химический каталог




Углеродные волокна

Автор С.Симамура

Сц Ci$ С\в

^23

ГЦ.

В общем случае, т. е. для анизотропных материалов, описываемых уравнением (5.4), симметрия отсутствует. Однако, как показано на рис. 5.3, в однонаправленных армированных материалах и анизотропных материалах, армированных равным количеством волокон в двух взаимно перпендикулярных направлениях, существует симметрия. Например, при повороте квадрата на рис. 5.3, а на 180° вокруг оси, перпендикулярной плоскости рисунка, а на рис. 5.3, б — вокруг той же оси на 90 и 180° имеем ту же анизотропию, что и в исходных прямоугольных координатах. При этом число независимых упругих постоянных в этих двух случаях будет равно соответственно 13 и 6. Для изотропного материала имеются только две независимые упругие постоянные. Упругие постоянные армированных волокнами материалов могут существенно изменяться при изменении не только содержания волокон, но и их ориентации. Это означает, что средством регулирования упругих (и прочностных) свойств может служить варьирование содержания и ориентации волокон.

Е22 —Пг-

Деформационное поведение анизотропных материалов значительно отличается от деформационного поведения изотропных материалов. Для простоты рассмотрим плоское напряженное состояние с одноосной схемой армирования (рис. 5.3, а). Обозначив ось координат в направлении армирующих волокон через 1, а ось координат, перпендикулярную к направлению ориентации волокон, через 2, имеем следующую формулу зависимости напряжение - деформация при упругом деформировании:

СИ 0 "] Го,,сп с22 0 аи (5.5)

(5.6)

С 22~

О 0 са\ |_т,г_ Здесь с, [, Ci 2 и т. д. - компоненты податливости. Если обозначить через Е -модуль упругости, е - коэффициент Пуассона, G — модуль сдвига, то можно написать

1 *1S "21 '

ж С ч = Ег Е2

1 1

Е2 Сев = G12

Теперь компоненты деформации, возникающей под действием одноосного напряжения растяжения ау t, имеют вид

Е,,=СП<ГП , ег2 = сиап , 7I2=0 (5.7)

Следовательно, если прикладывать растягивающую нагрузку вдоль армирующих волокон, то плоский материал наряду с деформированием в направлении приложения нагрузки будет сжиматься в перпендикулярном направлении. Материал будет деформироваться аналогично, если прикладывать нагрузку в направлении оси 2 (рис. 5.3, а). Сдвиговые напряжения будут вызывать только сдвиговые деформации. Тогда деформация плоского материала будет такой же, как изотропного материала.

Рассмотрим условия приложения нагрузки вдоль оси х под углом в к направлению армирующих волокон (рис. 5.3, д). Тогда, заменяя в

184 ' Глава 5

5.1.5. Анизотропия прочностных свойств армированных пластиков

7 +

XiXi Х%Х% Х$ XiX/ \ Xi или условия тензорного многочлена

Xs

Однонаправленный материал. Если известно распределение напряжений в элементах конструкций, то для расчета их прочности необходимо знать прочность исходного материала. Обычно материал в изделии находится в сложном напряженном состоянии. Поэтому для расчета прочности конструкции необходимо знать не только его прочность при таких простых случаях напряженного состояния, как растяжение или сжатие, но и прочность при сложном напряженном состоянии, которая является функцией компонент напряжений. Для изотропных материалов широко используются, например, критерии Мизеса, критерии Треска и I. д. Для анизотропных материалов, таких, как однонаправленные волокнистые пластики, используют, например, условия Хофмана [3] :

°.°г . / 1 1 V . / 1

(5.12)

XiX/ XiXi'

h2Fata=l (5.13)

1

X/

Xt', [4] :

x;-w)a

Применяют также и другие прочностные критерии. В уравнениях (5.12) и (5.13) величины Oi и аг - компоненты напряжений соответственно вдоль и поперек ориентации волокон; Xt и Xt ' — соответственно прочность при растяжении и прочность при сжатии вдоль ориентации волокон, а Х2 и Х^' — те же характеристики в направлении, перпендикулярном к армирующим волокнам; Х6 - сдвиговая прочность на границе волокно — матрица. Величину Ft г в уравнении (5.13) определяют экспериментально как результат суперпозиции напряжений ох и аг при изменении их величин.

На рис. 5.7 и 5.8 приведены экспериментальные значения прочности однонаправленных эпоксидных пластиков, армированных волокнами Кевлар и утлеродными волокнами, в сравнении с кривыми, рассчитанными по уравнениям (5.12) и (5.13). Экспериментальные данные определяли при растяжении трубчатых образцов (полученных методом намотки) вдоль оси образцов, при внутреннем давлении и кручении. Объемное содержание волокон составляло приблизительно 60% [6] . Данные на рис. 5.7 соответствуют сложному напряженному состоянию, полученному путем комбинации напряжения о2, направленного вдоль оси волокон, и сдвигового напряжения т, 2 • Сложное напряженное состояние (см. рис. 5.8) получается в результате суперпозиции напряжения Oi вдоль оси образца (параллельно ориентации волокон) и напряжения ог, направленного под углом 90° к армирующим волокнам. Характеристики сложного напряженного состояния, возникающего при

страница 48
< 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
получить валютный сертификат в мурманске
гофра выхлопной системы бмв
лучшие курсы по ландшафтному дизайну в москве
контейнер для мусора для дачи

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
(06.12.2016)