Прочности снижается

Г. Предсказание прочности слоистого композита....... 55

Г. Предсказание прочности слоистого композита

Другой подход, основанный на критерии максимальных деформаций в главных осях слоя, был предложен Петитом [29]. Поверхность разрушения (или текучести) слоистого композита получается наложением поверхностей прочности для каждого из слоев, построенных в осях напряжений, характеризующих композит в целом.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СЛОИСТОГО КОМПОЗИТА

Рис. 10. Зависимость прочности слоистого эпоксидного боропластика от угла ориентации слоев (диаметр волокон 0,1 мм, объемное содержание волокон ^0,60) [58]

Теория деформируемого (аппретирующего) слоя была предложена Хупером [20], который обнаружил, что усталостные свойства слоистых пластиков значительно улучшаются при нанесении аппретов на стеклянные наполнители. Он предположил, что аппрет на поверхности раздела в композите пластичен. Если учесть усадку смолы при отверждении и относительно большую разницу коэффициентов теплового расширения стеклянных волокон и смолы в слоистом пластике, то во многих случаях можно ожидать высокого значения напряжения сдвига на поверхности раздела в отвержденном (ненагруженном) образце. В этом случае роль аппрета состоит в локальном снятии таких напряжений. Следовательно, аппрет должен обладать достаточной релаксацией, чтобы напряжение между смолой и стекловолокном снижалось без разрушения адгезионной связи. Если все же адгезионное соединение нарушается, то это свидетельствует об отсутствии предполагаемого механизма «самозалечивания» повреждения. Можно ожидать, что уменьшение внутренних напряжений способствует повышению прочности слоистого пластика, особенно при неблагоприятных условиях окружающей среды (влажная атмосфера).

заданной прочности слоистого пластика с учетом роста напряжений у отверстий. Технологические (для доступа при обслуживании) отверстия выполнены так же, как и отверстия крепления балки, с целью исключения концентрации напряжений. Добавлены дополнительные слои с ориентацией 0/±45/90°.

Вероятность полного разрушения слоистого композита определяется по формуле цепи (23). При повышении напряжения G (а) быстро меняется от нуля до примерно единицы при малом увеличении а. Напряжение а, при котором G (а) достигает, скажем, величины G0 = 0,5, может быть выбрана в качестве напряжения разрушения слоистого композита. По формуле цепи получаем простое уравнение для определения прочности слоистого композита сгс:

Рассмотрим уравнение (30) для прочности слоистого композита. Подстановка в это уравнение выражения (29) дает

Монотонное уменьшение прочности слоистого композита, определяемое уравнением (33), является в первую очередь результатом значительного увеличения возможных мест зарождения каскада разрушения при увеличении N. Аналогичный результат был также получен при более элементарном подходе в работе [16] и при аналогичном подходе в [24, 25].

МАКСИМАЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ СЛОИСТОГО КОМПОЗИТА,

Наши исследования композиционных материалов на основе аморфно-кристаллического политетрафторэтилена (ПТФЭ) показали, что при переходе через температуру стеклования (-120°С) характер зависимости механических и триботехнических свойств (предела прочности и интенсивности изнашивания) от температуры не изменяется (рис. 4.9). С повышением температуры предел прочности снижается, а интенсивность изнашивания возрастает, т.е. при снижении прочности износостойкость также снижается [13].

ПОС-40 и ПОС-66 предел прочности снижается почти в 4 раза с повышением температуры от 20 до 150° С.

Микроструктура латуни ЛМцА57-3-1 характеризуется наличием а- и р-фаз. Упрочнению способствует увеличение количества р-фазы в структуре затвердевающих под поршневым давлением слитков. При увеличении диаметра слитка предел прочности снижается, а относительное удлинение возрастает (рис. 65,а,б), что связано с уменьшением скорости охлаждения массивных слитков, укрупнением зерна и увеличением количества а-фазы в их структуре, а также лучшей пропрес-совкой. Подобная зависимость характерна и для бронзы Бр. АЖ9-4Л.

ния до 50 мк после испытания в течение 900 час. В соответствии с этим изменяется структура и механические свойства поверхностного слоя (на поверхности корыта лопаток предел прочности снижается с 84 до 58 кг/мм2 после 130 и 900 час. испытаний соответственно).

