Направлениям армирования

Построение диаграмм vc = vc (sc) и ас — ас (sc) удобно в некоторых случаях вести на схеме самого механизма (рис. 4.32). Для этого начало координат берем в точке С± и на ординатах, проведенных в точках Ci, С.,, Ся, •••, откладываем отрезки из плана скоростей и плана ускорений, изображающие скорости ис и ускорения ас точки С. Кривая ас = ас (sc) для хода ползуна слева направо и справа палево совпадает, если не учитывать знака ускорения ас. Если считать положительными ускорения, направления которых совпадают с направлениями соответствующих скоростей, и отрицательными, направления которых противоположны направлениям скоростей, то при ходе ползуна 4 справа налево кривую Qc = ac (sc) надо строить так, как это показано на рис. 4.32 штриховой линией.

Теорему о свойстве подобия плана ускорений нетрудно доказать, если учесть, что точка Ра на рис 28, а представляет собой мгновенный центр ускорений. В этом случае векторы абсолютных ускорений ав, ас и ао точек В, С и D звена образуют с направлениями соответствующих мгновенных радиусов вращения РаВ, РаС и PaD одинаковые углы К.

Для компонент напряжения принимают следующее правило знаков, называемое правилом внешней нормали. Компоненты напряжения, действующие на площадке с внешней нормалью, сонаправленной с координатной осью, считаются положительными, если они также совпадают с положительными направлениями соответствующих координатных осей. Аналогично для площадок, у которых внешняя нормаль совпадает с отрицательным направлением координатной оси, компоненты

напряжения положительны, если их направления также совпадают с отрицательными направлениями соответствующих координатных осей. Для нормальных напряжений ах, чу, аг правило внешней нормали равносильно более простому правилу: нормальные напряжения положительны при растяжении и отрицательны при сжатии. Из условия равновесия элемента (см. рис. 4)

Построение диаграмм vc — vc (sc) и ас — ас (sc) удобно в некоторых случаях вести на схеме самого механизма (рис. 4.32). Для этого начало координат берем в точке Сг и на ординатах, проведенных в точках Сь С2, С3, ..., откладываем отрезки из плана скоростей и плана ускорений, изображающие скорости vc и ускорения ас точки С. Кривая ас = ас (sc) для хода ползуна слева направо и справа налево совпадает, если не учитывать знака ускорения ас. Если считать положительными ускорения, направления которых совпадают с направлениями соответствующих скоростей, и отрицательными, направления которых противоположны направлениям скоростей, то при ходе ползуна 4 справа налево кривую ас = ас (sc) надо строить так, как это показано на рис. 4.32 штриховой линией.

Для компонент напряжения принимают следующее правило знаков, называемое правилом внешней нормали. Компоненты напряжения, действующие на площадке с внешней нормалью, сонаправленной с координатной осью, считаются положительными, если они также совпадают с положительными направлениями соответствующих координатных осей. Аналогично для площадок, у которых внешняя нормаль совпадает с отрицательным направлением координатной оси, компоненты

напряжения положительны, если их направления также совпадают с отрицательными направлениями соответствующих координатных осей. Для нормальных напряжений ах, оу, аг правило внешней нормали равносильно более простому правилу: нормальные напряжения положительны при растяжении и отрицательны при сжатии. Из условия равновесия элемента (см. рис. 4)

Интересно отметить, что вещественная часть комплексных уравнений, получаемых при использовании этого метода, представляет зависимость между параметрами сферического механизма, у которого направления осей кинематических пар совпадают с направлениями соответствующих осей данного пространственного механизма общего вида [28].

«90°) между направлениями соответствующих звеньев и направлением этой оси.

Для составляющих напряжения принимают следующее правило знаков, называемое правилом внешней нормали. Составляющие напряжения, действующие по площадке с внешней нормалью, направленной в положительном направлении координатной оси, считаются положительными, если они также совпадают с положительными направлениями соответствующих координатных осей. Аналогично для площадок, у которых внешняя нормаль совпадает с отрицательным направлением координатной оси, составляющие напряжения положительны, если их

направления совпадают с отрицательными направлениями соответствующих координатных осей. Для нормальных составляющих ах, Gy, аг правило внешней нормали равносильно более простому правилу: нормальные напряжения положительны при растяжении и отрицательны при сжатии.

