Основного допускаемого

Влияние свойств исходных компонентов и типа матрицы на свойства рассматриваемых материалов можно увидеть, сравнивая опытные и расчетные значения их упругих характеристик (табл. 5.15). Расчетные значения были вычислены по приближенным зависимостям (см. табл. 5.2). Упругие характеристики матриц были близки по значениям и принимались: Ес = = 2900 МПа; Gc = 1000 МПа; ?а = = 73 100 МПа. Данные табл. 5.15 свидетельствуют о хорошем согласовании экспериментальных и расчетных значений модулей упругости всех трех типов материалов в направлениях основного армирования. Это справедливо и для модуля упругости транс-версального направления материалов с малой пористостью, т. е. изготовленных на основе матрицы ЭДТ-10. Для материалов с матрицей ФН, пористость которых составляет 13,9%, экспериментальные значения Ez значительно ниже расчетных. Особенно большое расхождение между экспериментальными и расчетными значениями имеется для модулей сдвига, причем лучшее соответствие наблюдается для модуля сдвига Gxy, чем для 0Ж2 nGyz (см. табл. 5.15). Совпадение расчетных и экспериментальных значений модулей сдвига наблюдается для материалов с матрицей ЭДТ-10. Данные позволяют не только качественно, но и количественно оценить влияние типа полимерной матрицы на изменение модулей упругости и сдвига трехмерноармирован-ных материалов.

же для прочности при растяжении и сжатии указанных материалов. Композиционные материалы с матрицей ЭДТ имеют прочность при растяжении в направлениях основного армирования в 1,5 раза, а при сжатии в 2,5 раза выше, чем прочность материалов с матрицей ФН в этих же направлениях (см. табл. 5.16). Различие в значениях коэффициентов армирования этих материалов невелико.

Из табл. 5.16 следует, что прочность при сжатии всех трех исследованных материалов в направлениях основного армирования оказывается несколько ниже, чем в трансверсальном направлении. Такое явление обусловлено некоторым различием в схемах укладки арматуры по направлению армирования. В направлении z волокна имеют больший диаметр и меньший шаг укладки по двум другим направлениям, чем волокна направлений х, у. Данные [125] по свойствам композиционных материалов с различными типами матриц, арматуры и по схемам армирования (табл. 5.17) не позволяют установить влияние ни одного из отмеченных факторов на свойства. Эти

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.

Основная цель и назначение арматуры направления 3, как это было показано в гл. 1, — предотвращение расслаивания изделий из композиционных материалов в процессе изготовления или при нагружении их различного рода внешними усилиями по направлениям основного армирования. Поэтому содержание арматуры в направлении 3 должно быть, как правило, невелико. Введение арматуры в направлении 3 при предельном коэффициенте объемного армирования материала достигается за счет уменьшения ее содержания в плоскости 12, при этом р-3 <с ц2. Эффективность армирования в направлении 3 наиболее наглядно проявляется в случае сравнения характеристик трехмерноармированных и слоистых композиционных материалов, имеющих одинаковое объемное содержание волокон.

ворительное совпадение расчетных и экспериментальных значений наблюдается в основном для модулей упругости, причем незначительное превышение экспериментальных значений над расчетными имеет место только для направлений х, у (основного армирования). Это свидетельствует о том, что процесс создания материалов с пироуглеродной матрицей способствует в меньшей степени (по сравнению с пековой) науглероживанию волокон. Кроме того, пироугле-родная матрица, как уже отмечалось на с. 172, способствует образованию закрытых пор в композиционном материале, которые заметно снижают экспериментальные значения модулей сдвига, но при расчете не учитываются. Поэтому их расчетные значения оказываются существенно выше экспериментальных. Наличие пор в материале (18 % по объему) приводит к снижению значений модулей сдвига в 1,7—5,6 раза.

