Направлению основного

I — нагрузка, действующая в направлении ориентации волокон, ои — = 2880 кГ/имг, 2 — нагрузка, действующая под углом 15° к направлению ориентации волокон, ац = 2500 кГ/см1; 3 — нагрузка, действующая под углом 30° к направлению ориентации волокон, аи = 2150 кГ/см2; 4 — нагрузка, действующая под углом 45° к направлению ориентации волокон, а„ = = 1780 кГ/смг

стиц наполнителя представляют собой стержни эквивалентного диаметра Я. Рассмотрим распределение температуры неоднородного тела горя постоянном среднем продольном тепловом потоке. Поскольку теплопроводность составляющих компонентов различна, температурное поле в ячейке будет двоякопериодической функцией переменных. Так как сложность реализации решения такой задачи очевидна, то рационально допустить, что имеем выравненное температурное поле с изотермическими поверхностями, перпендикулярными направлению ориентации наполнителя. Отсюда при постоянном продольном тепловом потоке функция температуры линейно зависит от координаты х, т. е.

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:

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:

для полиэфирных листовых пресс-композиций с хаотическим в плоскости распределением стеклянных волокон длиной около 50 мм (препрегов), формула (2.10) при т] = '/з дает удовлетворительное согласие с экспериментальными данными. Для композиций с хаотическим в плоскости распределением волокон с длиной менее /с можно ожидать очень слабый усиливающий эффект. Поэтому полиэфирные пресс-композиции, содержащие стеклянные волокна длиной около 6 мм (премиксы), обладают прочностью, незначительно превышающей прочность отвержденной полиэфирной смолы [58]. Более сложный способ расчета прочности композиций с хаотическим распределением волокон предложил Лис [59]. Он исходил из уравнений Стоуэлла и Лью [60], которые позволяют определять прочность однонаправленных волокнистых композиционных материалов в зависимости от направления ориентации с учетом разрушения по максимальным напряжениям. На рис. 2.39 показаны различные соотношения между направлением действующей силы и ориентацией волокон в композиционном материале, позволяющие наглядно представить особенности разрушения материала. Если действующее напряжение совпадает с ориентацией волокон или наблюдается малый угол Q между ними, то разрушение материала определяется растягивающими напряжениями в волокнах. При большем угле 9 резко увеличиваются сдвиговые напряжения в матрице и по границе раздела волокно —матрица, а растягивающие напряжения в волокнах снижаются, что приводит к изменению характера разрушения от разрыва волокон к разрушению при сдвиге по границе раздела фаз или по матрице. Если or е—разрушающее напряжение однонаправленного волокнистого композиционного материала под углом 0 к направлению ориентации волокон, ас и at — продольная и трансверсальная прочности

В однонаправленных композиционных материалах с бесконечными волокнами сдвиговая прочность в плоскостях, параллельных плоскости ориентации волокон, очень мала, если не предпринимаются специальные меры для резкого повышения прочности сцепления волокон с матрицей. Однако даже при обработке поверхности волокон сдвиговая прочность материалов в плоскости ориентации волокон равна сдвиговой прочности пластичной матрицы. С этой точки зрения одним из важнейших особенностей композиций с короткими волокнами является то, что в них трудно или экономически нецелесообразно добиваться полной ориентации волокон, и поэтому в материалах даже с хорошо ориентированными волокнами имеется большое число волокон, расположенных под некоторым углом к направлению ориентации. Эти волокна затрудняют сдвиговые деформации в плоскости ориентации и повышают сдвиговую прочность материала. Они также увеличивают его трансверсальную прочность при растяжении и уменьшают тенденцию к смещению волокон вдоль действующих или возникающих растягивающих усилий [64].

Энергия разрушения при росте трещины перпендикулярно направлению ориентации волокон обычно не чувствительна к выбору полимерной матрицы. Введение эластификаторов хотя и повышает величину ур, однако это повышение незначительно при малом его количестве [28]. По вязкости разрушения очень хрупкие стекла, армированные углеродными волокнами, мало отличаются от материалов на основе пластичных полимеров ,[18]. Однако, как было показано Баркером [190], ударная вязкость по Шар-пи ряда композиционных материалов на основе различных углеродных волокон и различных полимерных матриц резко зависит от температуры испытаний. На кривых температурной зависимости Y.F композиционных материалов в области Тс матрицы наблюдается максимум, значительно более резко выраженный, чем для ненаполненных матриц. Очевидно, что резкое возрастание YF композиционных материалов не может быть обусловлено только возрастанием энергии разрушения полимерной матрицы при ее TCJ а связано с изменением адгезионной прочности сцепления фаз.

В рассматриваемом случае волокна располагаются параллельно друг другу, поэтому в любом сечении, перпендикулярном направлению ориентации волокон, доля волокна и доля матрицы будут одними и теми же. Следовательно, эти доли площади являются также и объемными долями волокон и матрицы, и предыдущее уравнение можно записать в виде:

в предыдущем разделе, и взаимосвязь между ними является более сложной. Так, для характеристики тонкого слоя однонаправленного волокнита необходимо знать четыре константы [17], такие, как модули Юнга в продольном и поперечном направлении, модуль сдвига и коэффициент Пуассона. Зная эти четыре константы для главных осей, параллельных и перпендикулярных направлению ориентации волокон, можно рассчитать константы при любых промежуточных углах, как будет показано в разделе 4.10.5.

