химический каталог




Углеродные волокна

Автор С.Симамура

чности материала, согласно формуле (5.1). Так как компоненты нап12-. 682

178

Глава 5

Расчеты характеристик углекомпозитов

179

Л

Рис. 5.1. Иллюстрация анизотропии механических свойств.

ряжений внутри тела могут изменяться различным образом, в изотропном материале, механические свойства которого одинаковы во всех направлениях, невозможно достичь эффективности реализации прочности материала, равной единице. Однако если использовать материал с заданной анизотропией механических свойств, отвечающей распределению напряжений, то можно приблизиться к максимальной эффективности реализации прочности материала. Для придания материалу такой анизотропии, при его армировании волокнами можно изменять содержание и направление ориентации волокон. Изменяя прочность армированных волокнами материалов в соответствии с условиями их эксплуатации, можно получать элементы конструкций и изделия, в которых реализация прочности материалов будет оптимальной.

5.1.2. Анизотропия и деформируемость

Если исследовать деформирование твердого тела на макроскопическом уровне, то почти всегда можно выделить три основных типа деформаций: упругую, пластическую и вязкоупругую. Эти типы деформаций можно выразить формулой, отражающей функциональную связь между напряжением и деформацией. В общем виде ее можно записать как

«=/(«•. t, Т) (5.2)

где е - тензор деформаций, а — тензор напряжений, t - время, Г - температура. Строго говоря, три независимые переменные уравнения (5.2) могут характеризовать все три типа деформаций. Каждая из этих переменных может описывать как линейную, так и нелинейную деформацию. Поскольку анизотропный характер деформирования возникает в результате сочетания линейных и нелинейных деформаций, ясно, что анизотропия деформируемости материала может быть весьма разнообразной (рис. 5.2).

Причиной анизотропного поведения материала является анизотропия его структуры, которая возникает вследствие: 1) начальной анизотропии материала (анизотропия в структуре материала имеется с самого начала деформирования); 2) анизотропии деформирования материала (до начала деформирования структура материала макроскопически изотропна, но при деформировании начинает проявляться анизотропия).

Отметим, что материал, армированный волокнами в определенном направлении, соответствует первому из двух случаев анизотропии.

5.1.3. Понятия анизотропии и изотропности

Представим себе, что из различных участков одного и того же материала вырезаны произвольно ориентированные образцы. Если такие образцы при испытании будут характеризоваться различными деформационно-прочностными свойствами, то материал обладает анизотропией механических свойств. И наоборот, если все образцы при испытании характеризуются одними и теми же свойствами, то такой материал называют изотропным. Другими словами, под изотропностью понимают неизменность механических свойств материала по отношению к параллельному переносу системы координат, ее вращению или зеркальному отображению. Если из блочного материала вырезать образцы только лишь в одном направлении и провести их испытания на растяжение и сжатие, то из различия полученных экспериментальных значений нельзя сделать вывод о том, обладает материал анизотропией механических свойств или он изотропен. Как следует из определения изотропности механических свойств, материал изотропен только при соблюдении указанных выше условий. Все материалы, которые не удовлетворяют условиям изотропности, анизотропны.

5.1.4. Анизотропия упругих свойств

На первом этапе расчета прочности тел или элементов конструкций необходимо проанализировать их деформационно-прочностное поведение. Для этого следует использовать структурное уравнение, описывающее деформационное поведение материала. Использование полного уравнения анизотропного материала затруднительно. Поэтому здесь мы

180

Глава 5

Расчеты характеристик углекомпозитов

рассмотрим сравнительно простой случай анизотропии упругой деформации. Кроме того, мы не будем учитывать влияния на упругие свойства температуры и времени.

Рассмотрим физическое тело в трехмерной системе декартовых координат и введем по девять компонент для тензоров напряжений и деформации. Если использовать обобщенный закон Гука, то тензор напряжений Оц и тензор деформации е^- связываются между собой через тензор четвертого порядка Сщ\

°ц=сцн*ы (5'3)

С\% С2г С23 Сц Сг$ С25 Cis С-23 СЗЗ С-34 C3S Си

?22

?33

Гз1

.721Здесь тензор с^щ содержит 81 компоненту. Если учесть равенство сопряженных сдвиговых напряжений и деформаций, то получим по шесть независимых компонент для тензоров напряжений и деформации. Тогда тензор Сщ выражается с помощью 36 компонент. Если учесть существование потенциала упругих сил, то из 36 компонент тензора с^щ независимыми будут только 21 компонента. С их помощью зависимость напряжение - деформация для анизотропного упругого тела можно выразить в матричном виде:

(5.4)

Сц Сц Сц Сц С45 С46 С,5 C2S С35 С45 С55 СБЕ

Сц Сц С}2

страница 47
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80

Скачать книгу "Углеродные волокна" (2.73Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
excel обучение москва
Stuhrling Original 622.3346F1
Кликайте на объявление KNS, закажите с промокодом "Галактика" - планшеты купить - кредит онлайн по всей России и не выходя из дома!
обувница с сидением

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)