Свойствами компонентов

Мягкая резина обладает высокой эластичностью, позволяющей выдерживать без разрушения значительные деформации; способностью смягчать удары, противостоять истиранию и другими ценными свойствами. Коэффициент расширения мягкой резины весьма значителен, по вследствие эластичности она при повышении температуры не изменяет формы и не дает трещин. Коррозионные среды в связи с высокой химической стойкостью мягкой резины лишь в незначительной степени изменяют ее механические свойства.

В чистом виде полиимиды обладают плохими антифрикционными свойствами (коэффициент трения 0,6-0,7), которые резко улучшаются при введении твердосмазочных наполнителей - коэффициент трения снижается в 5-10 раз. На рис. 1.3 приведены зависимости коэффициента трения и интенсивности изнашивания от контактного давления для композиционных материалов ПАМ15-69 и ПАМ50-69 при температуре 180°С. Коэффициенты трения с увеличением нагрузки снижаются, достигая минимума при давлении 7-8 МПа, затем незначительно увеличиваются. Интенсивность изнашивания монотонно повышается с увеличением контактного давления, повышение скорости скольжения также вызывает увеличение интенсивности изнашивания. Коэффициент трения материалов на основе полиимидов с увеличением скорости скольжения снижается.

Полиформальдегид отличается повышенными механическими (а„ = = 600 н- 700 кГ/сж2; б = 13 -f- 75%; Eeu = 28 ч- 30 • 103 кГ/см2) и электроизоляционными (е ~ 3,7; ps ~ 2 • 1013 ом; Е ~ 20 кв/мм) характеристиками, устойчивостью к воде (за 24 ч BH г=сО,4%) и к слабощелочным средам. Он обладает также высокими значениями усталостной прочности, сопротивлением к истиранию и антифрикционными свойствами (коэффициент трения по стали для сухих поверхностей составляет 0,1—0,3 и почти не изменяется в интервале температур 20—120° С). Полиформальдегид плавится при 170—185° С, причем механические показатели прочности мало изменяются при повышении температуры до 120° С.

Смазки для пары трения титан—титан. В последнее время титан, благодаря ряду его специфических свойств (высокая коррозионная стойкость, малый удельный вес, высокая прочность), получает все большее применение во многих отраслях промышленности. В судостроении титан широко используется для деталей арматуры, трубопроводов и других изделий, работающих в присутствии морской воды. Распространение титана, как конструкционного материала, сильно осложняется его низкими антифрикционными свойствами. Коэффициент трения скольжения f для пары титан—титан высок (до 0,5 и выше), и такая пара обладает весьма высокой склонностью к задиру и заеданию. Это обстоятельство делает невозможным применение титана в подшипниках скольжения, а также в арматуре (резьбовые соединения, клапаны и т. д.).

АС15 Зерна — в основном целые кристаллы, их обломки и сростки; обладают высокими прочностными свойствами; коэффициент формы зерен не более 1,6 На металлических связках, работающих в тяжелых условиях (отрезка и обработка стекла, шлифование и полирование камня)

АС32 Зерна - в основном хорошо ограненные целые кристаллы и их обломки; обладают повышенными прочностными свойствами; коэффициент формы зерен не более 1,2 На металлических связках (бурение, правка шлифовальных кругов, черновое хонингование, резка и обработка камня средней твердости)

АС50 Зерна - в основном хорошо ограненные целые кристаллы и их обломки; обладают повышенными прочностными свойствами; коэффициент формы зерен не более 1,18 Для работы в особо тяжелых условиях (бурение пород 9-10-й категории бури-мости, отрезка керамики, кварцевого стекла, корунда)

При увеличении жесткости полимеров за счет введения наполнителя большую роль играет воздействие частиц наполнителя на контактирующую поверхность (табл. 10.1). При наполнении рубленым углеродным волокном со случайной ориентацией десяти полимеров с резко различными свойствами, коэффициент трения и скорость износа этих композиций уменьшались. Уменьшалось также различие в свойствах этих материалов.

В чистом виде полиимиды обладают плохими антифрикционными свойствами (коэффициент трения 0,6-О,7), которые резко улучшаются при введении твердосмазочных наполнителей - коэффициент трения снижается в 5-10 раз. На рис. 1.3 приведены зависимости коэффициента трения и интенсивности изнашивания от контактного давления для композиционных материалов ПАМ15-69 и ГТАМ50-69 при температуре 180°С. Коэффициенты трения с увеличением нагрузки снижаются, достигая минимума при давлении 7-8 МПа, затем незначительно увеличиваются. Интенсивность изнашивания монотонно повышается с увеличением контактного давления, повышение скорости скольжения также вызывает увеличение интенсивности изнашивания. Коэффициент трения материалов на основе полиимидов с увеличением скорости скольжения снижается.

