Cтраница 3
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. [31]
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. [32]
Микромеханизмы разрушения и сопутствующие им эффекты при испытании композиционного материала на длительную прочность. Развитие разрушения исследуемых композитов на микроструктурном уровне, как правило, начинается с разрывов отдельных волокон. В данном случае эти эффекты непосредственно не рассматриваются и не моделируются на ЭВМ, как в работах [136, 138], но предполагается, что их действие может приводить к разупрочнению волокон и снижению прочности их связи с матрицей с течением времени. В силу разброса прочностных свойств волокон разрушение отдельных волокон в композите может происходить уже в процессе приложения нагрузки. Разрывы отдельных волокон вызывают концентрацию напряжений в локальных областях композита, и дальнейшее развитие разрушения в материале, находящемся под действием постоянной растягивающей нагрузки, в большей степени связано с процессами, развивающимися в этих дефектных областях, в частности с уменьшением несущей способности концевых участков разрушившихся волокон по мере релаксации касательных напряжений в матрице или с развитием процессов отслоения разрушившихся волокон от матрицы. [33]
Исследование процессов разрушения в технологических задачах обработки металлов давлением, как правило, ограничивается анализом напряженного и деформированного состояния в обрабатываемом материале и применением тех или иных критериев разрушения. Но такое решение проблемы оказывается явно недостаточным, когда обрабатываемый материал является существенно неоднородным, содержащим компоненты, которые в силу статистического распределения их прочностных свойств могут разрушаться уже на ранних стадиях формоизменения. В частности, как было показано, деформирование композитов может сопровождаться накоплением повреждений на микроструктурном уровне в виде разрывов отдельных волокон. В зависимости от объемных долей волокон, от прочности связи между компонентами, от скорости деформирования [179] разрушение отдельных волокон может или вызывать, или не вызывать окончательное разрушение материала. [34]
Прочность материала не является некоторой функцией, усредненной по всему испытуемому сечению, как, например, упругая податливость. Прочность скорее является функцией точки и может быть определена как среднее напряжение в наиболее слабой точке поперечного сечения, которое вызывает разрушение материала. Обычно прочность материала определяется напряжением, рассчитанным по первоначальному поперечному сечению ( техническое напряжение), а не напряжением, рассчитанным по площади в данный момент. В случае статических растягивающих напряжений критерий разрушения прост и определяется наиболее высоким или предельным растягивающим напряжением по первоначальному сечению, которое может выдержать материал образца. Для высокомодульных композиций с металлической матрицей этим разрушением заканчивается четвертая стадия деформации, как описано в предыдущем разделе. В результате, по мере того как нагрузка увеличивается, несущая способность снижается вследствие разрушения отдельных волокон. [35]
Этот показатель особенно снижается при увеличении диаметра волокна и повышении относительной влажности воздуха. Так, стеклонить из волокна диаметром 5 мк примерно в 15 раз устойчивее нити из волокна диаметром 10 мк. При повышении относительной влажности воздуха с 57 до 90 % снижается ее устойчивость более чем в пять раз. Устойчивость стеклонити к многократным изгибающим усилиям при одновременном воздействии растягивающих усилий резко снижается. Так, при одновременных растягивающих усилиях, равных 15 % разрывной прочности стеклонити ( диаметр волокна 6 мк), и изгибающих усилиях нить теряет способность сопротивляться изгибающим воздействиям, происходит разрушение отдельных волокон, образование ворса и повышается обрывность нити в процессе текстильной переработки. [36]