На главную

Решебник методичек Тарга С.М. 1988, 1989, 1983 и 1982 годов по теоретической механике для студентов-заочников.

Статья по теме: Упругости композита

Предметная область: материаловедение, композиционные материалы, металлы, стали, покрытия, деформации, обработка

Скачать полный текст

Фокин А. Г., Шермергор Т. Д., Эффективные модули упругости композита, составленного из анизотропных слоев, Мех. полим., № 3 (1975).[1, С.60]

Анализ строгих теоретических моделей показал, что модуль упругости композита должен находиться в пределах между максимальной и минимальной границами. В работе [51] с использованием теорем об энергии деформации показано, что модуль композита должен находиться внутри интервала, определяемого неравенствами[4, С.29]

Главная задача микромеханики — связать эффективные модули упругости композита со свойствами его компонентов (фаз). 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. В настоящем разделе приводятся некоторые основные результаты, полученные[1, С.67]

При введении 1,5% (от массы полимера) Н-силана в типичную систему на основе каучука SBR и двуокиси кремния прочность и модуль упругости композита при растяжении возрастают (табл. 27). Кроме того, разогрев материала при повторном изгибании снижается примерно на 21 °С, а показатель износа на шоссе (HAF Black-100) значительно улучшается по сравнению с системой, не содержащей силана. Это свидетельствует о том, что свойства полученного композита аналогичны свойствам лучших систем, армированных сажей.[3, С.176]

Как и следует из теоретических предположений, дисперсная фаза увеличивает энергию разрушения хрупкого материала, причем в наибольшей степени при дисперсии частиц большого размера. Модуль упругости композита обычно определяется упругими свойствами составляющих его фаз. Когда существует либо большое различие в термическом расширении отдельных фаз, либо фазы плохо соединены друг с другом, модуль упругости композита значительно ниже предсказанного теорией из-за возникновения либо трещин в процессе изготовления, либо дефектов типа пор (псевдопор) в процессе приложения напряжений. Для получения высокой прочности необходимы большая энергия разрушения и высокий модуль упругости.[4, С.12]

Из механических свойств композитов с дисперсными частицами наиболее широко изучен и обсужден модуль упругости [23, 34, 44]. Сравнение теоретических моделей с экспериментальными данными показало, что модуль упругости композита Ес и другие упругие постоянные можно вычислить с большой точностью, «ели известны упругие свойства матричной фазы (обозначаемые индексом т) и дисперсной фазы (обозначаемые индексом р), а также объемное содержание дисперсных частиц Fp. В общем случае дисперсная фаза либо уменьшает, либо увеличивает модуль упругости матричной фазы в зависимости от того, будет ли модуль дисперсных частиц меньше или соответственно больше модуля упругости матрицы.[4, С.29]

Рассматривается композиционный материал, состоящий из произвольно расположенных однородных фаз произвольной формы. В случае анизотропных фаз предполагается, что оси анизотропии каждого компонента направлены одинаково. При заданном макроскопическом нагружении композита напряжения и деформации в нем являются сложными функциями объемных долей V{, характера распределения, формы и упругих характеристик компонентов. В этом разделе предлагаются зависимости, связывающие эффективные модули упругости композита с характеристиками его составных частей для осредненного напряженного и деформированного состояния в пределах каждой фазы. Хотя все вычисления справедливы для произвольного числа компонентов, здесь они проводятся для двухфазного ком-пвзита.[1, С.68]

Рис. 10. Отношение/1модулей упругости композита и матрицы в зависимости «т объемного содержания песка, рассеянного в эпоксидной матрице.[4, С.32]

Очевидно, что насыщенный неорганофункциональный силан (I) не ^пригоден как аппрет в наполненной EPDM системе, вулканизованной серой (табл. 24), вследствие отсутствия реакционной способности по отношению к двойным связям или аллильным водоро-дам, присутствующим в этилевпропилендиеновом каучуке. Амино-содержащий D-силан и меркаптосодержащий Н-силан способны участвовать в процессе отверждения в значительно большей степени, чем В-силан, содержащий двойные связи. Улучшение прочностных свойств и модуля упругости композита происходит благодаря тому, что на поверхности раздела присутствуют группы, химически активные по отношению к каучуку.[3, С.170]

Заметим, что уровень усадочных напряжений для обеих рассмотренных схем армирования (рис. 7.5) более чем достаточен для того, чтобы вызвать в большом объеме матрицы пластические деформации. На рис. 7.16 для схем армирования композита [0°] и [0°/90°] показаны границы между областью упругих свойств матрицы и областью, где еще до воздействия на материал механической нагрузки превышен предел текучести. Как и для композитов с металлической матрицей, эти усадочные напряжения могут вызвать различия между начальными модулями упругости композита при растяжении и сжатии. Однако поскольку было сделано предположение, что в матрице не наблюдается гистерезиса, такие различия в начальных модулях материала на рис. 7.13, 7.14 не обнаружены.[5, С.282]

В заключение отметим, что прочность связи может существенно влиять на прочность композитов с частицами. В композитных системах с ост ;> ар, к которым относятся все системы полимер — неорганические частицы, последние испытывают сжатие при охлаждении ниже температуры их изготовления, что помогает нести приложенную силу при низком уровне напряжений независимо от степени связи по поверхностям раздела. При более высоких уровнях напряжений у каждой частицы со слабыми связями по поверхностям раздела образуются псевдопоры, которые существенно уменьшают модуль упругости композита. Таким образом, оптимальная прочность композита может быть получена при достаточно прочной связи между поверхностями раздела двух фаз. Подход механики разрушения также подтверждает, что в тех случаях, когда не представляется возможным получить прочные связи по поверхностям раздела и ат > <хр, более высокая температура изготовления будет увеличивать уровень напряжений, при котором образуются псевдопоры, повышая таким образом прочность этих композитов. Как будет показано ниже, остаточные напряжения, возникающие вследствие различных термических расширений, могут быть также и вредными, особенно для композитов с ^дисперсными частицами большого размера.[4, С.52]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



В ПОМОЩЬ ВСЕМ СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборников Яблонского, Мещерского, Тарга С.М., Кепе. Решение любых задач по материаловедению, термодинамике, метрологии, термеху, химии, высшей математике, строймеху, сопромату, электротехнике, ТОЭ, физике и другим предметам на заказ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Браутман Л.N. Механика композиционных материалов Том 2, 1978, 568 с.
2. Браутман Л.N. Поверхности раздела в металлических композитах Том 1, 1978, 440 с.
3. Браутман Л.N. Поверхности раздела в полимерных композитах Том 6, 1978, 296 с.
4. Браутман Л.N. Разрушение и усталость Том 5, 1978, 488 с.
5. Геракович К.N. Неупругие свойства композиционных материалов, 1978, 296 с.
6. Фудзии Т.N. Механика разрушения композиционных материалов, 1982, 232 с.
7. Алфутов Н.А. Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов, 1984, 264 с.
8. Кулак М.И. Фрактальная механика материалов, 2002, 305 с.
9. Победря Б.Е. Механика композиционных материалов, 1984, 336 с.

На главную