Разрушающее напряжение стеклопластиков

Что же происходит, когда к материалу с таким сложным строением, как у стеклопластика, прикладывают внешнюю силу Стеклоткань состоит обычно из плетеных слоев, уложенных друг на друга. Поскольку смола обладает меньшей жесткостью, чем стекло, то приложение растягивающего усилия вызовет деформацию смолы, сдерживаемую стеклянными волокнами. С повышением нагрузки в прилегающих к волокнам слоях или по поверхности волокна может произойти растрескивание. Дальнейший рост нагрузки приводит к смещению волокон, вследствие чего возникнут макротрещины, и стеклопластик разрушится. Волокна в стеклоткани обычно ориентированы в одном или двух направлениях. Поэтому большая или меньшая прочность материала зависит от направления действия силы. Предложены уравнения, по которым можно рассчитать напряжения, возникающие в материале. [c.183]

Основная методика заключалась в доведении образцов до разрушения при постоянно действующем растягивающем напряжении. По Полученным данным строилась зависимость долговечности материала от напряжения в координатах а—lgт , где а — напряжение, при котором разрушился образец, иг — время до разрушения. Таким образом определялась временная зависимость прочности стеклопластиков при постоянной температуре и различных концентрациях агрессивной жидкости или при постоянной концентрации, но при различных температурах, т. е. изучалось влияние концентрации и температуры на длительную прочность стеклопластиков. На построенных зависимостях сг—lg т каждая точка наносилась как средняя величина, полученная от испытаний минимум трех образцов. В тех случаях, когда наблюдался большой разброс результатов, опыты повторялись так, что на одну точку приходилось по 5—6 образцов. [c.169]

Возрастание уровня средних напряжений или продолжительности их приложения приводит к накоплению повреждений 5 р[ри статических испытаниях стеклопластиков задолго до окончательного разрушения начинается характерное потрескивание, сопровождающее разруше- [c.95]

Это соотношение сохраняется до разрушения материала, которое наступает при достижении предельной деформации одной из фаз. В пластиках, армированных углеродными волокнами, первыми обычно разрушаются волокна, а в стеклопластиках — матрица. Если разрушающее напряжение при растяжении волокон обозначить а,, а соответствующий показатель для матрицы при предельной деформации волокон обозначить а,,,, то разрушающее напряжение при растяжении композиционного материала описывается формулой [c.91]

Возрастание уровня средних напряжений или продолжительности их действия приводит к накоплению повреждений [135]. При статических испытаниях стеклопластиков задолго до окончательного разрушения начинается характерное потрескивание, сопровождающее разрушение макроэлементов. Трещины на поверхности образца обнаруживаются визуально. Зависимость среднего напряжения в образце (детали) от деформации при этом начинает заметно отклоняться от линейной (рис. 5.19), хотя оба компонента стеклопластика разрушаются при малых относительных удлинениях и их разрушению не предшествует пластическое течение. Окончательное разрушение далеко не всегда происходит в [c.230]

Ф скоса утолщения, равном 0,088 рад, разрушение происходит в зоне штифтового соединения в результате расслоений и смятия стеклопластика в направлении приложения нагрузки. При большом угле скоса утолщения (ф=0,26 рад) узел разрушается по линии перехода от утолщения к основной стенке оболочки в результате концентрации напряжений в этой зоне. [c.110]

Разрушение образца при изгибе [167] начинается с многочисленных трещин, различно ориентированных и возникающих в результате разрушения адгезионной связи на границе волокно— смола, при этом происходит заметное увеличение объема материала. Стеклянные волокна еще не разрушены и статическая прочность сохраняется, в то время как изгибная жесткость резко падает. В этом можно убедиться, испытывая образцы на усталость при изгибе и жестком нагружении. На рис. 21 показано изменение относительной жесткости образцов из полиэфирного стеклопластика при различных уровнях напряжений. Период между моментом возникновения трещин и разрушением для полиэфирного стеклопластика составляет 10—20 о от общей долговечности 278 [c.278]

