Разорванное волокно

Cтраница 2

Совпадение значения прочности, полученной Томасом, с подсчитанной выше величиной напряжения на коротких участках волокон, окружающих разорванное волокно, по-видимому, случайно. Однако это иллюстрирует значение прочности очень коротких отрезков волокон для прочности композиционных материалов. Кроме того, как уже говорилось выше, у коротких волокон имеется тенденция к ослаблению зависимости прочности от длины. [16]

Гребенные угары, обычно относящиеся к гребенным очесам; очески, снятые с цилиндров машины после кардочесания и гребнечесания, разорванные волокна, отделенные в процессе вытягивания; обрезки ленты или ровницы; пух с машины, спутанную пряжу и другие угары от пряжи; пряжу и волокна, полученные в результате расщипывания лоскута. [17]

С одной стороны, волокна отклоняли трещины и тормозили их рост, а с другой - усталостные трещины могли зарождаться внутри композита около разорванных волокон и у концов волокон. Бэйкер [3, 5] показал, что для композитов алюминия с нержавеющей сталью усталостная прочность при знакопеременном изгибе имеет максимум при некоторой средней температуре соединения ( - 510 С) и уменьшается у образцов, полученных при более высоких или низких температурах. [18]

Один из них состоит в том, что невозможно воспроизвести в целом опытном образце то же самое поле напряжений, которое существует и в композите, например вблизи концов разорванного волокна. Другой недостаток состоит в том, что неизвестно влияние связи или границы раздела между волокнами и матрицей, которая может изменить кажущиеся свойства матрицы. [19]

То, что большая часть жизни композита в условиях усталости затрачивается на рост усталостных трещин, подсказывает три возможности улучшения усталостной прочности композита: ( 1) создание препятствий зарождению трещин на свободных поверхностях, ( 2) устранение разорванных волокон и ( 3) контроль роста трещин. Первая представляет собой такую же проблему, как и для металлов, здесь не возникает никаких новых серьезных задач. Две последние, по-видимому, являются потенциальными возможностями для наибольшего увеличения усталостной прочности. [20]

Предельные состояния стеклопластика по разрушению как композитного армированного материала следует рассматривать при продольном растяжении в свете статистических представлений о последовательном разрыве стекловолокон на участки минимальной длины, зависящем от сочетания характеристик прочности волокон и сдвиговой прочности матрицы, а также возможных процессов релаксации напряжений у концов разорванных волокон и роста трещин в матрице. Для образования магистральной трещины макроразрушения необходимо в зоне напрягаемого объема протяженностью порядка двух минимальных длин разорванных волокон сосредоточение числа разрывов и сопутствующих микротрещин, достаточных для быстрого развития макроразрушения при максимальном значении достигнутой нагрузки. [21]

Главные результаты отмеченных ранних исследований состоят вкратце в следующем: ( 1) армирование волокнами может значительно повысить прочность металлов при усталостном нагруже-нии, ( 2) свойства поверхностей раздела, а также свойства обоих компонентов влияют на усталостную прочность композита, ( 3) трещины усталости могут зарождаться внутри композита у разорванных волокон или около концов волокон, ( 4) волокнистые композиты относительно нечувствительны к поверхностным дефектам и ( 5) волокна могут мешать росту усталостных трещин или останавливать его. [22]

Разрушение при статическом растяжении однонаправленного образца, изготовленного мокрой укладкой высокомодульных поверхностно обработанных волокон в эпоксидную смолу Шелл Эпикот 828 / MNA / BDMA. [23]

При статическом растяжении эти разрушения воздействуют на матрицу и на окружающие волокна в виде небольшого увеличения нагрузки. При усталостном нагружении разорванное волокно инициирует трещину в матрице, которая в свою очередь влияет на окружающие волокна при повторяющихся нагрузках. При высоких уровнях напряжений достаточно воздействия лишь на небольшую группу связанных волокон, чтобы произошло мгновенное статическое разрушение всего образца. [24]