к направлению ориентации волокон

1 — тепловой поток параллелен направлению ориентации армирующего наполнителя; 2 — тепловой поток перпендикулярен направлению ориентации армирующего наполнителя; 3 — армирующий наполнитель; 4 — матрица.

Процесс образования вихрей является автоколебательным процессом, обусловливаемым размерами тела, величиной и направлением вектора скорости обтекающего потока, а также вязкостью среды. На некотором расстоянии от препятствия вихревой слой распадается на отдельные вихри, срывающиеся поочередно с двух сторон тела и образующие за препятствием вихревую дорожку Кармана. Образование вихрей зависит от лобового сопротивления препятствия, так как при обтекании его возникает переменная по знаку сила, перпендикулярная направлению основного потока.

Как правило, форма должна иметь, только одну плоскость разъема. Разъем по нескольким плоскостям усложняет конструкцию. Особенно нежелательны дополнительные разъемы в направлении, перпендикулярном направлению основного разъема.

ляционные каналы. Размеры последних должны быть достаточными для того, чтобы воздух быстро отводился из формы, и одновременно настолько малы, чтобы расплавленный металл не мог проникнуть в эти каналы. Вентиляционные каналы, представляющие собой плоские вырезы (высотой 0,2—0,3 мм, редко 0,4мм), располагаются по направлению основного потока расплавленного металла в форме. В выемках формы и в отдельных выступающих частях её возможны скопления газов, которые образуют газовые мешки, не позволяющие металлу заполнять всю форму. Для устранения этого просверливают форму в местах возможных скоплений газа и в отверстия забивают наглухо шпильки, сточенные с четырёх сторон до 0,25 мм, благодаря чему образуются узкие вентиляционные каналы (фиг. 393. а и б). Частично для отвода газов могут быть использованы также толкатели.

Чтобы испытуемый образец истирался все время по новому месту абразивной бумаги, в установке предусмотрено перемещение столика в направлении, перпендикулярном направлению основного движения при каждом ходе на расстояние, равное диаметру образца. Таким образом, число дорожек, оставляемых испытуемым образцом на поверхности абразивного полотна, зависит от диаметра образца.

где н и t — осредненные во времени скорость и температура; у — координата, отсчитываемая от стенки перпендикулярно к направлению основного потока.

Физически данное явление объясняется тем, что кинетическая энергия затормаживаемых частиц пограничного слоя недостаточна для того, чтобы преодолеть повышение давления, вызванное основным потоком. В точке А эта кинетическая энергия вовсе уничтожается, частицы останавливаются и начинают увлекаться соседними частицами, движущи-мися по направлению основного потока.

Полученная картина распределения осевых скоростей указывает на то, что в основном объеме модели (от периферии до среза горловины) траектории потока могут быть представлены в виде плоских спиралей. В центральной зоне осевые скорости имеют направление, обратное направлению основного потока. Наличие зоны обратного потока вызвано понижением давления в

На некотором расстоянии от кромки куски пленки разбиваются на капли. Это расстояние зависит от толщин стекающих пленок и выходной кромки лопатки, а также от скорости и плотности основного потока (см. гл. II). В некоторых опытах ЛПИ при числе Мх % 1 и рг ^ 0,05 бар пробег пленки до ее дробления составлял 5—10 мм [61 ]. Образовавшиеся после дробления капли вместе с пристеночным слоем b (рис. 13, а) образуют капельный кромочный след. В нем наблюдается область d с повы- а) шенной концентрацией влаги. Направление движения капель в кромочном следе постепенно приближается к направлению основного потока.

Как известно, обтекание решетки вязкой средой сопровождается образованием вихревых следов за выходными кромками лопаток. В рассматриваемом в этом параграфе случае лопаток с весьма тонкими выходными кромками потери энергии в следе, обусловленные только выравниванием потока, малы по сравнению с потерями от трения в пограничном слое и ими также можно пренебречь. При наличии диффузорного участка у поверхности лопаток при определенных условиях может возникнуть отрыв пограничного слоя. Скорость частиц, движущихся по какой-либо линии тока, например п—п (рис. 7), в пограничном слое на этом участке, уменьшается по мере движения их вниз по потоку. При этом уменьшается и их кинетическая энергия. Может оказаться, что в некотором сечении диффузорного участка у поверхности лопаток сумма тормозящих движение частиц сил, т. е. положительного градиента давления и трения, будет больше сил инерции. Частица т остановится, а затем может начать двигаться в сторону, обратную направлению основного потока. Профиль скоростей в этом случае показан на рис. 7,

Из рассмотрения рис. 3,в видно, что так как для 6 = 0 В-х^то поток на поверхности тела направлен перпендикулярно направлению основного потока независимо от величины т. Сила трения в поперечном направлении равняется в этом случае бесконечности. Оба эти явления будут иметь место, однако, в том случае, когда вязкий пограничный слой равен нулю, т. е. имеется некоторая аналогия с условиями на передней кромке пластины в обычном двухмерном течении.

В табл. 5.2.1 представлены типовые механические и физические характеристики наиболее распространенных композиционных материалов. Индекс 1, как и ранее, соответствует направлению волокон в однонаправленном материале или направлению основного армирования в тка-