Еще более резкое влияние тропические условия оказывают на ползучесть при изгибе. Однако в этом случае стеклопластики ведут себя по-разному. Полиэфирный не разрушается только при напряжениях ниже 0,2а , [c.164]

Слоистые пластики. Кроме обычного приформовывания стеклопластика в процессе производства его можно наклеивать на металл эпоксидными клеями. Система металл — слоистый пластик имеет свои специфические особенности, так как это соединение изотропного материала с анизотропными. Поведение обычного нахлесточного соединения металл — слоистый пластик зависит от соотношения жесткости и деформируемости обоих субстратов [73]. Кроме того, здесь проявляется жесткость отвержденного клея. При использовании эластичного клея прочность соединения не только повышается, но изменяются величина и распределение внутренних напряжений в слоистом пластике. При применении эпоксидных клеев с возрастающей эластичностью возрастала и прочность соединения, которое разрушалось по стеклопластику между слоями. При использовании полиуретанового клея эластичность шва была практически такой же, но разрушение имело адгезионный характер. Слоистые пластики на основе фенольных и меламиновых смол наклеивают на металл в декоративных целях эластомерными клеями, поли-хлоропреновыми, в том числе модифицированиыми. Более ответственные соединения конструкционных фенольных пластиков получают на фенольных или эпоксидных клеях, модифицированных фенольными смолами. Отличная прочность достигается и при использовании фенольных клеев, модифицированных поливинилацеталями. [c.191]

Высокие демпфирующие свойства армированных пластиков обусловили, в частности, применение углеродо-пластов для изготовления втулки несущего винта вертолета Сен Кинг (Великобритания), стекло- и боропластика — для изготовления вертолетных колес и стоек. Элементы летательных аппаратов из этих материалов характеризуются более высокой выносливостью в условиях вибрационного нагружения, чем их металлич. прототипы. Так, направляющий аппарат для вертолетных газотурбинных двигателей фирмы Вэрко пластикс (США), изготовленный из эпоксидного стеклопластика, не разрушается после 30 млн. циклов испытаний на электромагнитном вибраторе, тогда как алюминиевый аппарат не выдерживает 1 млн. циклов. Усталостная выносливость боропластиков еще выше при 1 млн. циклов испытаний разрушающее напряжение у них в 1,5 раза выше, чем у той же конструкции из стеклопластика. [c.454]

В тех случаях, когда предполагалось, что разрушение образцов не сможет произойти за достаточно длительный срок (1000—2000 ч), применялась вторая методика, которая заключалась в следующем. Образцы выдерживались под напряжением при заданных условиях, и через промежутки времени, кратные 200—240 ч, нагрузка снималась, образцы извлекались из среды, сушились на воздухе до постоянного веса и разрушались на разрывной Д1ашине. По результатам таких опытов строились зависимости время экспозиции — прочность после экспозиции , которые дают кинетику снижения прочности. Исследования показали, что интенсивное снижение прочности наблюдается в первые 200 ч выдержки образцов в среде под напряжением, а на участке от 200 до 700 ч кривая снижения прочности практически вырождается в прямую линию. Экстраполяцией этой кривой до линии, параллельной оси абсцисс с ординатой, равной заданному напряжению, можно приблизительно определить момент разрушения материала, т. е. его долговечность. Эта методика весьма полезна при качественной оценке материала и при сравнении его характеристик в различных условиях эксперимента, особенно при изучении влияния температуры, так как для некоторых стеклопластиков долговечность при комнатной температуре во много раз выше, чем, [c.169]

Прессовочные стеклопластики толщиной 3,2 мм, содержащие связующее ПБИ, имеют следующие свойства при комнатной температуре предел прочности гари статическом изгибе 6300— 8200 кгс см , предел прочности при сжатии 3750—4550 кгс1см , предел прочности при растяжении 5250—5950 кгс/см , а модули при всех указанных деформациях составляют 315 000—385000 кгс/см . Сопротивление слоев сдвигу достигает 350 кгс/см . При испытаниях на ползучесть стеклопластик не разрушается после 1000 ч воздействия напряжения, составляющего 60% предельното, удлинение при этом составляет 0,02—0,03 мм мм. [c.216]

