Поведение - композит
Cтраница 3
Таким образом, в числе других проблем механики композиционных материалов актуальными являются развитие нелинейных моделей поведения композитов с учетом разрушения элементов структуры и разработка методов решения задач неупругого деформирования для различных случаев сложного напряженно-деформированного состояния. [31]
В настоящем обзоре делается попытка всесторонне осветить современное состояние вопроса о роли поверхности раздела в уп-ругопластическом поведении композитов с металлической матрицей. Волокнистые композиты и композиты, изготовленные направленной кристаллизацией, рассматриваются с точки зрения очевидных различий в структуре и стабильности их поверхностей раздела. Как будет показано ниже, детали поведения поверхности раздела и ее роль стали проясняться с началом применения сканирующей электронной микроскопии, а также в результате эффективного использования электронной микроскопии на просвет и оптической металлографии совместно с рентгеновским микроанализом. [32]
Будем считать, что все уравнения и критерии, относящиеся к однородным материалам и приведенные в настоящей главе, пригодны для описания поведения композитов на структурном уровне. [33]
При феноменологическом подходе неоднородный композит рассматривается как сплошная среда, математическая модель которой строится на основе экспериментально полученных данных без объяснения механизмов, определяющих поведение композита и составляющих его компонентов. Целью статистического подхода, наоборот, является поиск связей между прочностными свойствами композита и свойствами исходных компонентов. [34]
При феноменологическом подходе неоднородный композит рассматривается как сплошная среда, математическая модель которой строится на основе экспериментально полученных данных без объяснения механизмов, определяющих поведение композита. Если при построении модели уделяется должное внимание математическим требованиям, то феноменологический подход может быть использован для инженерного описания свойств материала, определяющих как локальное поведение, так и поведение материала в целом. [35]
 |
Направление напряжений в слое. [36] |
В большинстве конструкций используются слоистые ко позиты с ориентацией слоев во всех четырех направления Это позволяет минимизировать напряжения в матрице и соз я вать наиболее благоприятные условия поведения композита. [37]
Неупругое деформирование слоистых композитов при одноосном растяжении вдоль слоев исследовано, в частности, в работах [326, 343], при растяжении поперек слоев в [304, 343] и др. Авторами [312, 313] рассмотрено поведение композита в плоском напряженном состоянии, когда усилия, растягивающие в двух направлениях, лежат в плоскости, параллельной слоям, в работе [378] двухосное нагружение осуществлялось в ортогональной по отношению к слоям плоскости. В [326] рассчитаны кривые деформирования слоистого композита для некоторых случаев трехосного нагружения. Следует отметить, что значительная часть результатов получена без учета межсловных взаимодействий. Как отмечено в [200], такое упрощение в некоторых случаях может оказаться слишком грубым. Это подтверждается тем, что разрушение слоистых конструкций часто происходит путем расслоения. [38]
Рассмотрим сначала случай твердой хрупкой частицы в относительно вязкой матрице. На поведение композита непосредственно влияют размер частиц, их объемная доля и прочность поверхности раздела. Частица действует как концентратор напряжений. Ее размер и расстояние до соседней частицы определяют взаимодействие между полями напряжений частиц. При разрушении такого композита трещина в непрерывной фазе ( матрице) будет многократно наталкиваться на частицы. Если прочность поверхности раздела между частицей и матрицей мала, то трещина будет вести себя, как при взаимодействии с порой, поскольку такая частица не способна передавать растягивающие напряжения, а радиус кривизны у нее меньше, чем у фронта трещины. В результате возможен рост вязкости разрушения. Это подтверждается данными для армированных пластиков, у которых прочность связи по поверхности раздела можно в известной степени регулировать с помощью специальной обработки поверхности упрочнителя. В работах Браутмана и Саху [4], а также Уамбаха и др. [49] было установлено, что вязкость разрушения композитов с матрицей из эпоксидной смолы, полиэфира или полифениленоксида, армированных стеклянными сферами, растет по мере снижения прочности связи по поверхности раздела. Помимо затупления вершины трещины предложены и другие механизмы, объясняющие повышение вязкости разрушения. Браутман и Саху, например, связывают его с увеличением трещинообразования и деформации в подповерхностных слоях. [39]
Пуассона, геометрию волокна и другие параметры композита. При оценке поведения композита предполагают, что поверхность раздела эффективно передает нагрузку; любое различие между предполагаемым и действительным состояниями или поведением поверхности раздела должно быть учтено. [40]
В этом разделе обсуждается аналитическое описание линейного поведения материала. Некоторые примеры поведения реальных композитов приводятся для иллюстрации; кроме того, они используются и в дальнейшем изложении. [41]
Приводятся определяющие уравнения для упругопластических сред и сравниваются различные наиболее часто используемые критерии текучести. Существующие методы исследования поведения композитов подразделяются на модельный анализ и точные методы; для методов обоих типов обсуждаются области их применимости, точность результатов и принятые предположения. Особое внимание уделяется точным методам, развитие которых представляет собой, как мы полагаем, основу будущих исследований. [42]
Например, для слоистого композита со структурой [ 0 / 90 для точной оценки этих величин требуются очень мелкая сетка и экстраполяция результатов к сетке нулевого размера. Однако общие особенности межслойного поведения композита, выявленные с помощью такого решения, а также возрастающая важность анализа разрушения расслоением вызвали значительную исследовательскую активность по достижению более полного понимания указанного явления. [43]
Сложные условия, существующие у поверхности раздела, приводят к тому, что она ведет себя иначе, чем можно было бы ожидать из условий простого нагружения. Значит, упрощенные модели поведения композита навсегда являются надежной основой для описания ситуации на поверхности раздела. [44]
В данной главе указаны некоторые недостатки существующих экспериментальных методов. Не решены задачи экспериментальной оценки поведения композита при деформировании типа III и определения поведения в конструкции в случае двухмерного расслоения. В главе не рассматривалась межслойная усталость, которая может быть причиной расслоения композита в составе конструкции. [45]
Страницы: 1 2 3 4