Механика композитных материалов 5 1980

турные зависимости tg б и Е' для композиции на основе полиимида ПИР-2 и 45% по массе дифенилацетиленида кремния. Из рисунка видно, что полимеризация дифенилацетиленида кремния с образованием крем­

энергии, отсутствующими (по отсутствию максимума на температурной зависимости tg б) по завершении полимеризации.

В заключение хотелось бы отметить, что теплостойкие ароматические полимеры были любезно предоставлены для испытаний С. В. Виногра­ довой, Н. И. Бекасовой, Я- С. Выгодским, Л. Г. Комаровой, элементоор­ ганические соединения — А. М. Сладковым, Н. Е. Колобовой, И. Р. Гольдингом, Т. В. Розанцевой, А. Н. Артемовым, которым авторы выражают благодарность.

СП И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1.Аскадский А. А., Матвеев Ю. И., Слонимский Г Л. Исследование химических превращений в твердых полимерах динамическим механическим методом. — Международ. симп. по макромолекулярной химии. Ташкент, 17—21 октября 1978 г. Тез. кр. сообщ. Т. 4. М.,’ 1978, с. 5.

2.Слонимский Г Л., Аскадский А. А., Нурмухаметов Ф. Н., Алексеев В. Ф. Уста­ новка для исследования влияния вибраций в области звуковых частот на процесс ре­ лаксации напряжения в полимерах. — Высокомолекуляр. соединения. Сер. А, 1974, т 16

№1, с. 232.

МЕХАНИКА КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, 1980, № 5, с. 907—911

УДК 620.111.3:539.4

Д. И. Фролов, Р. Ш. Килькеев, В. С. Куксенко, С. В. Новиков

СВЯЗЬ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ИРАЗМЕРАМИ РАЗРЫВОВ СПЛОШНОСТИ ПРИ РАЗРУШЕНИИ ГЕТЕРОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Методы акустической эмиссии (АЭ) оказались весьма эффективными при исследовании механики разрушения гетерогенных материалов. Основное внимание исследователей уделялось изучению параметров совокупного характера, таких, как интенсивность акустических сигна­ лов (АС), общее число импульсов, амплитудное распределение АС и т. п. [1]. Параметры одиночных сигналов практически не исследова­ лись. Это объясняется тем, что применявшаяся методика регистрации АС приводит к существенному искажению их амплитудно-фазовых ха­ рактеристик. Эти искажения не позволяют реализовать одно из основ­

ных преимуществ метода АЭ, а именно, возможность зарегистрировать единичный акт локального нарушения структуры.

Известно, что при воздействии единичного импульса нагрузки в упругом образце могут возбуждаться колебания с различными резо­ нансными частотами, зависящими от его размеров и механических свойств [2]. Эмиссия упругих волн, возникающих при разрушении, также способна возбудить механические резонансные колебания об­ разца.

Материалы, склонные к хрупкому разрушению, представляют собой колебательную систему с высокой механической добротностью [3]. Это предопределяет малый декремент затухания акустических колеба­

Рис. 4. Распределение результатов электрических и микроскопических измерений.

медленно затухающие резонансные колебания (рис. 3—а). На рис. 3—б показана осциллограмма одиночного АС, из которой видно, что резо­ нансные явления после погружения образца в жидкость исчезают. На­ блюдаемый в последнем случае колебательный процесс связан, по на­ шему мнению, с особенностями механизма зарождения и развития трещин, и не зависит от формы и размеров образца. При измерениях в воздухе геометрия образца существенно влияет на амплитуду и частотный спектр сигнала.

Для анализа характеристик процесса нами были выбраны ампли­ туда А и длительность т основного колебания АС (см. рис. 3—б). Получаемая информация в виде осциллограмм систематизировалась по значениям параметров А* и т*. Систематизация заключалась в по­ строении вариационных рядов, по которым были найдены эмпирические распределения результатов измерений. Полученные распределения числа результатов по амплитуде А и длительности т (рис. 4—а, б) имеют характерный асимметричный вид. Проведенный статистический анализ показал, что полученные результаты хорошо описываются лога- рифмически-нормальным законом распределения. Совпадение эмпири­ ческого распределения результатов с логарифмически-нормальным законом проверялось по критериям согласия Пирсона и Колмогорова. Оба критерия показали несущественность различия между эксперимен­ тальными результатами и теоретической логарифмически-нормальной кривой.