Влияние свойств исходных компонентов и типа матрицы на свойства рассматриваемых материалов можно увидеть, сравнивая опытные и расчетные значения их упругих характеристик (табл. 5.15). Расчетные значения были вычислены по приближенным зависимостям (см. табл. 5.2). Упругие характеристики матриц были близки по значениям и принимались: Ес = = 2900 МПа; Gc = 1000 МПа; ?а = = 73 100 МПа. Данные табл. 5.15 свидетельствуют о хорошем согласовании экспериментальных и расчетных значений модулей упругости всех трех типов материалов в направлениях основного армирования. Это справедливо и для модуля упругости транс-версального направления материалов с малой пористостью, т. е. изготовленных на основе матрицы ЭДТ-10. Для материалов с матрицей ФН, пористость которых составляет 13,9%, экспериментальные значения Ez значительно ниже расчетных. Особенно большое расхождение между экспериментальными и расчетными значениями имеется для модулей сдвига, причем лучшее соответствие наблюдается для модуля сдвига Gxy, чем для 0Ж2 nGyz (см. табл. 5.15). Совпадение расчетных и экспериментальных значений модулей сдвига наблюдается для материалов с матрицей ЭДТ-10. Данные позволяют не только качественно, но и количественно оценить влияние типа полимерной матрицы на изменение модулей упругости и сдвига трехмерноармирован-ных материалов.

же для прочности при растяжении и сжатии указанных материалов. Композиционные материалы с матрицей ЭДТ имеют прочность при растяжении в направлениях основного армирования в 1,5 раза, а при сжатии в 2,5 раза выше, чем прочность материалов с матрицей ФН в этих же направлениях (см. табл. 5.16). Различие в значениях коэффициентов армирования этих материалов невелико.

Из табл. 5.16 следует, что прочность при сжатии всех трех исследованных материалов в направлениях основного армирования оказывается несколько ниже, чем в трансверсальном направлении. Такое явление обусловлено некоторым различием в схемах укладки арматуры по направлению армирования. В направлении z волокна имеют больший диаметр и меньший шаг укладки по двум другим направлениям, чем волокна направлений х, у. Данные [125] по свойствам композиционных материалов с различными типами матриц, арматуры и по схемам армирования (табл. 5.17) не позволяют установить влияние ни одного из отмеченных факторов на свойства. Эти

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.

Основная цель и назначение арматуры направления 3, как это было показано в гл. 1, — предотвращение расслаивания изделий из композиционных материалов в процессе изготовления или при нагружении их различного рода внешними усилиями по направлениям основного армирования. Поэтому содержание арматуры в направлении 3 должно быть, как правило, невелико. Введение арматуры в направлении 3 при предельном коэффициенте объемного армирования материала достигается за счет уменьшения ее содержания в плоскости 12, при этом р-3 <с ц2. Эффективность армирования в направлении 3 наиболее наглядно проявляется в случае сравнения характеристик трехмерноармированных и слоистых композиционных материалов, имеющих одинаковое объемное содержание волокон.

Указание. При определении допускаемой нагрузки на сжатие раскоса учесть коэффициент ф понижения основного допускаемого напряжения с учетом опасности продольного изгиба (см. табТГ. П2).

Допускаемое напряжение на срез сварных швов выбираем исходя из основного допускаемого напряжения на растяжение для стали Ст.З:

здесь ф — коэффициент уменьшения основного допускаемого напряжения (или коэффициент продольного изгиба).

Допускаемое напряжение на сжатие с учетом опасности продольного изгиба обозначают [а]у и определяют путем умножения основного допускаемого напряжения на сжатие на некоторый коэффициент ф<1, т. е.

ср — коэффициент продольного изгиба, или коэффициент уменьшения основного допускаемого напряжения на сжатие, зависящий от материала стержня и его гибкости (см. табл. 2.3).

Допускаемое напряжение на сжатие с учетом опасности продольного изгиба обозначают [а]у и определяют путем умножения основного допускаемого напряжения на сжатие на некоторый коэффициент Ф < 1, т. е.

Ф — коэффициент продольного T~ivl изгиба, или коэффициент уменьшения основного допускаемого напряжения на сжатие, зависящий от материала стержня и его гибкости (табл. 2.4).

— уменьшения основного допускаемого напряжения при расчете сжатого стержня 369, 370

2) произвести поверочный расчет на устойчивость по коэффициенту понижения <р основного допускаемого напряжения

2) произвести поверочный расчет на устойчивость по коэффициенту понижения ф основного допускаемого напряжения на сжатие.

сопротивления грунта R (основного допускаемого давления на грунт) согласно табл. 1.