Это поведение бумаги формально аналогично разрушению на молекулярном уровне монолитных полимерных материалов, в частности самих волокон. Соотношение между количеством нарушенных контактов и количеством разорванных волокон должно в этом случае определяться удельной прочностью связей между волокнами и удельной прочностью самих волокон. Действительно, анализ показывает [15], что число разорванных волокон при разрушении сухой бумаги достигает 75 % от общего их числа. [25]

На усталостную прочность армированных волокнами металлов влияют как прочность сцепления на границе раздела, так и микроструктура поверхности раздела. В первом случае трещины продольного и поперечного сдвига растут из разорванного волокна в металлическую матрицу, а в последнем случае происходит разрушение поверхности раздела ( расщепление отрывом), по мере того как трещина приближается к волокнам. Необходимо лишь знать относительные величины прочности сцепления на границе раздела и прочности матрицы, а это можно без затруднений определить металлографическими, рентгенографическими или фрактографическими методами, наблюдая места расположения усталостных трещин сдвига. [26]

Схематическая диаграмма, изображающая изменение разрушающего напряжения а в зависимости от длины с наибольшей трещины, существующей в теле. [27]

В настоящем изложении следует, однако, отметить, что не все формы дефектов с необходимостью вызывают уменьшение прочности композита. Если критическая длина трещины соответствует нескольким расстояниям между волокнами, группа в несколько разорванных волокон будет неспособна вызвать разрушение при значительно сниженном уровне напряжений. Как будет видно ниже, можно рассчитать теоретические коэффициенты концентрации напряжений, связанные с конкретным расположением разорванных волокон, и можно предположить, что данная концентрация напряжений будет в известной степени снижать прочность композита. Но это произойдет лишь в случае, если не существует возможности локального течения, расслаивания или для других форм релаксации напряжений вблизи дефекта. [28]

При изучении плоскости разрыва отливок бумаги, изготовленных из неразмолотых волокон, установлено, что разрыв наблюдался примерно только у 7з всех волокон, так как возникающие при этом напряжения нарушают в основном относительно слабые силы связи. В плоскости же разрыва отливок бумаги, изготовленных из размолотой целлюлозы, число разорванных волокон достигло 3 / 4 от общего количества волокон, находящихся в поперечном сечении испытуемой полоски бумаги. Это свидетельствует о том, что при испытании бумаги на разрыв с увеличением межволоконных связей возрастает роль влияния на прочность бумаги прочности самих волокон, из которых она изготовлена. Чем больше на волокнах трещин, тем вероятнее разрыв волокон из-за возникающих у этих трещин перенапряжений, величина которых может превысить среднее напряжение в бумаге. Этим объясняется факт относительно большего разрыва в бумаге волокон сульфитной целлюлозы по сравнению с разрывом при всех прочих равных условиях волокон сульфатной целлюлозы. [29]

При изучении плоскости разрыва отливок бумаги, изготовленных из неразмолотых волокон, установлено, что разрыв наблюдался примерно только у 7з всех волокон, так как возникающие при этом напряжения нарушают в основном относительно слабые силы связи. В плоскости же разрыва отливок бумаги, изготовленных из размолотой целлюлозы, число разорванных волокон достигло 3А от общего количества волокон, находящихся в поперечном сечении испытуемой полоски бумаги. Это свидетельствует о том, что при испытании бумаги на разрыв с увеличением межволоконных связей возрастает роль влияния на прочность бумаги прочности самих волокон, из которых она изготовлена. Чем больше на волокнах трещин, тем вероятнее разрыв волокон из-за возникающих у этих трещин перенапряжений, величина которых может превысить среднее напряжение в бумаге. Этим объясняется факт относительно большего разрыва в бумаге волокон сульфитной целлюлозы по сравнению с разрывом при всех прочих равных условиях волокон сульфатной целлюлозы. [30]

Страницы: 1 2 3 4