Параметры гетерогенности в пороситаллах изучались по шлифам. Вдоль произвольно выбранных направлений на шлифах определялись линейные размеры перегородок (см. рис. 2), по которым строились вариационные ряды. Из графика, показанного на рис. 4—в видно, что распределение размеров перегородок качественно сходится с распреде­ лением электрических измерений параметров АС. Вычисленные значе­ ния критериев согласия показали, что с надежностью оценки 0,95 рас­ пределение результатов электрических и линейных измерений подчиня­ ется одному и тому же логарифмически-нормальному закону. Различие между распределениями статистически недостоверно. На рис. 5 приведена вероятностная диаграмма [5], содержащая результаты элек­ трических и линейных измерений в относительных единицах. Из гра­ фика видно, что все экспериментальные точки лежат вблизи тео­ ретической прямой, описывающей логарифмически-нормальное распре­ деление.

Полученные экспериментальные результаты для образцов с различной гетерогенностью обрабатывались методами регрессионного анализа [5]. Для всех исследовавшихся образцов были вычислены ко­ эффициенты к и п линейных регрессионных уравнений вида A=k\Ln\ т=&2L712. Коэффициенты корреляции найденных соотношений находятся в пределах г= 0,7-^0,9, что указывает на тесную связь между парамет­ рами гетерогенности и характеристиками АС. Результаты вычислений в виде графиков показаны на рис. 6. Отрезки линий соответствуют частным уравнениям регрессии, вычисленным для отдельных образцов.

МЕХАНИКА КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, 1980, № 5, с. 912—918

УДК 620.17:678.067

В. А. Поляков, В. В. Таневский

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА СДВИГОВОЙ ЖЕСТКОСТИ КОМПОЗИТОВ С ПЕРЕМЕННЫМ ЗАКОНОМ УКЛАДКИ АРМАТУРЫ

Известные методы экспериментального определения сдвиговых харак­ теристик современных композитов заключаются, как правило, в испыта­ ниях образцов из однородного по структуре материала. Их анализ и классификация достаточно полно даны в [1]. Для слоистых композитов с различными углами армирования усредненное значение сдвиговых харак­ теристик приводится в работах [2, 3]. При этом в методике расчетов за основу приняты характеристики однонаправленного материала. Хорошо зарекомендовавшим себя методом определения сдвиговых характеристик в плоскости армирования является трехточечное испытание на кручение плоских квадратных образцов.

Сложность испытаний композитов с переменной по толщине укладкой обусловлена двумя моментами — спецификой деформируемости материала со слоистой структурой и трудностью определения упругих свойств монослоя. При деформировании слоистого материала с произвольной последовательностью укладки монослоев затруднено обеспе­ чение однородности поля замеряемых деформаций, необходимой для корректной оценки упругих характеристик. При обработке полученных в эксперименте значений нагрузкидеформации (при заданном способе приложения нагрузки) должна учитываться геомет­ рия слоистой структуры материала. Так, при обычных испытаниях на растяжение—сжа­ тие образцов прямоугольного сечения целесообразно использовать симметричные угло­ вые укладки монослоев относительно срединной плоскости, что исключает побочные виды деформирования (растяжение с изгибом, сдвигом, кручением и т. п.). Изгиб таких материалов с косоугольной укладкой арматуры сопровождается кручением, кручение — изгибом. Для антисимметричных слоистых материалов изгиб сопровождается не круче­ нием, а сдвигом в плоскости пластины; кручение происходит без изгиба, но с растя­ жением.

Трудности в определении упругих свойств слоистого материала продиктованы также недостаточной обоснованностью в задании упругих характеристик монослоя слоистой композиции по данным опытов над макрообразцами из однонаправленного материала. В последнее время появились работы [4, 5], в которых свойства монослоев при рассмот­ рении всей слоистой многонаправленной композиции не рекомендуется отождествлять со свойствами однонаправленного материала, а определять из независимых опытов над композитом. В работе [5] изложена методика определения модуля сдвига двунаправлен­ ного углепластика с углами армирования ± 0 по упругим характеристикам монослоя, определяемым из опытов на растяжение слоистых образцов. В случае кручения квад­ ратных образцов слоистой структуры расчет характеристик монослоя не проводился.

Так как сдвиговые свойства монослоя в слоистом композите считаются неопреде­ ленными, то появляется необходимость в разработке методики их определения из опы­ тов на трехточечное кручение. Специфика данного метода состоит в том, что при за­ мере поперечных к плоскости армирования экспериментальных параметров — прогиба и поперечной силы — необходимо учитывать не только угловую ориентацию, но и после­ довательность расположения слоев по толщине материала. Чистое кручение при воздействии крутящего момента, как следует из анализа деформационных соотношении для слоистых неоднородных пластин, имеет место лишь для ортогональных укладок н для антисимметричных укладок с углами ± 0 относительно срединной плоскости плас­