сматривает усталостное разрушение как процесс, в основе которого лежит наличие заранее существующих в материале дефектов и несплошностей. По мере увеличения размеров этих дефектов из-за действия циклических напряжений в общем усиливается тенденция к разрушению и уменьшается остаточная прочность. Когда уровень остаточной прочности снижается до амплитудной величины циклических напряжений, происходит усталостное разрушение. Предсказание времени жизни материалов и их остаточной прочности возможно при условии, что разработана модель развития дефектов материала и оценено их влияние на статическую прочность. В работе [52] развита полуэмпирическая детерминистическая схема для предсказания и установления взаимосвязи между распространением усталостной трещины, остаточной прочностью и временем жизни слоистых волокнистых композитов с надрезами и отверстиями. Этот подход находится в соответствии с принципами «усталостного износа»') и охватывает главные физические характеристики и механизмы разрушения, которые наблюдались при статических и усталостных испытаниях волокнистых композитов (см., например, [45]). Существует три вида такого разрушения:

Пороговая величина в рамках широкого диапазона рассеяния понижается с повышением прочности [3J, а предел усталости — увеличивается [4], следовательно, величина 1С с повышением прочности снижается. Подставив конкретные значения Карг и ос в уравнение (3), видим, что 1С составляет от нескольких сотых миллиметра у сталей высокой прочности до нескольких десятых миллиметра у сталей низкой прочности.

Для установления масштабной зависимости и определения характера этой зависимости в работе [41 ] была определена средняя прочность одной партии борных волокон при шести различных базах — 10, 25, 50, 100, 200, 500 мм. Средняя прочность 0 понижается с 330 до 180 кгс/мм2 при повышении длины испытуемого образца от 10 до 500 мм, а стандартное отклонение прочности снижается соответственно с 100 до 55 кгс/мм2. Физически это означает, что вероятность нахождения ослабленного звена (грубого дефекта) в длинных волокнах выше, чем в коротких. Линейный характер зависимости в логарифмических координатах 1п0—In /, как это следует из формулы (24), подтверждает правомерность использования функции Вейбулла для описания распределения прочности хрупких борных волокон. Параметр т, определяемый по тангенсу угла наклона прямой In cr—In/, равен для данной партии волокон шести. Чем больше коэффициент вариации волокон (меньше т), тем сильнее проявляется масштабная зависимость прочности. Таким образом, в некотором смысле параметр т может характеризовать качество волокон: в бездефектных волокнах (т —> оо) разброс прочности отсутствует и прямая на графике будет горизонтальной.

В условиях циклического нагружения, если результирующее напряжение от совместного действия остаточных и рабочих напряжений не превышает предела упругости, то остаточные напряжения суммируются алгебраически с рабочими, запас прочности снижается в упругой области материала.

При литье цинковых сплавов под давлением можно получать изделия с точными размерами, не требующие дальнейшей механической обработки. Цинковые сплавы хорошо обрабатываются резанием. Следует помнить, что на изделиях из цинковых сплавов при работе во влажной атмосфере образуются белые пятна. Цинковые сплавы нельзя применять при повышенных температурах. Уже при 110° С их предел прочности снижается на 30%, а твердость — на 40%. Ниже 0° С эти сплавы становятся хрупкими. При комнатной температуре ударная вязкость цинковых сплавов выше, чем у алюминиевых и магниевых сплавов.

ние надрезов на ак заметнее сказывается у более прочных чугунов (фиг. 33) [150], в) соотношения прочностей зёрен и межкристаллитных прослоек [141], причём при понижении меж-кристаллитной прочности снижается ак.

Животные волокна представляют собой твёрдые белковые или склеропротеино-вые сложные азотсодержащие тела. Благо-поглощаемость шерсти достигает 50%. шёлка 36,5%. Предел прочности при растяжении шерсти равен 13—22 кг/мм1, шёлка 50— 60 KZJMM1*. Удельный вес шерсти равен 1,28— 1,33, шёлка 1,30—1,37. С повышением влаго-содержания предел прочности снижается. Слабые растворы кислот облагораживают животные волокна, едкие щёлочи их разрушают. От дождя и солнечных лучей животные волокна, особенно шёлк, разрушаются