Волокна модуль продольной упругости

Для расчета модуля продольной упругости волокон может быть принят только такой прямой участок на кривой напряжение— деформация, который отвечает обратимой деформации. При малых нагрузках, действующих на волокна кратковременно, из трех видов деформации, составляющих полную, преобладает обратимая ее часть — упругая, а также эластичная с малым (10—15 с) периодом релаксации. При больших нагрузках значительно возрастает доля пластической деформации. Модуль Е вычисляют [4] по зажимной длине /о, поперечному сечению о, условному упругому удлинению А/ (состоящему из истинно упругого, совместно с названной частью эластичного и истинно эластичного) и нагрузки Р. Минимальная величина нагрузки Р принимается такой, чтобы названная обратимая часть составляла в полной деформации не менее 90%. Рекомендуется предварительная запарка волокон в горячей воде, сушка и кондиционирование, однократная (не постепенно возрастающая) нагрузка. Площадь поперечного сечения волокон определяется расчетным путем из их длины, массы и уплотненности (в 0,001 сН/мм ) . Величина начального модуля Е волокон составляет [4] [c.279]

Для расчета модуля продольной упругости волокон может быть принят только такой прямой участок на кривой напряжение — деформация, который отвечает обратимой деформации. При малых нагрузках, действующих на волокна кратковременно, из трех видов деформации, составляющих полную, преобладает обратимая ее часть — упругая, а также эластичная с малым (10—15 сек) периодом релаксации. При больших нагрузках значительно возрастает доля пластической деформации. Модуль Е вычисляют [4] по зажимной длине поперечному сечению s , условному упругому удлинению А1 (состоящему из истинно упругого, совместно с названной частью эластичного и истинно [c.302]

А. В. Степанов [110, 111] приходит к выводу, что большая механическая прочность ориентированных и, в том числе, волокнистых материалов, связана с анизотропией их строения вдоль и поперек волокна. В продольном направлении молекулы соединены химическими связями, обусловливающими большие значения прочности и модуля упругости, а поперек — силами физической природы, которым отвечает гораздо меньшее значение этих величин. [c.83]

Теперь посмотрим, что может дать замена высокопрочной стали на более современный и гораздо более лёгкий композиционный материал. Как известно, углеродные волокна являются одними из самых прочных и жёстких волокон, к тому же не обладающими долговременной ползучестью [11]. Они делятся на высокомодульные, с модулем упругости, более чем вдвое превышающим модуль стали (50- 10 кГс/мм ), и высокопрочные, с модулем порядка 25 103 и прочностью на разрыв от 300 до 500 кГс/мм . Если изготовить из этих нитей трубу ротора по следующей схеме (рис. 5.6.4) внутренние два слоя уложить из высокомодульной нити по винтовой линии вдоль ротора, под углом порядка 20-30 градусов к образующей, один слой с правым винтом и один — с левым, то получится максимальная продольная жёсткость армированной конструкции. Сверху слоёв, обеспечивающих изгибную жёсткость, укладывается рядовая тангенциальная обмотка из высокопрочной нити с об- [c.179]

Наиболее высокие значения предела прочности, достигающие 4 ГПа, и удлинения при разрыве порядка 5,2 % присущи волокнам, выращенным при 118°С, когда скорости приема нити и движения ротора составляли 12,6 и 600 см/мин. Сравнение реальных прочностных характеристик волокон с оценками, сделанными с помощью квантово-механических расчетов (19 ГПа и 33 %), свидетельствует о том, что пока не удается достичь идеального расположения цепей ПЭ в орторомбической решетке и что концентрация напряжения в области дефектов может способствовать разрушению на ранней стадии деформирования. Тем не менее, разработанные нами условия проведения процесса продольного роста позволяют получать волокна из ПЭ со сверхвысокими значениями модуля упругости и предела прочности. Лучшее понимание процесса продольной кристаллизации растянутых полимерных молекул может со временем позволить достичь еще более высоких значений прочностных характеристик материала. [c.102]

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]

Рассматривая влияние упругих свойств волокна на свойства композиционного материала, Цай установил, что продольный модуль упругости п определяется главным образом модулем упругости волокна /, в то время как модуль упругости матрицы Еш [c.210]

В реальном композите на локальную продольную устойчивость существенное влияние оказывают соседние волокна, поскольку они влияют на эффективный модуль упругости основания. Этот факт был учтен Б. Розеном, который, применяя энергетический метод, исследовал устойчивость модели, состоящей из ряда параллельных пластинок (стержней), разделенных слоями матрицы [2]. Автор рассмотрел два возможных случая разрушения случай, когда соседние волокна выпучиваются в противоположных направлениях, и разрушение происходит при растяжении, так как матрица растягивается перпендикулярно к [c.101]

Комбинирование волокон, обладающих большой прочностью в продольном направлении, с непрерывной матрицей позволяет снизить опасность хрупкого разрушения волокон и реализовать такие ценные свойства волокнистых материалов, как высокие модуль упругости, прочность и термостойкость. Многие композитные материалы на основе полимеров состоят из нескольких составных частей, каждая из которых выполняет свою функцию. В большинстве случаев волокна из стекла, асбеста, металла, полимеров в сочетании с полимерным связующим образуют материалы, обладающие резко выраженной анизотропией свойств. [c.48]

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]

Скоро,сть продольной упрулой волны в тонком стержневидном образце, каким является волокно, связана с модулем продольной упругости материала классическим соотношением [c.239]

Была установлена [30, 32] теоретическая зависимость молекулярной ориентации от скорости распространения продольной звуковой волны в волокне. Сравнительное изучение величин модуля продольной упругости, определеиных различными методами для широкого класса полимеров, позволило [31] установить, что почти во всех случаях акустический модуль намного выше, чем модуль, определенный различными механическими методами, что видно из приведенных в табл. 8.2 данных. [c.239]

Шейкообразование и холодная вытяжка имеют место также при одноосном растяжении волокон и пленок. После формования волокно для увеличения модуля упругости обычно подвергают вытяжке. Одноосное растяжение пленок применяют с целью фибриллизации, являющейся результатом большой продольной вытяжки, при которой пленка разделяется в поперечном направлении на отдельные слабо соединенные волокна, из которых в дальнейшем можно прясть пряжу или скручивать канаты. [c.65]

Помимо низкой прочности, особенно в мокром состоянии, низкой стойкости к щелочным обработкам ткани и трикотажные изделия из обычного вискозного волокна обладают значительной усадкой, достигающей 12—16%. Длительное время механизм этого явления не был выяснен. Волокно, выпускаемое на агрегатах с отделкой в резаном виде, хорошо отрелаксировано и практически не усаживается. Оказалось, что главными причинами усадоч-ности изделий из вискозного волокна являются низкий модуль упругости в мокром состоянии и значительное набухание в воде [29]. Во время отделочных операций и крашения изделия обрабатываются и сушатся под натяжением. Ткани и трикотаж, изготовленные из волокна с низким модулем упругости в мокром состоянии, легко деформируются и достигнутая деформация фиксируется при сушке. Однако деформация проходит в упругом режиме с большими периодами релаксации, и при последующих мокрых обработках (стирках) изделия усаживаются. Сильное набухание волокна во время отделки вызывает дополнительную продольную деформацию нитей в тканях и усиливает эффект уса-дочности. [c.286]

В терминах теории упругости при низких деформациях поперечно изотропные материалы имеют пять независимых модулей упругости. Если 3 — направление оси волокна, а направления 1 и 2 перпендикулярны к оси, то эти пять констант будут включать модуль растяжения в направлении оси 3 Е , поперечный модуль Е , модуль сдвига С и коэффициенты Пуассона и Методы измерения указанных пяти постоянных описаны Уордом [3] и Уордом и Хэдли [4]. Величины Яд и VJз определяются в испытаниях на растяжение, проводимых под микроскопом при этом известна прилагаемая сила, и измеряется продольное растяжение и поперечное сжатие нити. и определяются при поперечном сжатии под микроскопом. [c.245]

Пленки обладают более сложными механическими характеристиками, чем волокна. Характеристики их механических свойств с позиции теории упругости могут быть описаны девятью независимыми постоянными упругости. Рассмотрим сформованный лист, в котором можно выделить продольное направление и два поперечных направления. При этом следует учесть три модуля Юнга Е , Е2 и Еу три независимых модуля сдвига Сд и Сд и три коэффициента Пуассона Уз1, Уз2 и у 2- Методы измерения этих девяти постоянных описаны в книгах Уорда [3] и Уорда и Хэдли [4]. [c.248]

Применение полого волокна в пластиках дает возможность сохранить усталостную прочность при более высоком уровне напряжений— до 70% от разрушающего напряжения, чем у пластиков-из обычного волокна [128]. Длительная прочность при растяжении и модуль упругости при растяжении и сжатии пластика продольно-поперечной намотки из полого волокна (Dh=10—12 мкм,. A"=0,5—0,6, стекло алюмоборосиликатное) и эпоксифенолобутирального связующего ЭФБ-3 сохраняются на уровне 55 и 90 /о от исходных значений соответственно [129] [c.183]

На рис. П. 15 приведены зависимости модуля упругости от степени экструзионной вытяжки образцов. Очевидно, что увеличение модуля упругости связано с двумя различными механизмами преобразования структуры. На это указывают две различные формы кривых. Модуль упругости быстро возрастает до тех пор, пока не произойдет деформационное отверждение материала, о чем свидетельствует быстрое увеличение кажущейся продольной вязкости [12]. При соответствующей этому моменту характерной экструзионной степени вытяжки коэффициент растяжения волокна становится отрицательным, а температура плавления, ориентация аморфной и кристаллической фаз и двойное лучепреломление достигают предельных значений. Как показали Халпин и Кардос [73], значение модуля упругости должно приближаться к верхнему пределу, вычисляемому как [c.79]

