- •Проектирование и прогнозирование
- •1 Общие сведения
- •2 Компоненты композиционных материалов
- •2.1 Матричные (связующие) компоненты композиционных
- •2.1.1 Требования к матрицам
- •2.1.2 Термореактивные матрицы
- •2.1.3 Термопластичные матрицы
- •2.1.4 Металлические матрицы
- •2.1.5 Керамические матрицы
- •2.2 Армирующие материалы
- •2.2.1 Армирующие каркасы композитов
- •2.2.2 Структура и свойства нити
- •2.2.3 Структура и текстурные свойства текстильных
- •2.2.4 Тканые материалы
- •2.2.5 Трикотажные структуры
- •2.2.6 Плетеные структуры
- •2.2.7 Нетканые текстильные материалы
- •2.2.8 Стеклянные волокна и армирующие материалы
- •2.2.9 Углеродные волокна и армирующие материалы на их основе
- •2.2.10 Органоволокна (арамидные волокна)
- •Механические и теплофизические свойства нитей из органоволокон при различных температурах
- •2.2.11 Борные армирующие волокна
- •2.2.12 Карбид - кремниевые волокна
- •3 Основы микромеханики двухкомпонентных
- •3.1 Определение упругих характеристик
- •3.1.1 Основные предпосылки
- •3.1.2 Определение продольного модуля упругости
- •Подставляя (3.2), (3.3) в (3.1), получим
- •3.1.3 Вычисление продольно-поперечного
- •3.1.4 Определение поперечного модуля упругости и модуля
- •3.2 Прочность однонаправленного слоя
- •3.2.1 Механические свойства однонаправленного слоя.
- •3.2.2 Особенности разрушения композиционных материалов, армированных непрерывными волокнами
- •3.2.3 Характеристики прочности и виды разрушения
- •3.2.4 Прочность слоя при продольном растяжении и сжатии
- •3.2.5 Прочность слоя при поперечном растяжении, сжатии
- •3.2.6 Определение внутренних напряжений в компонентах
- •3.2.7 Прочность однонаправленного слоя при плоском напряженном состоянии [26, 28, 33]
- •4 Микромеханика гибридных композитов
- •4.1 Упругие характеристики гибридного композита
- •4.2 Прогнозирование упругих свойств гибридных
- •4.3 Прогнозирование прочности однонаправленного
- •Механические характеристики эпоксидной матрицы
- •Решение
- •Решение
- •Механические характеристики компонент гибридного материала Углеродное волокно
- •Матрица
- •Решение
- •Первушин Юрий Сергеевич
2.2.5 Трикотажные структуры
Трикотажные структуры (рис. 2.2, б), образованные переплетением одной или нескольких армирующих нитей, позволяют реализовать значительно более широкий диапазон форм и свойств, чем тканые. Такие трикотажные структуры, как основно-вязаные и уточно-вязаные (кулирные), обеспечивают деформируемость полотна во всех направлениях и пригодны для изготовления композитных изделий глубоким формованием. Используя систему проложенных непереплетающихся нитей, можно придать стабильность размеров в одном направлении и способность к формованию в других. Основно-вязаные трикотажи с проложенными нитями особенно удобны для ряда областей применения благодаря необычной способности сохранять высокие механические свойства проложенной нити и вследствие этого открывают широкие возможности проектирования изделий с разными эксплуатационными характеристиками, начиная от высокой стабильности размеров до заданной деформируемости в нужных направлениях. Более того, трикотажи этого типа с проложенными основными нитями обладают более высокими коэффициентами реализации свойств волокон при растяжении, сопротивлении сдвигу в плоскости, чем сопоставимые по структуре тканые материалы. Главный недостаток трикотажных систем применительно к некоторым видам изделий: ограниченная толщина материала (от трех до пяти диаметров нити) и большой расход сырья относительно требуемой застильности.
2.2.6 Плетеные структуры
Плетеные текстильные изделия могут обладать как стабильностью размеров, так и формуемостью в зависимости от структуры и вида переплетения систем нитей (рис. 2.2, в). Виды плетеных изделий весьма разнообразны и включают полые трубчатые рукава, сплошные цилиндры, полотна, стержни квадратного сечения и др. Структура перечисленных изделий может включать проложенные (т.е. непереплетенные) системы нитей, расположенные между переплетаемыми нитями. Плетеные структуры с проложенными нитями или с уплотненными схемами плетения обладают хорошим сопротивлением растяжению в направлении проложенных нитей и одновременно плохо сопротивляются сжатию в этом направлении.
2.2.7 Нетканые текстильные материалы
Наиболее широко распространенной разновидностью арматуры из неориентированных волокон являются волокнистые маты. Они состоят из рубленных или штапельных хаотически расположенных элементарных нитей, механически или химически связанных между собой. Длина отдельных волокон составляет, как правило, 20-50 мм. Снижение длины волокна ниже 20 мм приводит к резкому падению прочности, увеличение же длины волокон выше 50-70 мм приводит к ухудшению формуемости материала, не давая при этом существенного увеличения прочности. В химически связанных матах связующее (его наносят около 5%)соединяет отдельные пряди и удерживает их вместе, придавая мату достаточную прочность, необходимую при укладке в процессе формования. В механически связанных матах волокна скреплены между собой механическим путем - прошивкой и взаимным сцеплением. Они лучше поддаются смачиванию связующим и формованию.