Общая характеристика волокнистых композитов
Основные понятия и определения
Волокнистые композиционные материалы (ВКМ) состоят, как правило, из волокнистого наполнителя и матричного материала.
Волокнистый наполнитель воспринимает основные напряжения, возникающие при действии внешних нагрузок, и обеспечивает жесткость и прочность композиции в направлении ориентации волокон.
Пластичная матрица, заполняющая межволокнистое пространство, обеспечивает совместную работу отдельных волокон за счет собственной жесткости и взаимодействия, существующего на границе раздела матрица-волокно. Следовательно, механические свойства композита определяются тремя основными параметрами: высокой прочностью армирующих волокон, жесткостью матрицы и прочностью связи на границе матрица-волокно.
Волокнистые композиты отличаются от других типов композиционных материалов структурой и механизмом образования прочности. Особенность структуры ВКМ заключается в равномерном распределении высокопрочных волокон в пластичной матрице с высокой объемной степенью наполнения (до 75%), что придает волокнистому композиту ярко выраженную анизотропию свойств в направлении преимущественного расположения волокон. Структура ВКМ определяет механические свойства композиции и механизм ее разрушения. В ВКМ поперечные растягивающие напряжения в конце растущей трещины могут вызвать отслаивание волокон от матрицы, а сдвиговые напряжения на границе раздела - распространение отслоенных участков вдоль волокон. При отслаивании затрачивается энергия, т. к. волокна должны перемещаться относительно матрицы. Кроме того, при дальнейшем нагружении до разрушения волокна могут разрываться вдали от плоскости распространения трещины. Поэтому для волокнистых композитов характерен такой механизм повышения вязкости разрушения, которых нет у гомогенных материалов. Высокая прочность ВКМ связана с наличием большой поверхности раздела между наполнителем и матрицей, которая препятствуют дальнейшему развитию образовавшейся при нагрузке трещины. При нагружении изделия происходит вытягивание волокон из матрицы и разрушение границы раздела между ними. Дополнительное сопротивление распространению трещин, развивающихся в матрице, оказывают силы трения между вытягиваемым волокном и матрицей. Высокая трещиностойкость ВКМ обеспечивает их работоспособность при значительных накопленных повреждениях [1].
|
|
|
Дата добавления: 2015-12-20; просмотров: 47; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!