ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ударная вязкость и работа разрушения из "Промышленные полимерные композиционные материалы" Автор работы [119] расширил анализ простых ударных испытаний, выявив влияние предварительных напряжений в композиционных материалах на их работу разрушения. Он показал, что при таких динамических условиях локальный удар вызывает образование бегущей трещины, которая затем развивается под действием предварительно приложенного напряжения и многие композиционные материалы на основе углеродных волокон при этом обладают значительно меньшей энергией разрушения по сравнению с испытаниями при нормальном ударе. Эти факты имеют очень большое значение при конструировании изделий из композиционных материалов, так как в большинстве случаев ударные нагрузки приходятся на элементы конструкций, подвергнутые предварительной нагрузке, как, например, в случае лопастей турбовентиляторных двигателей. [c.126] ГИЮ разрушения самой матрицы. [c.127] Обычный эпоксидный стеклопластик имеет энергию разрушения около 10 Дж/м . В настоящее время не существует единого мнения о величине вклада отдельных механизмов процесса микроразрушения в общую энергию разрушения таких волокнистых композиционных материалов. Наиболее вероятно, что в различных типах материалов, особенно при различной поверхностной обработке волокон, широко применяемой для стеклянных и углеродных волокон, вклад отдельных. механизмов будет различен. [c.128] В работе [175] исследовано влияние объемной доли волокон на ударную вязкость различных типов материалов на основе углеродных волокон (рис. 2.64). Показано, что чем выше прочность углеродных волокон, тем выше энергия разрушения материалов на их основе, вероятно вследствие большего увеличения накопленной упругой энергии в результате возрастания разрушающего напряжения, чем вследствие увеличения модуля упругости волокон. Поверхностная обработка высокопрочных и высокомодульных углеродных волокон вызывает резкое понижение энергии разрушения материалов на их основе. [c.128] А — эпоксидная смола — необработанные высокомодульные углеродные волокна = 0,40) В — эпоксидная смола — кварцевые волокна (ф =0,70) (образец толщиной с1 с надрезом глубиной /3, 9 — угол между направлением образца при испытании и ориентацией волокон) П16]. [c.129] Энергия разрушения при росте трещины перпендикулярно направлению ориентации волокон обычно не чувствительна к выбору полимерной матрицы. Введение эластификаторов хотя и повышает величину ур, однако это повышение незначительно при малом его количестве [28], По вязкости разрушения очень хрупкие стекла, армированные углеродными волокнами, мало отличаются от материалов на основе пластичных полимеров [18]. Однако, как было показано Баркером [190], ударная вязкость по Шарпи ряда композиционных материалов на основе различных углеродных волокон и различных полимерных матриц резко зависит от температуры испытаний. На кривых температурной зависимости композиционных материалов в области Тс матрицы наблюдается максимум, значительно более резко выраженный, чем для ненаполненных матриц. Очевидно, что резкое возрастание ур композиционных материалов не может быть обусловлено только возрастанием энергии разрушения полимерной матрицы при ее T J а связано с изменением адгезионной прочности сцепления фаз. [c.130] Энергия разрушения однонаправленных волокнистых композиционных материалов очень сильно зависит от наличия пустот и воздействий внешней среды. Бимон и Харрис [109] показали, что 5% пустот снижает ударную вязкость по Шарпи материалов на основе высокомодульных углеродных волокон на 30% при росте трещины в направлении, перпендикулярном ориентации волокон, и на 50%—в параллельном направлении. Воздействие на эти материалы паров воды уменьшает энергию разрущения таких материалов на 14% в случае необработанных и на 44%—в случае поверхностно обработанных промышленным способом волокон. Как уже говорилось, обработка стеклянных волокон кремнийорганическими аппретами значительно снижает энергию разрушения ориентированных стеклопластиков, однако она повышает их стойкость к действию воды [131]. Граница раздела при этом становится недоступной для воды, и их прочность при изгибе и энергия разрушения снижаются значительно меньше. [c.130] Вернуться к основной статье