Поведение - композиционный материал
Cтраница 1
Поведение композиционных материалов, армированных волокнами, нагруженных перпендикулярно ( или в поперечном направлении) к направлению армирования, было предсказано Тсаи [ 361, Адамсом и Доне [2], Ченом и Лином [4], наряду с другими исследователями. Свойства в поперечном направлении не могут быть так просто рассчитаны, как свойства в продольном направлении, но, используя некоторые предположения, можно предсказать модуль упругости и прочностные характеристики. Чтобы предсказать значения макроскопического модуля упругости, Тсаи [36] предположил, что 1) оба компонента деформируются упруго по линейному закону вплоть до напряжения разрушения; 2) связь на границе раздела - хорошая; 3) расположение волокон носит правильный характер. [1]
Представляет определенный интерес поведение композиционного материала при разгрузке и возникновение при этом остаточных напряжений и деформаций, уровень которых во многих случаях является важным параметром, определяющим качество изделий. Остаточные напряжения и деформации могут оказать существенное влияние на процессы деформирования и разрушения при эксплуатации, а также сделать конструкцию непригодной для дальнейшего использования вследствие искажения формы. [2]
Простой модельный анализ упрутопластического поведения композиционных материалов развивался по тем же причинам, что и в любой другой области исследований, - физическое явление было обнаружено задолго до создания соответствующей математической теории; в то же время не существовало вычислительных схем, необходимых для построения более точных методов. К середине шестидесятых годов, когда были предложены точные методы исследования поведения упругих сред, необходимые для распространения этих методов на анализ упругопластического поведения процедуры шагового нагруже-ния и ЭВМ с большим объемом памяти еще не вошли в широкую практику. [3]
Главная проблема корректного моделирования поведения композиционного материала состоит в адекватном представлении сложных граничных условий, получающихся при выделении локальной области для исследования ее напряженно-деформированного состояния, например при выделении изолированного волокна с непосредственно окружающим его материалом матрицы. На поверхности раздела двух материалов необходимо поставить граничные условия в напряжениях и ( или) в перемещениях так, чтобы они верно отражали реальные физические условия на этой поверхности. Однако из-за многократного взаимодействия волокон перемещения и напряжения внутри композита распределены чрезвычайно сложным образом, так что значения напряжений и перемещений на поверхностях раздела, являющиеся граничными условиями задачи, вообще говоря, неизвестны. [4]
 |
Схематические диаграммы напряжение - деформация матрицы, волокна и композиционного материала алюминий - 50 об. % борного волокна, испытанного при растяжении в продольном направлении. [5] |
Роль остаточных напряжений в поведении боралюмшшевого композиционного материала является весьма важной как в случае одноосноармированного, так и в случае сложноармированного материала. Напряженное состояние композиционного материала определяется его температурной и механической предысторией. В связи с этим боралюминиевый композиционный материал, изготовляемый при высоких температурах, имеет после охлаждения остаточные напряжения. При охлаждении с повышенных температур матрица остается в растянутом, а - волокна в сжатом состоянии. Величина остаточных напряжений не может быть тр чно подсчитана по диаграмме напряжение - деформация из-за значительной пластической релаксации матрицы. [6]
Кроме того, для полного понимания поведения композиционного материала необходимо знать распределение напряжений и деформаций внутри его фаз. Если учесть сложную структуру реального композита, то станет очевидно, что теоретически можно получить только оценочные результаты. [7]
Там же содержится часть теоретического обоснования поведения вязкоупругих композиционных материалов. [8]
Как следует из анализа имеющейся информации о поведении композиционных материалов при нагружении, определяющую роль в указанных выше процессах играет матрица: она релаксирует концентрации напряжений, передает нагрузку твердой фазе, чем вовлекает ее в процесс пластической деформации. Преждевременное разрушение из-за недостаточной деформационной способности связки в композитах, упрочненных частицами, не позволяет реализовать в них более высокий структурный уровень деформации - движение структурных элементов и макродеформацию композиционного материала как единого целого. [9]
 |
Микроструктура реакционной зоны в системе Ti - B / B4C после 100-часового отжига при 760 С. [10] |
Конечная цель анализа роли поверхностей раздела в поведении композиционных материалов состоит в том, чтобы выяснить, в какой мере они влияют на механические свойства и характер разрушения. Если сдвиговая прочность поверхностей раздела выше прочности на сдвиг матрицы, то разрушение композиций начинается либо в матрице, либо в волокнах. Такая ситуация реализуется в композиционных материалах с прочными поверхностями раздела. [11]
Микромеханическая точка зрения основывается на том, что поведение композиционного материала или конструкции тесно связано с величиной и распределением внутренних напряжений и с передачей нагрузки от одного компонента к другому. В микромеханике исследуются эти внутренние напряжения, а также внутренние реакции и взаимодействия отдельных частей, вызываемые приложенными силами. Полученные сведения являются основой для расчета и предсказания макроскопического поведения материала, выяснения вида разрушения и установления критерия прочности. [12]
Например, простой расчет с использованием правила смеси, описывающего поведение композиционных материалов, показывает большие возможности армирования металлических сплавов в целях получения усовершенствованных материалов для деталей турбин. [13]
 |
Свойства однонаправленного композиционного материала с непрерывными волокнами в продольном ( / и поперечном ( 2 направлениях. [14] |
В тех случаях, когда матрицей служит термореактивная смола, например полиэфирная или эпоксидная ( на практике такой вариант встречается наиболее часто), поведение композиционного материала близко к упругому, вплоть до того момента, пока не начинается растрескивание в матрице и нарушается связь с волокнами. После этого свойства композиционного материала начинают зависеть от времени и определяются главным образом механизмом взаимного проскальзывания матрицы и волокна. [15]
Страницы: 1 2 3