10% (об.) пор [109]. [c.121]

Не всегда выгодно использовать композиционные материалы с высокой межслоевой прочностью при сдвиге. Трещины, возникающие в материале при растяжении перпендикулярно направлению волокон, проходят поочередно через волокна и матрицу так как вблизи вершины трещины наблюдается концентрация напряжений и сдвига, и растяжения, которые способствуют разрушению связи волокна с матрицей [114]. Если прочность этой связи мала, происходит интенсивное отслаивание волокон от матри- [c.123]

Рис. 2.60. Зависимость межслоевой прочности при сдвиге композиционных материалов с однонаправленной (/) и перекрестной укладкой под углами 0790° (2) от скорости ударного нагружения (стрелкой указаны результаты статических испытаний) [113].

Например, данные, приведенные на рис. 2.69 показывают, что при изгибе кривые о—N для карбопластиков на основе высокомодульных волокон имеют больший наклон, чем при растял ении. В работе [144] также выявлено резкое падение стойкости к циклическим нагрузкам при относительно высоких сдвиговых напряжениях, параллельных оси волокон. В этой же работе показано, что при испытаниях на изгиб материалов на основе коротких волокон при кратковременном разрушении наблюдается межслоевой сдвиг, а при длительном — разрушение при изгибе. Поэтому указывается на необходимость осторожного подхода к интерпретации результатов усталостных испытаний, так как они сильно зависят от формы образца и типа нагружения. Авторы работы [144] предполагают, что наиболее реальное значение усталостной прочности при изгибе до 10 циклов равно примерно 65% статической прочности при однонаправленном изгибе и снижается до 30% при обратимом циклическом изгибе. [c.138]

Отношение пролетной длины к толщине должно быть малым, чтобы гарантировать разрушение образца при сдвиге, а не при растяжении. Многочисленные взаимосвязанные факторы также требуют, чтобы все размеры были малы. С другой чп ороны, простая формула становится менее надежной по мере укорочения образца из-за возмущений поля напряжений вблизи креплений и точки нагружения. Результирующая неопределенность точности измерения ограничивает использование испытания произвольными сравнениями, а не определением истинных свойств. ASTMD 2344—67 (Измерение условной горизонтальной сдвиговой прочности усиленных пластмасс методом короткого бруска) рекомендует длину 16,13 мм, ширину 6,35 мм и толщину 3,18 мм (сотые здесь возникли в результате преобразования размеров в метрические единицы). Образец яв дяется обычным сегментальным вырезом из кольца. Первоначально этот образец для многоцелевых испытаний был изготовлен в США в Морской Артиллерийской Лаборатории (МАЛ) в 1955 г. [6]. Применение этого образца является логическим практическим решением сложной проблемы правильного соответствия результатов испытания возникающим ситуациям. Все данные испытаний зависят в определенной степени от условий изготовления образцов, причем значительно сильнее в случае пластмасс, усиленных волокном, чем в других случаях из-за межслоевых вариаций. Многие структуры содержат рваные волокна, и сравнительные испытания образцов должны дать самое хорошее соответствие между лабораторными испытаниями и реальными условиями эксплуатации. Предлагаемые образцы лмеют дополнительное преимущество, заключающееся в относительной легкости их изготовления. [c.116]

Смотреть страницы где упоминается термин Сдвиг межслоевой: [c.538] [c.467] [c.110] [c.23] [c.491] [c.404] [c.404] [c.338] [c.164] [c.172] [c.177] [c.190] [c.165] [c.150] [c.216] [c.224] [c.50] [c.121] [c.123] [c.138] [c.206] [c.97]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология