Cтраница 2
В настоящее время интенсивно исследуется применение метода - кривых. Поскольку условия задачи распространения трещин параллельно направлению армирования в однонаправленном композите не противоречат основным положениям механики разрушения, не удивительно, что применение к такой задаче более совершенных теорий приводит к очень хорошим результатам. Отсутствие различий в описании экспериментов на слоистых композитах со схемами армирования, более сложными, чем однонаправленная, при помощи приближенных и более точных теорий разрушения наводит на мысль, что многие особенности поведения слоистых композитов еще не учтены существующими теориями. [16]
Часто разрушение отдельных слоев композита не вызывает существенных изменений в его макроскопическом поведении и с трудом обнаруживается экспериментально. Например, диаграмма при растяжении в направлении армирования слоистого композита с ортогональной укладкой армирующих волокон [ 0 / 90 ] 5 не имеет резких переломов. Разрушение же слоев, ориентированных перпендикулярно направлению иа-гружения, проявляется наиболее заметно в скачкообразном изменении коэффициента Пуассона. В этом случае анализ поведения слоистого композита на основе свойств составляющих его слоев помогает установить условия разрушения отдельных слоев. Интерес к поведению слоистых композитов при низких уровнях напряжений не случаен, так как для создания надежных при длительной эксплуатации конструкций понимание процессов частичного разрушения ( разрушения отдельных слоев при низких уровнях напряжений) не менее важно, чем оценка предельных напряжений для материала в целом. [17]
Часто разрушение отдельных слоев композита не вызывает существенных изменений в его макроскопическом поведении и с трудом обнаруживается экспериментально. Например, диаграмма при растяжении в направлении армирования слоистого композита с ортогональной укладкой армирующих волокон [0790 ] s не имеет резких переломов. Разрушение же слоев, ориентированных перпендикулярно направлению на-гружения, проявляется наиболее заметно в скачкообразном изменении коэффициента Пуассона. В этом случае анализ поведения слоистого композита на основе свойств составляющих его слоев помогает установить условия разрушения отдельных слоев. Интерес к поведению слоистых композитов при низких уровнях напряжений не случаен, так как для создания надежных при длительной эксплуатации конструкций понимание процессов частичного разрушения ( разрушения отдельных слоев при низких уровнях напряжений) не менее важно, чем оценка предельных напряжений для материала в целом. [18]
Кроме того, начальные разрушения слоев ( поперек направления армирования или сдвиговые) в композите приведут к появлению отдельных трещин между волокнами в этих слоях. Разрушиться может как поверхностный слой, так и слой, лежащий внутри пакета материала. Как только появилась трещина между волокнами, межслойные касательные напряжения вблизи нее обеспечивают действие механизма перераспределения напряжений. Ранее уже упоминалось, что понимание особенностей поведения слоистого композита после появления начальных разрушений в слоях при низких уровнях напряжений чрезвычайно важно в задаче оценки несущей способности изделий из слоистых композитов. [19]
Часто разрушение отдельных слоев композита не вызывает существенных изменений в его макроскопическом поведении и с трудом обнаруживается экспериментально. Например, диаграмма при растяжении в направлении армирования слоистого композита с ортогональной укладкой армирующих волокон [ 0 / 90 ] 5 не имеет резких переломов. Разрушение же слоев, ориентированных перпендикулярно направлению иа-гружения, проявляется наиболее заметно в скачкообразном изменении коэффициента Пуассона. В этом случае анализ поведения слоистого композита на основе свойств составляющих его слоев помогает установить условия разрушения отдельных слоев. Интерес к поведению слоистых композитов при низких уровнях напряжений не случаен, так как для создания надежных при длительной эксплуатации конструкций понимание процессов частичного разрушения ( разрушения отдельных слоев при низких уровнях напряжений) не менее важно, чем оценка предельных напряжений для материала в целом. [20]
Часто разрушение отдельных слоев композита не вызывает существенных изменений в его макроскопическом поведении и с трудом обнаруживается экспериментально. Например, диаграмма при растяжении в направлении армирования слоистого композита с ортогональной укладкой армирующих волокон [0790 ] s не имеет резких переломов. Разрушение же слоев, ориентированных перпендикулярно направлению на-гружения, проявляется наиболее заметно в скачкообразном изменении коэффициента Пуассона. В этом случае анализ поведения слоистого композита на основе свойств составляющих его слоев помогает установить условия разрушения отдельных слоев. Интерес к поведению слоистых композитов при низких уровнях напряжений не случаен, так как для создания надежных при длительной эксплуатации конструкций понимание процессов частичного разрушения ( разрушения отдельных слоев при низких уровнях напряжений) не менее важно, чем оценка предельных напряжений для материала в целом. [21]
Кроме того, начальные разрушения слоев ( поперек направления армирования или сдвиговые) в композите приведут к появлению отдельных трещин между волокнами в этих слоях. Разрушиться может как поверхностный слой, так и слой, лежащий внутри пакета материала. Как только появилась трещина между волокнами, межслойные касательные напряжения вблизи нее обеспечивают действие механизма перераспределения напряжений. Усилия, воспринимаемые слоем, после его разрушения могут быть перенесены на прилегающие неповрежденные слои, допуская тем самым дальнейшее возрастание нагрузки на композит без его разрушения в целом. Ранее уже упоминалось, что понимание особенностей поведения слоистого композита после появления начальных разрушений в слоях при низких уровнях напряжений чрезвычайно важно в задаче оценки несущей способности изделий из слоистых композитов. [22]
Дан обзор, в которцм описана история разработки аналитических моделей явления расслоения у свободной кромки. Подчеркивается важность проблемы свободной кромки в теории упругости слоистых композитов для понимания влияния межслойных напряжений на поведение этих материалов. Прослеживаются аналитические разработки, которые выполнены в течение двух десятилетий, прошедших с момента появления в 1967 г. работы Хаяши, посвященной моделированию этого явления, и основополагающих экспериментов Фойе и Бей-кера в 1970 г. Обсуждаются понятие об упругом слое, обладающем эффективным модулем, а также его роль в моделировании слоистого композита. Описывается первое решение задачи о свободной кромке в рамках теории упругости, выполненное Пайпсом и Пэйгано методом конечных разностей. Приводятся результаты первичного моделирования влияния последовательности укладки на поведение слоистых композитов и вывод упрощенных уравнений для оптимизации или минимизации этого влияния в испытанных образцах. Далее следует описание модели, основанной на идее пластины на мягком основании и позволяющей выявить распределение межслойного нормального напряжения, зону краевого эффекта и причастность этого напряжения к возникновению расслоения. [23]
Исследованы механизмы разрушения материалов, армированных волокнами при статическом и циклическом нагружениях. Показана важность и необходимость рассмотрения разрушения композитов на микроуровне. Причина этого заключается в первую очередь в присущей этим материалам неоднородности и анизотропии, приводящим к существованию многочисленных плоскостей слабого сопротивления ( например, сдвигу и поперечному отрыву), по которым, как правило, распространяются трещины. В начале главы коротко рассмотрены виды разрушения однонаправленных слоистых композитов без надрезов при растяжении - сжатии в направлении армирования и перпендикулярном направлении, а также при сдвиге. Акцент сделан на особенностях разрушения этих композитов на уровне компонент. При помощи модели, названной моделью сдвигового анализа, учитывающей неоднородность композита на микроуровне, теоретически обосновано аномальное влияние диаметра отверстия в слоистом композите на несущую способность. Этот метод анализа также использован для моделирования поведения слоистого композита со сквозным отверстием. [24]