Направленное размещение стеклянных волокон в плоскости армирования и слоистость структуры в направлении, перпендикулярном этой плоскости, вызывают анизотропию механических, теплофизических и других свойств, вследствие чего значения 0(П-ределяемых характеристик зависят от направления их определения. Так, прочность однонаправленного стеклопластика при растяжении в направлении армирования на порядок выше прочности в перпендикулярном направлении. Как правило, число характеристик, необходимых для описания того или иного свойства стеклопластика, намного больше, чем для изотропных материалов. Даже закономерности поведения стеклопластиков зависят от направления приложения нагрузки. Например, для ориентированных стеклопластиков диаграмма растяжения в направлении армирования с большой точностью следует закону Гука. При нагружении под углом к направлению армирования эта диаграмма становится существенно нелинейной. Слоистость структуры большинства стеклопластиков предопределила их слабое сопротивление межслойному сдвигу и поперечному отрыву. Поэтому в ряде случаев, например при изгибе, стеклопластик может разрушиться не от того, что нормальные напряжения (растягивающие или сжимающие) достигнут предельных для данного материала значений, а вследствие того, что касательные напряжения превзойдут сопротивление материала межслойному сдвигу. Там, где необходимо повышенное сопротивление стеклопластиков межслойному сдвигу и поперечному отрыву, применяют пространственно сшитые, так называемые многослойные армирующие материалы. [c.19]

Кварцевые и кремнеземные ткани корродируют и разрушаются при воздействии ортофосфорной кислоты или ее кислых растворов после нагревания до 300 °С. На поверхности волокон появляются очаги травления, кристаллические образования и микротрещины, поэтому перед нанесением фосфатного слоя стеклянные ткань или холст аппретируют пропиткой в слабых кремнийорганических или органических растворах. Например, обработка поверхности кремнеземного волокна кремнийорганичеокой смолой заметно защищает его от действия кислой среды и позволяет получить стеклопластик на основе алюмофосфатного связующего, в состав которого для стабилизации вводится порошкообразный молотый кварц и окись алюминия, с разрушающим напряжением при сжатии около 80 МН/м . Однако после нагревания при 400— 600 °С происходит уменьшение разрушающего напряжения материала при сжатии (до 20 МН/м ), что свидетельствует о склонности минеральных текстолитов к тепловому старению при температуре выше 300 °С [45]. При этих температурах появляются вздутия и микротрещины, что снижает защитные свойства пленки. Одновременно наблюдается кристаллизация стекла и потеря прочности стеклянным волокном. Кристаллизация стекла является основной причиной старения минеральных текстолитов, не содержащих стеклянного волокна. [c.170]

При поперечном изгибе путем межслойного сдвига разрушаются весьма короткие балки. Так, для обычных эпоксидных и эпоксифенольных стеклопластиков 1 = 5—7, а при усовершенствовании технологии Г=3—4. При уменьшении I формулы сопротивления материалов (1.5) — (1.7), полученные на основе гипотезы плоских сечений, могут дать значительную ошибку. Оценка этой погрешности для анизотропных материалов [13] показала, что для сильно анизотропных материалов, характеризуемых отношением Ехх1Сху>Ь0, к которым относятся боро- и углепластики, уточненные формулы по сравнению с элементарными дают значения максимальных касательных напряжений больше на 10—15%, а нормальных меньше на 30—50%- Для большинства стеклопластиков отношение Ехх10ху не превышает [c.26]

Обнаружено также, что фосфорсодержащие добавки способствуют более длительному сохранению физико-механических свойств полимерных материалов в условиях длительного старения. Например, значения разрушающего напряжения при статическом изгибе стеклопластика на основе стабилизированного ПБО после 1000 ч старения на воздухе при 300 °С остаются в 1,5 раза более высокими, чем у нестабилизированного образца после 1500 ч при той же температуре образцы с добавкой стабилизатора сохраняют предел прочности при изгибе 120 МПа, в то время как нестаби-лизированные образцы разрушаются полностью [186]. [c.254]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология