Сдвиговых колебаний

Упругие свойства армирующих волокон могут быть различными в каждом из трех направлений. Для расчета модулей сдвига в рассматриваемом подходе использованы зависимости (см. табл. 3.1), полученные для расчета сдвиговых характеристик двухмерно-

Вследствие симметричности матрицы сдвиговые деформации в поперечном к плоскости 2 3 направлении зависят от нормальных напряжений в этой плоскости. Взаимное влияние касательных напряжений и сдвиговых деформаций происходит также при возникновении их в плоскости основания тетраэдра и одной из ортогональных к ней плоскостей. Взаимовлияния сдвиговых характеристик, относящихся к двум поперечным к основанию тетраэдра плоскостям, не происходит, так как а~^. = О.'Таким образом, плос-

кость 23, ортогональная одному из направлений волокон, не обладает свойством упругой симметрии. Известно, что при наличии плоскости упругой симметрии поворот осей в ней не обнаруживает влияния поперечных касательных напряжений на деформации в этой плоскости, хотя имеется взаимное влияние сдвиговых характеристик в двух поперечных к к ней плоскостях.

Рис. 7.8. Зависимость сдвиговых характеристик, прочности и модуля упругости при изгибе однонаправленных углепластиков на основе жгутов из углеродных волокон, вискеризопанных Т1О2 из аэрозоля, от объемного содержания нитевидных кристаллов:

во всем исследованном диапазоне значений лкр, то прочность при сдвиге растет с увеличением объемного содержания кристаллов до 5 %. Дальнейшее увеличение значений акр приводит к резкому снижению сдвиговой прочности стеклопластика. Это обусловлено особенностями метода виске-ризации, при котором с увеличением содержания нитевидных кристаллов и толщины слоя ткани затрудняется их внедрение в пространство между волокнами; кристаллы начинают располагаться в плоскости ткани. Оптимальное объемное содержание кристаллов, при котором достигаются максимальные значения сдвиговых характеристик 'исследуемого стеклопластика, составляют 5—6 % . Прочность при сдвиге в значительной степени определяется также диаметром нитевидных кристаллов, применяемых для виске-ризации. С уменьшением диаметра нитевидных кристаллов значение прочности возрастает (см. рис. 7.9).

Применение вискеризованной арматуры для улучшения сдвиговых характеристик и прочности на отрыв в трансверсальном направлении композиционных материалов весьма эффективно не только при использовании этих материалов в нормальных температурных условиях, но и при повышенных температурах. Изучение влияния повышенных температур (до 300 °С) на сдвиговые свойства однонаправленных угле- и стеклопластиков на основе волокон, вискеризованных нитевидными кристаллами из аэрозоля, показало, что применение вискеризованных волокон в композиционных материалах способствует значительному увеличению их сдвиговых характеристик (рис. 7.12). Максимальное повышение этих характеристик наблюдается в интервале температур 150—250 °С. Межслойная жесткость изученных материалов возрастает в 2 раза, а межслойная прочность в 2,8 раза по сравнению с указанными характеристиками материалов, армированных невискеризованными волокнами. Свойства композиционных ма-

3. Сдвиг полосы. Этот вид испытаний широко используют для измерения свойств при поперечном сдвиге различного вида податливых на сдвиг трехслойных материалов. Предложение использовать этот метод для определения сдвиговых характеристик в плоскости было сделано в работе [95]. Первые опубликованные эксперименты этого типа были проделаны на бороэпоксидном

Уитни [199] провел теоретический анализ напряженного состояния такого образца и показал, что для схем армирования, отличных от симметричных [см. уравнение (13)], получаемые экспериментальные данные недостаточны для определения сдвиговых характеристик. В связи с этим при испытании труб рекомендуется использовать лишь симметричные структуры. В работе

1204] отмочено, что с точки зрения механики труба, испытанная на кручение, является наиболее подходящим образцом для исследования сдвиговых характеристик .

Особо следует отметить широкое исследование эпоксидных боропластиков, проведенное Лепо с соавторами [123]. Несмотря на огромное количество работ, посвященных этому типу испытаний, его все же нельзя считать достаточно точным способом определения сдвиговых характеристик материала. Для контроля качества материала это испытание используют довольно успешно.

