Разрушение - отдельное волокно
Cтраница 2
Эти противоречия между принципиальной возможностью методов и ограниченностью полученных результатов обусловлены тем обстоятельством, что геометрия расчетной модели, как правило, лишь весьма приближенно отражает реальную конфигурацию повреждений, вызванных, например, разрушением отдельного волокна. В силу этого построение точных моделей и применение мощных расчетных методов в ряде случаев представляется малооправданным. Можно также отметить, что наличие чрезвычайно большого количества моделей, описывающих перераспределение напряжений в композитах, и то, что эти модели продолжают создаваться и уточняться, является показателем определенной неудовлетворенности, которую испытывают исследователи в этой области. [16]
Основное отличие процесса разрушения композитного материала от разрушения пучка волокон заключается в том, что разрушение волокна в любом месте пучка означает его ослабление и приводит к росту эффективного напряжения, в то время как разрушение отдельных волокон в композите ( связанном пучке), происходящее в различных сечениях, приводит к перераспределению нагрузки на волокна, близко расположенные к зоне разрыва. Окончательное разрушение композита, по-видимому, происходит при напряжениях, отвечающих прочности материала на основе коротких волокон со случайно расположенными концами по объему материала. [17]
Модель, учитывающая влияние вязкости разрушения матрицы, объемных долей компонентов и наличие слипшихся волокон на развитие процессов разрушения композитов, была разработана С Т, Милейко [107], Возможность реализации этапа накопления повреждений и возможность развития макроразрушения материала вслед за разрушением отдельных волокон оцениваются при этом подходе путем применения концепций линейной механики разрушения, Хотя статистический аспект проблемы разрушения представлен в несколько опосредованном виде, в работах С. [18]
Натяжение наполнителя, равное ( 10 - - 15) - 103 Н / м, составляет 7 - 10 % от разрушающего напряжения при растяжении элементарных волокон на основе стекла алюмоборосиликатного состава и обеспечивает хорошую ориентацию и плотную укладку всех элементов арматуры, регулярную структуру композита без разрушения отдельных волокон. Естественно, что в каждом отдельном случае оптимальное натяжение должно зависеть от прочности структуры наполнителя. [19]
Анализ воспроизводимых на ЭВМ имитируемых различных моментов развития разрушения в сечениях композита ( рис. 81) показывает что если при уровнях напряжений в волокнах of 250 и 275 кгс / мм2 еше происходит статистическое накопление повреждений и число тактов не превышает двух ( рис. 81й, б), то при уровне напряжений Of - 300кгс / мм2 наблюдается качественное изменение в развитии процесса разрушения. Разрушение отдельных волокон вызывает перегрузку и разрушение соседних, а разрушение соседних, в свою очередь, приводит к перегрузке и разрушению следующих. [20]
Критерий разрушения отдельных волокон сводится к выполнению условия af Ofb, где Of - напряжение в волокне, Ofb - локальное значение прочности волокна. Разрушение отдельных волокон может приводить к отслоению их от матрицы или к развитию трещин в матрице. Ранее были получены выражения для критериальных параметров оут ( 2) разд. Ofm ( 6), разд, 6, которые вычисляются на основании данных о локальных случайных значениях прочности связи Tjb и прочности матрицы отЬ и заносятся соответственно на их места в массивы RB и RM. Ofb оут, а согласно ( 9) разд. [21]
Развитие процесса разрушения на микроструктурном уровне предопределяется в первую очередь наличием разброса прочностных свойств армирующих волокон, который, как правило, сопутствует и в ряде случаев является неизбежным следствием их высокой средней прочности. При нагружении композита разрушение отдельных волокон может происходить уже на ранних стадиях деформирования. В зависимости от соотношения упругих и пластических свойств компонентов, от их объемных долей и укладки, от прочности связи между ними разрушение отдельных волокон может или локализоваться, не вызывая окончательного разрушения материала, или инициировать развитие макроразрушения. [22]
В волокнистых композициях матрица скрепляет волокна или другие упрочняющие элементы в единый монолит, защищая их от повреждений. Матрица является средой, передающей нагрузку на волокна, а в случае разрушения отдельных волокон перераспределяет напряжения. [23]
В силу того что армирующие волокна, как правило, обладают существенным разбросом прочностных свойств, разрушение отдельных волокон в результате повышения напряжений в них может происходить уже на ранних стадиях ползучести композита. Как уже отмечалось, разрушаясь в композите, волокна не выходят из строя полностью и могут разрушаться неоднократно, дробиться на отрезки порядка критической длины. Вероятность дробления волокон на отдельные отрезки согласно ( 1) разд. [24]
Вопросы, связанные с выбором критерия окончательного разрушения материала или критерия перехода от процесса накопления повреждений на микроструктурном уровне к развитию макроразрушения решаются автоматически, если моделируемый на ЭВМ процесс постепенного накопления повреждений прерывается лавинным процессом разрушения волокон. Реализуются эти эффекты при моделировании процессов разрушения, например композитов с высокими объемными долями волокон, когда разрушение отдельных волокон вызывает существенную перегрузку соседних. В этих случаях начавшийся процесс накопления разрывов волокон при некотором уровне напряжений прерывается лавинным процессом разрушения волокон. [25]
При высоких объемных долях волокон развитие разрушения на микроструктурном уровне сопровождается разрушением. В этих случаях развитие процесса разрушения еще более чувствительно к состоянию границ раздела волокон и матрицы; например, при наличии пор на границах разрушение отдельных волокон может не приводить к окончательному разрушению материала, в то же время при наличии прочной связи разрушение отдельных волокон приводит к развитию макроразрушения композита. [26]
 |
Влияние натяжения стекловолокнистого наполнителя на прочность стеклопластика при растяжении. [27] |
В то же время увеличение натяжения до 600 - 1000 г приводит к разрыву отдельных волокон и, в конечном счете, к по-нижедию прочности. Натяжение, равное 300 г, и составляющее - 5 - 10 % от предела прочности элементарных волокон, обеспечивает хорошую ориентацию волокон и плотную укладку без разрушения отдельных волокон. [28]
В процессе такого разрушения распространение усталостной трещины может происходить в результате: 1) разрушения полимерной матрицы; 2) отслоения на границе раздела волокно - полимерная матрица; 3) разрушения отдельных волокон; 4) расслоения. [29]
При высоких объемных долях волокон развитие разрушения на микроструктурном уровне сопровождается разрушением. В этих случаях развитие процесса разрушения еще более чувствительно к состоянию границ раздела волокон и матрицы; например, при наличии пор на границах разрушение отдельных волокон может не приводить к окончательному разрушению материала, в то же время при наличии прочной связи разрушение отдельных волокон приводит к развитию макроразрушения композита. [30]
Страницы: 1 2 3