Компоненты напряжения вдоль линии, параллельной волокна

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Все последующие участки относятся к прямой линии, близкой к и параллельно с волокном, имеющей х = 1,23 r_f, у = 0 и z от 0 (середины волокна) до 0.0972 мм (= Zmax), где r_f - радиус волокна.

Рисунок 8 и 9 показывают все шесть составляющих напряжения и напряжения Мизеса вдоль этой линии при ɛ= 0,5% (квазиупругий случай) и ɛ= 2% (сильно пластифицированные матрицы).

Рисунок 8 Компоненты напряжений в рамках модели для общей деформации ɛ = 0,5%. Поле напряжений является довольно сложным. Напряжение сдвига возрастает почти линейно с ростом z, в отличие от более простых аналитических несколько теорий. Кривая (а), σ_z;(b) σ_vM; (c) σ_y; (d) σ_x; (e) τ_xz.

Рисунок 9. Компоненты напряжений в рамках модели общей деформации ɛ = 2%. Напряжения Мизеса достигли уровня предела текучести матрицы (как определенно в испытании на растяжение однонаправленного) в течение почти 1/3 длины всего волокна (т.е. матрица вблизи волокна сильно пластифицирована). Кривая (а), σ_yM; (b) τ_xz ; (c) σ_z; (d) σ_y ; (e) σ_x_.

1. Составляющая напряжения σ_z: Напряжение в волокне по крайней мере на его концах ( z = 0,09 мм) и самым высоким в центре волокна (z = 0). Матрица близко к волокну вынуждена иметь примерно тот же Z-деформацию в качестве волокна. Таким образом, σ_z -напряжение в матрице выше, вблизи середины волокна и падает по направлению к концам волокон. Однако, как волокно передало все напряжение к матрице до достижения его конца (т.е. диапазон передачи z = 0-0.09 мм) Z-напряжение матрицы может подняться снова к более высоким значениям; максимум был рассчитан на z = 0,092 мм. После этого, он падает снова в связи с передачей сдвига сил в соседние волокна.

2. Компонент сдвига τ_xz: В центре волокна компоненты сдвига в окружающей матрице τ_xz = 0, так как силы сдвига инвертировать на этой границе симметрии. В упругом случае, постепенное нарастание напряжения сдвига к концу волокна может быть видно. В пластиковом корпусе (ɛ = 2%, рис. 9), этот компонент только строит до значения примерно 25N mm^-2. Это значение примерно соответствует тому, что уравнение 1 дает, если предел текучести σ = 43 N mm^-2 предполагается, а все остальные компоненты напряжения (т.е. σ_x,σ_y,σ_z,τ_xy_,τ_yz₎ установлены в 0. Это означает, что этот компонент сдвига является доминирующим напряжение приводит к пластификации.

3. Компоненты напряжения σ_x и σ_y_: Матрица впереди верхней части волокна подчеркивается определенной суммой в z-направлении. Поэтому контракты. Эта поперечная усадка вызывает напряжения в у- и x-направлениях в сторону соседних волокон. Это объясняет повышение σ_x и σ_y на концах волокон и, вследствие симметрии, участвующей, а также в центре волокна.(?)

4. Другие компоненты напряжений: остальные касательные напряжения τ_xy и τ_yz равны 0 для всех точек вдоль линии, выбранной из-за симметрии модели.

Распределение Мизеса напряжений, σ_vM, показывает почти монотонное увеличение по сравнению с положительным значением в районе центра волокна до точки где матрица полностью, пластифицирована. В этом случае он достигает предела текучести матрицы (рис. 4) и остается примерно на постоянном уровне.

Рисунок. 10 показывает напряжение τ_xz вдоль линии (х = 1.23 r_f, у = 0 и z = 0 в Zmax= 0.0972 мм) в течение нескольких полных деформаций модели. Более узкие расстояния между отдельными линиями контура выше ɛ= 1,5% указывают на влияние пластификации матрицы. Кроме того, становится очевидным из этих результатов следует, что наиболее опасность точка для отказа композита конца волокна. В упругой задаче, на самом деле существует вершина трещины, вызывающее поле с бесконечным напряжением в этой точке. В пластической задаче напряжение используется ограниченно по критерию Мизеса. Тем не менее, деформация матрицы еще по величине ближе к концу волокна.

Рисунок 10. Напряжения сдвига в пределах модели в течение нескольких полных деформаций модели. Кривая (а) ɛ= 2,5%; (b) ɛ = 2%; (с) ɛ = 1,5%; (d) ɛ = 1%; (e) ɛ = 0,5%.

Выводы

Конечно-элементной модели с несколькими новыми и близкими к реальности аспектами. Наиболее важные аспекты приведены ниже.

(1) Волокна могут передавать значительное количество стресса соседних волокон вызывает широкие полосы сдвига между соседними волокнами.

(2) модель не должна предполагать плоские напряженное состояние, плоской деформации или радиальной симметрии, так как она построена в трех измерениях.

(3) концы волокон не закреплены в матрице, что соответствует тому, что в действительности не существует связующий агент в этих местах.

(4) Модель соответствует бесконечно расширенной структуры так, чтобы никакие поверхностные эффекты не влияют на результаты.

(5) Физические параметры и пластичность напряжение-деформация соотношение может быть выбрано в пределах физических границ.

(6) Поведение модели, особенно для упругого случае, как было показано, хорошо согласуются с экспериментальными измерениями.

(7) Единственная модель-присущее параметр а / б было показано, чтобы не влиять на расчет жесткости в модели резко.

(9) наиболее критическая область для возможного failure- матрицы вблизи волокна конечного было указано.

(10) Модель, представленная здесь, может быть использована для оптимизации нескольких составных свойств (например, модуль упругости) путем изменения длины волокна и радиуса. Прослойка макроскопической толщины, скажем, 1 цт, может быть легко включено переопределением свойств элемента материала в непосредственной близости от волокон. Такое расширение модели находится под следствием в настоящее время. Это может помочь изучить, как такое межфазного должна теоретически быть оптимизированы в отношении толщины и механических характеристик, с тем чтобы достичь максимальных значений энергии к выходу из строя этих материалов. M

Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 236; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 23

Мы поможем в написании ваших работ!