Система четырех нитей. Система позволяет получать композиционные материалы с различными вариантами пространственного расположения арматуры. Будем рассматривать только вариант, известный под названием 4D, который получил наиболее широкое распространение. Характерным признаком его является расположение арматуры по четырем диагоналям куба (рис. 1.6). Такая схема укладки при одинаковом содержании арматуры по направлениям армирования позволяет получать равновесную структуру. Одна

Таким образом, во всех четырех сечениях материала 4D, ортогональных направлениям армирования, имеет место гексагональная схема расположения сечений волокон с расстоянием между ними, равным 4а.

все рассматриваемые в табл. З.П пространственные варианты соответствуют равновесным по направлениям армирования материалам. Ориентация плоскостей и выбор углов армирования создают для всех материалов кубическую симметрию их упругих свойств, а при варианте 4 характерна изотропия свойств во всем объеме материала.

чаются от характера кривых 3—5, полученных под углом к направлениям армирования. Кривая 2 линейна вплоть до разрушения, а кривая / в диапазоне относительно высоких напряжений имеет некоторую нели-

ными упругими свойствами волокон, но с подобными структурными схемами армирования и одинаковым принципом распределения арматуры по направлениям армирования. Это позволяет наиболее полно оценить влияние структурных параметров, содержание арматуры и ее свойств на упругие характеристики рассматриваемого класса композиционных материалов.

Нагружение под углом к направлениям армирования. Упругие характеристики трехмерноармированных Композиционных материалов, так же как и материалов, образованных системой двух нитей, при нагружении под углом,к направлениям армирования могут быть рассчитаны по свойствам исходных компонентов или по опытным данным, полученным для главных направлений упругой симметрии (см. 4.12). Зависимость упругих констант рассматриваемого класса материалов от угла вырезки образца и оценка возможности использования существующих зависимостей теории упругости ортотропного тела Для описания упругих характеристик под углом к главным направлениям получены на материалах, изготовлен-

ных на основе высокомодульных и кварцевых волокон. Образцы из композиционных материалов вырезали в плоскости хг под углом к направлениям армирования. Экспериментальные данные для модулей упругости, сдвига и коэффициентов Пуассона приведены на рис. 5.16. Для сравнения представлены теоретические кривые, рассчитанные по зависимостям, приведенным на с. 111. На каждую точку испытано в среднем по пять образцов. Разброс опытных данных для исследованных композиционных материалов оказался не-

Зависимость предела прочности исследованных материалов от угла вырезки образца по отношению к направлениям армирования показана на рис. 5.17. Здесь же приведены расчетные значения, вычисленные по формулам на с. 112. Экспериментальные значения предела прочности, как следует из рис. 5.17, удовлетворительно согласуются с расчетными.

Композиционные материалы, образованные системой трех нитей, создают, как правило, большой толщины (до 500 мм). Технология создания таких материалов имеет специфические особенности, обусловленные процессами пропитки и формования. Оба процесса проводятся под вакуумом и давлением в закрытых пресс-формах и зависят от плотности ткани и типа связующего. Поэтому выбор типа связующего для создания рассматриваемого класса материалов требует детального изучения. О важности этого фактора свидетельствуют данные экспериментов, полученные на двух различных в технологическом отношении типах матриц — эпоксидной ЭДТ-10 и феноло-формальдегидной (ФН). В качестве арматуры при изготовлении трехмерноармированных композиционных материалов были использованы кремнеземные и кварцевые волокна. Структурные схемы армирования исследованных материалов были одинаковыми. Они представляли собой взаимно ортогональное расположение волокон в трех направлениях. Содержание и распределение волокон по направлениям армирования этих материалов приведено в табл. 5.13.

углом 45° к направлениям армирования определялись в плоскости ху.

характеру ее распределения существенно различаются. Перераспределение арматуры по направлениям армирования по-разному отражается на свойствах материала. Прочность при сжатии R1 и модуль упругости Ег, как показывает сравнение характеристик двух типов материалов,, почти не зависят от перераспределения арматуры по направлению армирования, в то время как модули упругости и сдвига в плоскости основного армирования существенно изменяются.