Полиформальдегид отличается повышенными механическими (ав = = 600 ^ 700 кГ/см2; б = 13 -f- 75%; Ет = 28 -н 30 . 103 кГ/см*) и электроизоляционными (е ~ 3,7; ps ~ 2 ¦ 1013 ом; Е ~ 20 кв/мм) характеристиками, устойчивостью к воде (за 24 ч В^ =^0,4%) и к слабощелочным средам. Он обладает также высокими значениями усталостной прочности, сопротивлением к истиранию и антифрикционными свойствами (коэффициент трения по стали для сухих поверхностей составляет 0,1—0,3 и почти не изменяется в интервале температур 20—120° С). Полиформальдегид плавится при 170—185° С, причем механические показатели прочности мало изменяются при повышении температуры до 120° С.

Закомерности разрушения неоднородных металлических материалов существенно зависят от особенностей ИХ строения, прежде всего от границ раздели между структурными .элементами и фазами. Особый инте]>сс представляют измерения влияния структуры на деформационное поведение пористых металлов, которые могут рассматриваться как специфический предельный случай резко неоднородной среды с максимально различающимися свойствами компонентов (металлического каркаса и парового пространства). Традиционное описание деформационной структуры такого материала не всегда дает возможность для установления корректных зависимостей между механическими и прочностными свойствами и параметрами структуры. Это делает весьма актуальным привлечение методов фрактальной геометрии. В нистоищей работе на примере пористого железа проводится фрактальный анализ границ раздела в заиисимоети от интегральной пористости, задавшейся в широком интервале от 0 до 60%, и степени деформации, изменявшейся от 3% до стадии разрушения.

Таким образом, при установившемся режиме трения удельная энтропия (плотность энтропии) S* композиционного материала активного объема в критическом состоянии предразрушения остается неизменной во времени и определяется теплофизическими свойствами компонентов (ингредиентов) материала и установившейся температурой в зоне трения. Это значение удельной энтропии 5* в момент, предшествующий разрушению (износу) материала, предлагается принять в качестве критерия износостойкости. Ранее в работе Гольденбла-та И.И., Бажанова В.Л., Копнова В.А. [68] был предложен энтропийный критерий длительной прочности полимеров, сущность которого заключается в утверждении существования некоторого предельного значения энтропии, накапливаемого в единице объема упруговязкого деформируемого материала в момент, предшествующий разрушению. Это предельное значение энтропии, по мнению авторов [68], может быть или константой материала, или зависеть от температуры и напряженного состояния в момент, предшествующий разрушению.

Упругие характеристики каждого из слоев определяются свойствами компонентов и их объемной концентрацией; построение расчетной модели материала завершается наложением слоев друг на друга. Для этого необходимо компоненты жесткости каждого слоя выписать в системе координат 1, 2, 3, повернутой относительно исходных, в общем случае неортогональных, векторов ty, i — 1,2,3, и воспользоваться, с учетом второго допущения, общими формулами, соответствующими совместному деформированию пакета слоев. При моделировании слоистой среды макронапряжения относятся к отдельному слою, который имеет свои дефор-мативные характеристики. Интегральное осреднение этих напряжений по объему материала, включающему все слои, приводит к средним напряжениям.

При расчете девяти компонент тензора податливости по методике, приведенной в работах [44, 69], характеристики слоя и прослойки принимаются заданными. Согласно рассматриваемой модели эти характеристики определяются свойствами компонентов и геометрической структурой материала. В частном случае из соотношений для данной модели вычисляют упругие характеристики среды, армированной изотропными слоями. При этом Цз =0, at = «2 =

Точные методы определяются здесь как такие, в которых удовлетворяются уравнения механики и одновременно точно моделируются известные физические ограничен..,. Эти физические ограничения обусловлены механическими свойствами компонентов композита и их взаимным расположением в пространстве.

Основная причина отсутствия приложений метода конечных разностей к исследованию упругопластического поведения композитов не связана с механическими свойствами компонентов. Здесь имеют место трудности, носящие скорее геометрический характер и возникающие при любых применениях метода конечных разностей к решению задач в областях с криволинейной границей, т. е. с ограничениями на узлы сетки, лежащие на границе. Эту проблему нельзя обойти даже при использовании нерегулярной сетки (см. Адаме и др. [4]). Применение же треугольных конечных элементов полностью решает указанную проблему, и именно благодаря этому обстоятельству метод конечных элементов является гораздо более гибким.

При механистическом подходе физические свойства композита связываются со свойствами компонентов при помощи

Слой — основной элемент в конструкции композита, но, с другой стороны, сам слой состоит из погруженных в матрицу волокон. Следовательно, можно связать конструкционные свойства композита с соответствующими свойствами компонентов* В результате возможно проектировать элементы конструкций из волокнистых композитов, зная конструктивные требования и свойства возможных компонентов композитов.

2) Статистические методы. Статистические методы связывают продольную прочность слоя при растяжении SIIIT со свойствами компонентов с учетом вариации прочности волокон в статистическом аспекте.

Используя правило смесей, можно связать прочность при продольном сжатии со свойствами компонентов следующим уравнением:

Прочность при изгибе SF можно связать со свойствами компонентов, принимая, что разрушение возникает при достижении одним из трех напряжений соответствующего критического значения. В виде уравнения это можно записать так: