Направлении ортогональном

Прочность при разрыве в направлении ориентации увеличивает-ел ? 2-5 раз« в перпендикулярном неправ лени я прочность уменша-етоа и сосивляет 30-5СЙ прочности исходного матервада. Иодуль yflpjrucf j в направлении одноосной ориентации увеличиваегоя врв~ мерно в 2 paaa. Высокая прочность сочетается о достаточной упру-гоотыз, что хврвктерно только для вноояополимеров.

Композитные материалы с ориентированным расположением усов обладают высокой прочностью только против действия растягивающих напряжений в направлении ориентации (растяжение вдоль усов, отчасти изгиб поперечными силами). Прочйость па сжатие, а также на растяжение поперек усов мало отличается от прочности материала матрицы.

Способ травления, при котором осажденный поверхностный слой разрушается в направлении ориентации зерен, начали рекомендовать для меди и ее сплавов только в последнее время.

направлении +45°, не перерезав волокон прилегающего слоя, ориентированных под углом —45°. Таким образом работает механизм, предложенный ранее для композита со схемой армирования [0°/90°]s. Однако вероятность разрыва волокон композита [±45°k, ориентированных в направлении —45°, выше, чем для волокон ортогонально армированного композита, ориентированных в направлении, перпендикулярном оси нагружения, из-за высоких касательных напряжений в плоскости. Усталостное нагружение образца из композита со схемой армирования [±45°]s с поперечным надрезом приводит к нарушению сцепления между слоями, ориентированными в разных направлениях, и, следовательно, распространению *грещины в направлении ориентации арматуры (±45°)s уже не препятствует взаимное стеснение деформаций этими слоями. Межслойное разрушение, начинающееся у свободных кромок, имеет тенденцию распространяться внутрь (к оси) образца, как показано на рис. 2.17 [47], и в конце концов

Волокна определяют уровень прочностных свойств композиционных материалов при условии их совместимости с матрицей. Напряжения, возникающие в композиции при нагружении, воспринимаются в основном армирующими волокнами, которые придают композиции прочность и жесткость в направлении ориентации волокон.

Жесткие армирующие волокна воспринимают основные напряжения, возникающие в композиции при нагружении, придавая ей прочность и жесткость в направлении ориентации волокон. Податливая металлическая матрица, заполняющая межволоконное пространство, осуществляет передачу напряжений отдельным волокнам за счет касательных напряжений, действующих вдоль границы раздела волокно—матрица. Для металлической проволоки характерно повышенное удлинение при разрыве (2—5%) по сравнению

Ориентация и кристаллизация П. увеличивает межмолекулярные связи при кристаллизации, в результате чего возрастают модуль упругости и твердость П., а также повышается прочность при разрыве. Ориентация П. (как аморфного, так и кристаллич.) приводит к появлению анизотропии механич. и физико-химич. св-в: так, прочность ориентированных П. в направлении ориентации выше, чем в перпендикулярном направлении.

Фторопластовые — обладают высокой нагревостойкостью, морозостойкостью и исключительной влаго- и химич. стойкостью. Наибольшее распространение получили пленки из политетрафторэтилена, выпускаемого в СССР под маркой фто-ропласт-4 (за границей тефлон, флуон). Пленки из фторопласта-4 выпускаются в неориентированном виде и с различной степенью ориентации. Ориентированная пленка имеет повышенную механич. прочность в направлении ориентации, а также резко увеличенную электрич. прочность. Ориентированную пленку применяют для обмотки кабелей и намотки конденсаторов; при последующем нагревании пленка дает усадку, что приводит к уплотнению обмотки. Для пазовой изоляции электрич. машин следует применять неориентированную пленку. Пленки выпускают толщиной 0,01—0,2 мм, рабочая темп-pa до 250°. К недостаткам политетрафторэтиленовых пленок относятся хладотекучесть, резкое снижение электрич. прочности при длительной выдержке под напряжением, невозможность склеивания без специальной сложной обработки.

Композитные материалы с ориентированным расположением усов обладают высокой прочностью только против действия растягивающих напряжений в направлении ориентации (растяжение вдоль усов, отчасти изгиб поперечными силами). Прочность на сжатие, а также на растяжение поперек усов мало отличается от прочности материала матрицы.

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

Ввиду того, что кривые нагрузка—деформация слоистых пластиков, нагружаемых в направлении ориентации волокон (основы или утка тканей), показывают почти вплоть до разрушения линейную зависимость [13], так что площадь, ограниченная кривой а—б до разрушения, образует примерно прямоугольный треугольник, то работу деформации можно определять по формуле [14]

Совместим полученное сечение 0{02 с плоскостью чертежа (рис. 9.25) и заменим эллипс и гиперболу окружностями с радиусами, равными радиусам кривизны гэ], гэ2 в точке 012. Вблизи этой точки различие между окружностями и действительными кривыми очень невелико. Поэтому картина зацепления конических колес в этом сечении похожа на картину зацепления цилиндрических с радиусами гэ1, гэ2, называемыми эквивалентными. Весьма схожи в этом сечении и формы их зубьев. Шаг зубьев конических и эквивалентных цилиндрических колес одинаков, так как измеряется в направлении, ортогональном плоскости, образованной осями вращения колес.

не превышает 0,5, так как 1 ^«У ^ ^з 2ц,-. В этом предельном случае обеспечивается пронизывание материала волокнами в направлении, ортогональном г'-му. Отмеченный факт является очевидным при условии по-

* Имеются в виду взаимодействие и жесткость в направлении, ортогональном направлению армирования (Прим. пер.).

Положение любого слоя в композиционном материале определяется координатой х = па-{-г\, где a==d1 + da — толщина элемента. Волна смещения в направлении, ортогональном к слоям т имеет вид

Для изотропных материалов экспериментально было обнаружено, что энергия, затраченная на продвижение трещины, относительно постоянна. Поэтому большая часть усилий была сконцентрирована на изучении различных методов вычисления затраченной энергии, причем игнорировалось обоснование сделанного выше упрощения. Анализ энергетического неравенства (11) показывает, что левая часть (11) постоянна тогда и только тогда, когда Ьравая. часть неравенства является функцией одного параметра. Это на самом деле соответствует случаю изотропного разрушения, когда под действием любого сложного плоского нагружения наблюдается неустойчивый рост трещины в направлении, ортогональном направлению максимального нормального напряжения около кончика трещины (например, см. работу [15]). Иначе говоря, в изотропном материале со случайно распределенными трещинами равной длины (рис. 9) только трещина, перпендикулярная действию нагрузки, является критической и только один вид испытания — растяжение в направлении, перпендикулярном трещине,— необходим для определения характеристики разрушения такого материала.

не превышает 0,5, так как 1 ^«У ^ ^з 2ц,-. В этом предельном случае обеспечивается пронизывание материала волокнами в направлении, ортогональном г'-му. Отмеченный факт является очевидным при условии по-

Решетка лопаток (или профилей) рабочего колеса показана на рис. 5.7. Геометрические величины, характеризующие решетку профилей рабочего колеса, во многом аналогичны таким же для сопловой решетки. Поэтому их рассматривают: шаг решетки t — как расстояние между соседними лопатками (при этом для круговой решетки различают шаг решетки на входе ^ и выходе 4); ширину решетки В — как размер ее в направлении оси [под осью понимается прямая, перпендикулярная линии, соединяющей соответственно точки лопаток на входе (передний фронт решетки) или на выходе (задний фронт решетки)]; хорду профиля b — как расстояние между концами средней линии лопатки; входной и выходной установочные углы р1л, 32Л — как углы между соответствующим фронтом решетки и касательной к оси лопатки (средней линии) на входной и выходной кромках; установочный угол ауст — как угол между хордой профиля и фронтом профиля; углы входа и выхода потока р\ и 32 — как углы между соответствующим фронтом решетки и направлением скорости в относительном движении на входе и выходе; угол изгиба профиля — как Эл = 180 — (р\л + р2л); угол поворота потока в решетке — как 6 = 180 — ((^ + 32); угол атаки i — как угол между вектором скорости на входе в решетку в относительном движении wx и касательной к средней линии (оси) профиля на входной кромке (i = р1л — р\); угол отставания потока — как 8 = 32 — р2л; относительный шаг решетки — как t = t/b; высоту решетки /р — как расстояние между ограничивающими поток поверхностями в направлении, ортогональном направлению течения и фронту решетки.

На рис. 2.14 приведена типичная диаграмма деформирования стеклопластика с ортогональным расположением слоев. На диаграмме заметен характерный перелом (точка А), соответствующий началу трещинообразования в слоях, растягиваемых в направлении, ортогональном армирующим волокнам. В предположении о том, что деформирование слоев, растягиваемых в направлении армирования, остается упругим, из диаграммы деформирования композита / выделена диаграмма деформирования слоев, ортогональных направлению растяжения (кривая 2). В этих слоях уровень напряжений остается близким к постоянному, отмеченному цифрой 3. Сложение диаграммы деформирования 3 с линейной диаграммой деформирования слоев, армированных в направлении растяжения, дает диаграмму деформирования композита 4, удовлетворительно описывающую эксперимент. Касательный модуль упругости композита до точки перелома А диаграммы 4 имеет значение Ех = EJi(v> + + ?2 (1 —и'1)), а после точки перелома Ех = Et№>. Здесь й<'> — относительная толщина слоев, армированных в направлении растяжения.

на рис. 2.15 характеризует в основном поведение однонаправленного материала при сдвиге в плоскости слоя. По внешнему виду диаграмма деформирования такого материала при активном на-гружении напоминает диаграмму деформирования упруго-идеально пластичного тела, качественно совпадая с диаграммой деформирования однонаправленного материала, входящего в состав многослойного композита, при растяжении в направлении, ортогональном волокнам [37].

Поведение слоя при нагружении в направлении, ортогональном волокнам, существенно сложнее (рис. 2.17, б). При деформировании слоя в пределах участка 0—1 он монолитен и линейно упруг. В точке / начинается процесс трещинообразования в связующем, который развивается на участке деформирования 1—2. Изолированный монослой в точке 1 разрушается. Разгрузка с_ любой точки участка 1—2 происходит с разгрузочным модулем ?2, равным секущему

Поведение монослоя при сдвиге во многом аналогично его поведению при деформировании в направлении, ортогональном волокнам (см. рис. 2.17, в). На участке 0—/ монослой деформируется линейно упруго. Участок диаграммы /—2 соответствует этапу развития тре-щинообразования в связующем монослоя. Разгрузка (участок 2—3) происходит с разгрузочным модулем сдвига G12 = 1*2/7*2- Процесс сдвигового деформирования не зависит от знака напряжения TJ2. Поэтому на участке 3—4 деформирование также происходит с разгрузочным модулем GJ2. Повторное деформирование в область положительных напряжений т12 происходит по траектории 4—3—2 и далее по участку 2—2', где возобновляется трещинообразование в связующем. Если напряжения а2 достигают предельной величины F_2, не зависящей от предыстории нагружения, слой считается разрушенным.