Упругие свойства армирующих волокон могут быть различными в каждом из трех направлений. Для расчета модулей сдвига в рассматриваемом подходе использованы зависимости (см. табл. 3.1), полученные для расчета сдвиговых характеристик двухмерно-

сигналов от неровностей поверхности и импульсов-спутников не возникает. Явление интерференции прямого и отраженного от боковой поверхности сигналов сохраняется. Для возбуждения поперечной волны, распространяющейся перпендикулярно поверхности ввода, применяют ЭМА-преоб-разователи или пьезопреобразователи сдвиговых колебаний с контактом через вязкое масло (см. подразд. 1.3).

2. Приравнивание частоты чисто сдвиговых колебаний балки, найденной по теория Тимошенко, и частоты, предсказываемой теорией упругости. При этом получается значение К' = 0,882, которое наиболее эффективно в задачах о высокочастотных колебаниях [102].

Особенно интенсивно жесткость повышается начиная с области частот 200—300 Гц, хотя резонансная частота сдвиговых колебаний столбика высотой 3 см равна примерно 800 Гц. Коэффициент поглощения амортизатора изменяется с увеличением частоты аналогично жесткости (рис. 44, кривая 1). Необходимо отметить

циент поперечного сдвига; / — момент инерции сечения, см4; r=(I/F)lb — радиус инерции сечения, см; F — площадь поперечного сечения, см2; fm=(imgfq)l/i — радиус инерции, см; ът — погонный момент инерции балки относительно нейтральной плоскости, кгс-с3; g — ускорение свободного падения, см/с2; Е0 — модуль упругости материала балки, кгс/см2; G0 — модуль сдвига материала балки, кгс/см2; Дд — логарифмический декремент изгибных колебаний; Д<; — логарифмический декремент сдвиговых колебаний; Дд-=Дв — Де! i=qF/Fff, кгс-с2; /* — полярный момент инерции сечения балки, см4; С0 — крутильная жесткость балки.

Исследование виброакустических процессов в станке в высокочастотном диапазоне основывается на стохастической природе возмущающих сил, используются методы архитектурной акустики, в частности статистический энергетический анализ [14]. Станок представляется в виде совокупности связанных резонирующих осцилляторов и систем изгибных и продольно-сдвиговых колебаний конструкции. Модель — структурно-функциональная, так как имеет структуру, сходную со станком, а отклик модели на задаваемое возмущение количественно соответствует отклику конструкции станка, хотя волновые процессы, сопровождающие распространение структурного шума, не имитируются.

g — ускорение силы тяжести, см/с2, Е0 — модуль упругости материала балки, кгс/см2, GO — модуль сдвига материала балки, кгс/см2, АВ — логарифмический декремент изгибных колебаний, АС — логарифмический декремент сдвиговых колебаний,

Одним из простых случаев является звуковое иоле круглого плоского пьезоэлектрического излучателя (раздел 7.2). Он колеблется с одинаковой фазой и амплитудой по всей поверхности и передает частицам граничащего с ним вещества свое собственное движение в виде колебаний (продольная волна) или сдвиговых колебаний (поперечная волна). Такой источник звука называется идеальным поршневым излучателем, поскольку в случае жесткой стенки он действует как колеблющийся поршень. В остальном он создает такое же звуковое поле, как и диафрагма того же размера, через которую проходит плоская волна (теорема Бабине, рис. 4.1), поскольку движение частиц в отверстии аналогично их движению на генераторе колебаний.

Оказалось, что декремент колебаний по любой форме не может быть больше декремента чисто сдвиговых колебаний при максимальном для тела значении Т.

У кварца от нуля отличны только пьезомодули dn и di4, а также пьезо-константы с теми же индексами. Это означает, что кварцевые преобразователи пригодны для возбуждения и регистрации продольных и сдвиговых колебаний. Для возбуждения продольных колебаний стержень вырезают вдоль оси л:, пластинку - перпендикулярно к ней. В обоих случаях электрическое поле

Техника ультразвуковых сдвиговых колебаний используется для контроля изделий сложной формы там, где неэффективны сквозное и эхо-импульсное прозвучивания. В этом случае сигнал посылается под углом 17,5 ... 30 к нормали. Если дефекты отсутствуют, волны, отражаясь от поверхностей образца, затухают, т. е. к источнику сигнал не возвращается. При наличии дефекта появляется отраженный сигнал, который будет зарегистрирован преобразователем 18].

Ультразвуковая сварка. Введение упругих механических (ультразвуковых) колебаний в зону контакта двух плотно сжатых пластин 5 вызывает возникновение между ними сдвиговых колебаний малой амплитуды, и ультразвуковой частоты, приводящих к срастанию соприкасающихся поверхностей в монолитное соединение