Можно ожидать, что тогда, когда свойства сверхориентированных волокон близки к свойствам полимерных монокристаллов, совпадать будут и их механизмы деформации. Сверхориентированные волокна имеют высокие значения модуля упругости в продольном направлении (/ 70 ГПа), но они должны иметь — по крайней мере на порядок — более низкие значения модулей Юнга и сдвига в направлении, перпендикулярном оси волокна, поскольку взаимодействия между соседними цепями обеспечиваются только ван-дер-ваальсовыми силами. [c.84]

С привлечением этих результатов и теоретического изучения влияния продольного течения на фазовое равновесие в системе полужесткоцепных полимеров [41 ] перейдем к анализу и контролю реологических эффектов дающих вклад в ориентацию в процессе формования Х-500. Всегда можно рассчитать скорость сдвига и время, необходимые для достижения стационарного значения вязкости в том диапазоне, в котором проявляется В-эффект при течении в реого-ниометре. Для данного набора таких параметров формования, как скорость сдвига и время пребывания раствора до — ив отверстии фильеры, можно затем контролировать сферу действия В-эф кта в любых конкретных операциях рмования. Наведенную в результате В-эффекта ориентацию вдоль пути формования можно регистрировать либо с помощью оптической техники, либо по конечному модулю упругости волокна. Таким образом, в этом случае поле сдвига играет важную роль в развитии ориентации, причем значительные гистерезисные явления препятствуют быстрой разориентации. [c.164]

Формулы содержат упругие константы Еас (продольный модуль упругости) и Et (трансверсальный модуль упругости). Еас можно рассчитать с помощью линейного правила смеси для модуля упругости, т. е. с помощью параллельной модели, а Ей — с помощью модели, предложенной Хашином и Роузеном. Расчетные формулы для Et недавно были проанализированы Роузеном [14]. Достаточно много работ посвящено экспериментальному определению коэффициентов расширения однонаправленных волокнистых материалов. Недавно авторами настоящей главы было проведено исследование, в котором оценивали термическое расширение композиций полиэфирных смол со стеклянными и углеродными волокнами. Образцы получали методом вакуумной пропитки. Оас определяли с помощью линейного кварцевого дилатометра, а ус — с помощью объемного дилатометра. Значение ate рассчитывали, подставляя полученные экспериментальные данные для Оас и ус в формулу (6.25) и принимая, что а2=аз=а(с. Результаты исследования приведены в табл. 6.13 и 6.14, а их графическое изображение— на рис. 6.19 и 6.20. [c.279]

Модуль упругости ( ) в намоточных конструкциях не одинаков. Он зависит от геометрии намотки волокна в окружном и продольном направлениях. В намотанном цилиндре с соотношением 2 1 кольцевой модуль может быть 0,35—0,42 10 кГ см и продольный модуль от 0,28 до 0,35 10 кГ/см . Намотанное кольцо с однонаправленными свойствами может иметь кольцевой модуль от 0,56 до 0,63 10 кГ1см . [c.229]

В качестве армирующих наполнителей используют элементарные волокна, пряди, жгуты, нити, тканые и нетканые материалы— ткани различной структуры, войлокоподобные материалы (холсты, маты), а также бумагу, щпон. Армирующее действие оказывают волокна длиной не менее 200 мкм. Связывание волокон, обладающих высокой прочностью в продольном направлении, непрерывной матрицей позволяет снизить опасность хрупкого разрушения волокон и реализовать такие ценные свойства волокнистых. материалов, как высокие модуло упругости, прочность и термостойкость. При традиционных методах армирования осуществляют последовательное наложение слоев волокнистой арматуры. Поэтому для таких систем характерно разрушение путем расслоения по плоскостям низкой прочности. В настоящее вре.мя разработаны способы пространственного армирования пластмасс. [c.352]

Распространенная проблема, возникающая при производстве надувных лодок или любых других подобных структур, — это тенденция камеры скручиваться при надувании, что приводит к деформации структуры судна. Этого можно избежать при использовании ткани основы с минимальным продольным короблением, а также за счет применения пряжи с более высоким модулем упругости (например, сложнополиэфирного волокна вместо найлона, поскольку ткань тогда удлиняется меньше при том же давлении накачивания). [c.87]

В ряде зарубежных работ приводятся расчетные данные по изготовлению корпусов ракетных двигателей на твердом топливе из высококачественных алюминиевых сплавов, упрочненных стеклянными волокнами. Было показано, что тонкая алюминиевая оболочка воспринимает все продольные нагрузки, а стеклоленты, наматываемые вокруг цилиндра, воспринимают поперечные нагрузки. Для упрочнения был использован ориентированный стеклопластик Кордо с прочностью при разрыве 140 кгс/мм и модулем упругости 4900 кгс/мм . Удельная прочность (прочность, отнесенная к удельному весу) составляет около 40 кгс]мм и может быть повышена до 50 кгс/мм (следует отметить, что удельная прочность стальных корпусов ракетных двигателей равна 24 кгс/мм ). [c.273]

Модуль упругости — напряжение, требуемое для деформирования волокна на 100 % в режиме начальной упругой деформации. По существу это модуль Юнга Е в формуле Гука, описывающей продольную деформацию упругих тел [c.85]