ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимости между напряжением и де-. формацией из "Разрушение армированных пластиков" Как было отаечено выше, арматурой могут служить различные волокна . Полимерное связуюш,ее в армированных пластиках придает изделию форму, совместно с волокнами обеспечивает жесткость и прочность, передачу усилий, а также создает непрерывный материал и защищает волокна. [c.18] Отчетливо выраженное преобладание длины над остальными размерами тонких волокон является как преимуществом, так и недостатком этого вида армирующего материала. Недостаток состоит в том, что волокно способно обеспечить усиление, в основном, в направлении своей продольной оси. В направлении, перпендикулярном оси. волокна, эффект усиления ничтожен. Более того, в этом направлении наличие волокон может даже понизить предел прочности и величину предельной деформации при разрушении, композиции. Достоинством тонких армирующих волокон является возможность создания усиления только в конструктивно необходимом направлении, чем обеспечивается максимальное использование свойств армирующих волокон. При этом подразумевается, что прочность и жесткость у армирующих волокон больше, чем у материала матрицы. [c.18] Представляет интерес сравнение прочности композиции и полимерного связующего. Однако величина прочности композиционного материала зависит не только от прочности компонентов, но и от вида разрушения полимерного связующего и композиции в целом. Для обеспечения оптимальных свойств армированного пластика оба компонента, арматура и полимерное связующее, должны деформироваться, совместно и разрушаться одновременно. Для предварительного сравнения можно принять, что разрушение происходит при одинаковой максимальной деформации обоих компонентов. Тогда для сравнения прочности достаточно сопоставить напряжения в полимерном связующем и в композиции при деформации разрушения. Из этих предположений ясно, что жесткость и прочность композиции возрастают с увеличением содержания армирующих волокон. [c.21] На кривых 3 и 4 указан угол между направлением нагрузки и основой ткани. [c.22] Кривые деформирования четырех композиций — двух однонаправленных материалов (содержащих пряди из 20 параллельных волокон) и двух стеклотекстолитов — приведены на рис. 4. Стеклотекстолиты на основе эпоксидного или полиэфирного связующего различались между собой количеством стекловолокна в направлении действия нагрузки. У материала, армированного параллельными слоями стеклоткани 181, это количество составляло примерно 50%, стеклоткани 143 — значительно больше. В качестве однонаправленных материалов использовалась ровница из 20 одинарных нитей, пропитанная пластифицированным поливинилхлоридом. Это связующее имеет большее относительное удлинение при разрыве, чем эпоксидные или полиэфирные смолы. Несмотря на такое различие исследованных материалов, оказалось, что экспериментальные данные о влиянии содержания стекловолокна, расположенного параллельно направлению растягивающей нагрузки, на модуль упругости и прочность всех четырех материалов качественно совпадают с выводами, полученными при анализе уравнения (46). [c.23] Описанные локальные явления разрушения, включающие выпрямление искривленных волокон, местное растрескивание связующего, отслоение от него волокон и их разрушение, свидетельствуют о важности и в то же время о сложности взаимодействия компонентов материала — полимерного связующего, и армирующих волокон. От этого взаимодействия зависит несущая способность материала и развитие процесса разрушения. Отмеченные локальные эффекты тесно связаны с изменением свойств пластиков в условиях эксплуатации. [c.25] Под механическими свойствами в наиболее простом случае понимают зависимости между напряжением и деформацией, определяемые нри медленном увеличении нагрузки и одновременном измерении нагрузки и деформации. Получаемые таким образом зависимости являются основными характерист иками, необходимыми при проектировании элементов конструкции из данного материала. Они также служат критерием для сравнения его с другими материалами и для оценки влияния окружающей среды и различных видов нагрузки. [c.27] Модуль упругости, определяемый по тангенсу угла наклона начального линейного участка кривой деформирования, дает однозначную зависимость между напряжением и деформацией на этом участке. При высоких напряжениях кривая деформирования больпшнства армированных пластиков отклоняется от первоначальной линейной зависимости. Это отклонение приводит к появлению в материале остаточных деформаций. [c.27] При сильном отклонении от прямолинейного участка деформации при разрушении могут достигать десятикратного значения упругой деформации, соответствующей разрушающему напряжению. В общем случае несущая способность пластика определяется пределом прочности при растяжении, критической нагрузкой при потере устойчивости или максимально допустимой по условиям эксплуатации деформацией. [c.27] Кривые деформирования при растяжении материалов с разными типами арматуры показаны на рис. 5 . Во всех материалах связующим служила полиэфирная смола. [c.28] Число нитей на дюйм. [c.29] Кривые деформирования при сжатии армированных пластиков показаны на рис. 7. Перелом кривых деформирования, наблюдаемый при растяжении, при сжатии почти незаметен . Модуль упругости при сжатии равен или несколько больше модуля упругости при растяжении, за исключением материалов, армированных стекломатом и хлопчатобумажной тканью. Вследствие начального искривления волокон и их тенденции к потере устойчивости армирование тканью лри сжатии менее эффективно, чем при растяжении. На рис. 7 приведены также значения касательного модуля упругости для определения критической нагрузки этих пластиков. [c.31] Цифры на кривых — угол между направлением нагрузки и основой ткавн. [c.33] Кривые деформирования при сдвиге для четырех стеклопластиков на основе полиэфирной смолы, армированной стекломатом и стеклотканями 112, 181 и 143, и для пластика на основе фенольной смолы, армированной хлопчатобумажной тканью, показаны на рис. 9. Наи-больпшм модулем сдвига обладает материал, армированный стекломатом модули сдвига стеклотекстолитов имеют почти одинаковое значение, среднее между модулем сдвига пластика из стекломата и из хлопчатобумажной ткани. Приведены также кривые касательных модулей упругости при сдвиге для определения критической нагрузки выпучивания при сжатии этих пластиков под углом 45° к направлению армирующих волокон. [c.34] Вернуться к основной статье