Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Критическая длина волокон




Волокнами

Композиционные материалы, армированные дискретными

 

 

Рассмотренные в разделе 2.2.1 формулы для определения прочности КМ справедливы лишь тогда, когда армирующие волокна непрерывны. Если же КМ армированы короткими (дискретными) волокнами, следует учитывать так называемый концевой эффект, связанный с концентрацией напряжений у концов волокон, который сказывается на прочности КМ в целом.

В КМ, армированном параллельно уложенными короткими волокнами длиной l и нагруженном вдоль волокон, нагрузка передается волокнам касательными напряжениями на поверхностях раздела между волокнами и матрицей. В зависимости от длины волокон возможны два случая поведения их в КМ. При значениях l, меньших определенной критической длины lкр, растягивающие напряжения в волокнах оказываются недостаточными для того, чтобы вызвать их разрушение, волокна вытягиваются из матрицы и прочность их недоиспользуется.

При l > lкр волокна разрушаются от растягивающих напряжений, при этом чем больше l, тем большую прочность имеет КМ в целом.

Критической длиной волокна lкр называют минимальную длину волокон, при которой они разрушаются в КМ. Значение lкр зависит от прочности связи между матрицей и волокнами и диаметра волокон. Если приблизительно принять, что по длине волокна касательные напряжения распределены равномерно (это близко к поведению КМ с идеально пластичными матрицами), то lкр можно найти из условия равновесия касательных и нормальных сил, действующих на волокно (рис. 2.10):

 

 

Рис. 2.10. Силы, действующие на волокно при растяжении армированной композиции

 

 

где:

τ – касательные напряжения на границе раздела волокно-матрица;

σвв – нормальные растягивающие напряжения в волокне;

l и dв - длина и диаметр волокна.

При l = lкр в момент разрушения КМ касательные напряжения равны сдвиговой прочности границы раздела τг.р, а растягивающие напряжения в волокнах – их пределу прочности σвв.

Поэтому

(2.29)

Таким образом, критическая длина волокон увеличивается с уменьшением прочности границы раздела и увеличением прочности волокон и их диаметра. В КМ с пластичной матрицей максимальное напряжение на границе раздела может ограничиваться пределом текучести матрицы.

Обычно в расчетах используют безразмерную величину lкр/dв, а не абсолютное значение lкр, поскольку первая не зависит от диаметра волокон. Расчет показывает (см. таблицу), что для армированных металлов lкр/dв = 10-250, а для пластиков lкр/dв ³ 350.

Значения lкр/dв для КМ с различной сдвиговой прочностью границы раздела волокно-матрица и волокнами с различными пределами прочности

σвв, МПа Матрица – τг.р, МПа
Смола-10 Al-14 Ag-28 Cu, Ni-35
         
         
         

С повышением температуры τг.р уменьшается, поэтому КМ, предназначенные для работы при высоких температурах, должны иметь волокна большей длины, чем материалы, эксплуатируемые при низких. Точное значение прочности связи между арматурой и матрицей не поддается аналитическому расчету, поэтому его определяют экспериментально.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 3257; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.012 сек.