Направление - ориентация - волокно
Cтраница 3
 |
Зависимость разрушающего напряжения при статическом изгибе ( / и ударной вязкости ( 2 стеклопластика 33 - 18С от длины ленты. [31] |
При изготовлении деталей из ориентированных пресс-материалов большое значение имеют правильные нарезка и укладка лент полуфабриката в пресс-форму. Длина ленты должна быть не меньше 100 - 120 мм, а направление ориентации волокон должно максимально приближаться к заданному. [32]
Волокна определяют уровень прочностных свойств композиционных материалов при условии их совместимости с матрицей. Напряжения, возникающие в композиции при нагружении, воспринимаются в основном армирующими волокнами, которые придают композиции прочность и жесткость в направлении ориентации волокон. [33]
Микроструктура материала, в частности, дает представление об упорядоченности расположения составляющих структурных элементов, что позволяет судить о механической прочности материала. Например, если волокна в волокнистых материалах ( коже, картоне, бумаге) располагаются своими длинными осями параллельно друг другу, то в этом направлении, или, как говорят, в направлении ориентации волокон, прочность при растяжении будет выше, чем в перпендикулярном направлении. Это свойство широко используется в технике и с ним в последующем изучении отдельных товаров придется неоднократно сталкиваться. В частности, этим свойством объясняется различие механической прочности по взаимно-перпендикулярным направлениям у большинства волокнистых материалов с ориентированной структурой. [34]
При испытании на усталость однонаправленного углепластика в направлении ориентации волокон основная нагрузка приходится на волокна. Поэтому снижение прочности при циклическом нагружении очень мало и кривая 5 - N имеет вид прямой с небольшим наклоном. Однако если направление приложения циклической нагрузки составляет некоторый угол с направлением ориентации волокон, то наблюдается значительное снижение усталостной прочности. Это явление имеет место при усталостном испытании с изгибом в плоскости или двухосном нагружении углепластика. Как следует из данных, приведенных в табл. 4.8, при усталостном испытании однонаправленного углепластика марки Т 300 - 934 вдоль волокон с увеличением доли сжимающей нагрузки снижается отношение усталостной прочности к прочности при однократном растяжении. [35]
При испытании на усталость однонаправленного углепластика в направлении ориентации волокон основная нагрузка приходится на волокна. Поэтому снижение прочности при циклическом нагружении очень мало и кривая S - N) имеет вид прямой с небольшим наклоном. Однако если направление приложения циклической нагрузки составляет некоторый угол с направлением ориентации волокон, то наблюдается значительное снижение усталостной прочности. Это явление имеет место при усталостном испытании с изгибом в плоскости или двухосном нагружении углепластика. Как следует из данных, приведенных в табл. 4.8, при усталостном испытании однонаправленного углепластика марки Т 300 - 934 вдоль волокон с увеличением доли сжимающей нагрузки снижается отношение усталостной прочности к прочности при однократном растяжении. [36]
Прочность композиционных ( волокнистых) материалов определяется свойствами волокон; матрица в основном должна перераспределять напряжения между армирующими элементами. Поэтому прочность и модуль упругости волокон должны быть значительно больше, чем прочность и модуль упругости матрицы. Жесткие армирующие волокна воспринимают напряжения, возникающие в композиции при нагружении, придают ей прочность и жесткость в направлении ориентации волокон. [37]
Если даже полимерная матрица обладает низким модулем, который не может внести большого вклада в общий модуль композиции, все же матрицей ни в коем случае нельзя пренебречь, так как разрушение часто происходит в результате катастрофического роста трещины в матрице. Кривые растяжения композиций с однонаправленными волокнами обычно являются линейными вплоть до разрушения при приложении нагрузки вдоль направления ориентации волокна [ 130, с. В последнем случае напряжение в момент разрушения также очень мало, что объясняется высокой концентрацией напряжений в матрице. [38]
Из приведенного примера следует, что при армировании материалов волокнами нельзя ограничиваться только рассмотрением их вклада в повышение прочности какого-либо слоя. Если использовать такой материал для изготовления изделий, находящихся в сложном напряженном состоянии, то даже небольшие нагрузки могут привести к разрушению материала, когда они приложены вдоль направления, в котором прочность материала мала. В этом случае прочность армирующих волокон не используется в достаточной степени. При армировании волокнами материалов эффект упрочнения наблюдается только в том случае, когда направление главных напряжений совпадает с направлением ориентации волокон; при нагружении в других направлениях проявляется не эффект упрочнения, а скорее эффект ослабления материала волокнами. [39]
Конструкционные слоистые композиты этого типа обычно изготавливаются на основе полимерной матрицы, армированной непрерывными волокнами. Такой системой, например, является препрег1 однонаправленного эпоксидного углепластикового монослоя. Обычно слоистый композит содержит набор однонаправленных слоев, спрессованных вместе и отвержденных с образованием слоистой структуры. Глобальные свойства слоистого композита могут проектироваться так, чтобы удовлетворить конкретным конструкционным требованиям путем выбора соответствующей последовательности укладки слоев и направлений ориентации волокон в них. Однако эти же переменные параметры слоистых композитов влияют на виды их разрушения, которые принципиально отличаются от металлов. [40]
Способы изготовления смесей и их переработки оказывают заметное влияние на степень ориентации волокон. В процессе смешения с жидкими каучуками волокна легко ориентируются, причем даже длинные волокна, обладающие значительной жесткостью, не разрушаются. Смеси, изготовленные в резиносмесителе, обладают незначительной анизотропией свойств, однако степень ориентации волокон несколько увеличивается, если смеси затем перерабатывают на вальцах. Направленная подача резиновой смеси в зазор вальцев способствует дальнейшему увеличению ориентации волокон. Напротив, приемы повышения однородности смеси, такие как частые подрезания и подача в зазор перпендикулярно валкам, нарушают ориентацию волокнистых наполнителей. Поэтому для создания материалов с повышенной анизотропией свойств необходимо по возможности поддерживать постоянным направление ориентации волокон в смеси, и наоборот. Эффект ориентации возрастает при повышении до определенного уровня температуры и продолжительности обработки на вальцах, замене вальцевания шприцеванием и каландрова-нием. [41]
Страницы: 1 2 3