Структура - композиционный материал
Cтраница 4
Для распространенных типов полимерных композиционных материалов различной структуры было произведено сопоставление отношений пределов прочности и скоростей ультразвука в широком интервале углов по отношению осей структурной симметрии. Основные результаты этого сопоставления приведены в таблице 4.11. Анализ таблицы свидетельствует о том, что значения ра для различных углов в значительной степени зависят от типа структуры композиционного материала. [46]
Во-первых, путем пластической деформации или в случае полимеров холодной вытяжкой и, во-вторых, путем изменения формы структурных элементов, так как это происходит, например, при деформации стальной пружины. Поскольку ни ПС, ни ПММА сами по себе не способны к значительным неупругим деформациям при комнатной температуре, разумно предположить, что они деформируются в структуре композиционного материала вследствие эффекта изменения формы структурных элементов. Это подтверждается данными электронной микроскопии, согласно которым ПС или ПММА фаза в материале образует высокодисперсную ажурную структуру, способную деформироваться благодаря эффекту формы без заметной ориентации макромолекул, а также данными ИК-спектроскопии. ПС в материале, что свидетельствует об отсутствии его молекулярной ориентации. [47]
В теоретическом плане это связано с тем, что такие системы являются удобной модельной средой для описания эффективных характеристик материалов в рамках различных теоретических подходов, в том числе и методами теории перколяции. В данной главе на основе теории фракталов развивается более общий подход, позволяющий исследовать влияние процессов структурообразования на механические свойства композиционных материалов. Фрактальный подход к описанию структуры композиционных материалов дает возможность последовательно усложнять строение и набор рассматриваемых структур, что позволит позже перейти к описанию свойств таких сложных биокомпозитов, как натуральная древесина, древесно - полимерные композиционные материалы. [48]
Другой тенденцией является создание аппаратов из конструкционных композиционных пластмасс и в первую очередь - из фо-алита и стеклопластиков. Последние благодаря своим более высоким физико-механическим характеристикам, коррозионной стойкости и теплостойкости используются все чаще. При создании оболочек ( корпусов) химических аппаратов возможно формирование двух принципиально отличных структур композиционных материалов. [49]
В традиционных моделях и методах расчетов композиционных конструкций при статических и длинноволновых воздействиях [4, 24, 94, 95, 129] композиционный материал, как правило, рассматривается осредненно однородным анизотропным материалом с эффективными ( интегральными) модулями упругости. Для задач нестационарной динамики при импульсных и ударных воздействиях такой подход имеет ограниченные рамки применимости. При моделировании волновых процессов с короткими волнами необходимо более детально и согласованно учитывать особенности структуры композиционного материала, динамические характеристики каждой его компоненты, включая возможность разрушения типа расслоений в связующем и обрывов волокон. [50]
При действии агрессивных сред на связующее - полимерную основу композиционных материалов - протекают реакции окисления, гидролиза, дегидратации и др., которые, однако, характеризуются своими особенностями, обусловленными гетерогенностью системы. Разрушение начинается с поверхности раздела полимер - наполнитель вследствие ухудшения их адгезионных свойств, ослабления и нарушения связи между ними. Агрессивная среда может способствовать также вымыванию полимерного связующего. Оба процесса приводят к нарушению структуры композиционного материала. Кроме того, наполнитель ( например, стеклянное волокно) и связующее имеют различные термические коэффициенты расширения, поэтому при нагревании изменяются внутренние напряжения, образуются пустоты, поры, трещины и другие дефекты и облегчается диффузия среды в композиционный материал, ускоряется его разрушение. [51]
Поскольку свойства композитов изучены недостаточно, трудно говорить об обоснованных методиках ускоренных ресурсных испытаний. Образцы из композитов обычно очень дороги, так что разработчики предоставляют их в количестве, совершенно недостаточном для обоснованных статистических выводов. Таким образом, для современных композиционных материалов развитие структурных подходов более актуально, чем для традиционных материалов. К тому же, элементами структуры композиционных материалов служат волокна, прослойки матрицы, границы раздела матрица-волокно, механические свойства которых могут быть исследованы относительно легко. [52]
При действии агрессивных сред на связующее - полимерную основу композиционных материалов - протекают реакции окисления, гидролиза, дегидратации и др., которые, однако, характеризуются своими особенностями, обусловленными гетерогенностью системы. Разрушение начинается с поверхности раздела полимер - наполнитель вследствие ухудшения их адгезионных свойств, ослабления и нарушения связи между ними. Агрессивная среда может способствовать также вымыванию полимерного связующего. Оба процесса приводят к нарушению структуры композиционного материала. Кроме того, наполнитель ( например, стеклянное волокно) и связующее имеют различные термические коэффициенты расширения, поэтому при агревании изменяются внутренние напряжения, образуются пустоты, поры, трещины и другие дефекты и облегчается диффузия среды в композиционный материал, ускоряется его разрушение. [53]
Кнопофф и Хадсон [84] исследовали распространение плоских волн в среде со случайными неоднородностями. Мок [112] построил модель, описывающую рассеяние волн, распространяющихся нормально к волокнам, в материале, состоящем из упругих волокон и связующего, и установил возможность существования диссипации энергии при динамическом нагружении композиционных материалов. Кристенсен [48] и МакКой [105] изучили затухание волновых процессов, связанное с рассеянием и с нерегулярностью структуры композиционных материалов. [54]
 |
К проектированию стержня из эпоксидного композиционного материала ( обозначения 11. Р 63 тс. I 389 см. [55] |
Другими словами, оптимальное решение лежит на границе всех ограничений. На рисунке точки соответствуют металлическим элементам. Масса узлов соединений не учитывается. При уменьшении длины стержня роль осевого модуля снижается, соответственно возрастает влияние предела прочности при сжатии, и более эффективным оказывается боропластик, имеющий очень высокий предел прочности при сжатии. Это обстоятельство является важной отличительной чертой процесса проектирования элементов ферменных конструкций из композиционных материалов. В результате анализа геометрических параметров и нагрузок выбирают тип и структуру композиционного материала, оптимального для заданных условий эксплуатации. В табл. 3 для сравнения приведена масса двух стержней различной длины и из различных материалов. Изменение длины стержня полностью меняет порядок расположения материалов по степени эффективности. [56]
Страницы: 1 2 3 4