Глава 7. Прочностное проектирование композитов

Таблица 7.1

Модули упругости пластмасс, армированных волокном, и коэффициенты концентрации напряжений пластин, имеющих круглое отверстие

						°шах/°
Армированный материал	ж X £ It	ж X Z X bj	> X и L te k СЭ	>*		Аналитиче- ское упругое ; решение	Метод фото- упругости	Метод конечных элементов
Волокно распо- ложено в одном направлении Ткань из ровницы Атласная ткань	2110 2800 964	604 2585 964	210 350 166	0,26 0,2 0,188	0,074 0,185 0,188	4,64 4.11 3,00	3,02	2.6

I

1,2

1

1.3

1

1,1 '

I

1,2'

(7,9)

ппп.У.У "Н^лидит уменьшение статического предела прошости при растяжении и усталостной прочности. В рас- изм !^Р!_Я^ВГ^0М «^{СЛУ<36 МОЖ,Ю} воспользоваться коэффициен- тами надреза р*₅, р*,. которые, принимая во внимание стати- ческим предел прочности при растяжении и усталостную проч- ность, можно представить следующим образом:

Предел прочности при растяжении (о_р) образца с надрезом

Предел прочности при растяжении (о*) гладкого образца

Усталостная прочность прн пульсирующем _j растяжении образца с надрезом (2а_а)₂._|(/>

(W Усталостная прочность при пульсирующем растяжении гладкого образца (2о_а)_2Л^

где и_а — амплитуда напряжения.

7.3. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Окружающие условия могут оказывать значительное влияние на прочность материалов. К таким условиям следует отнести температуру, влажность, контактирование с различ- ными жидкостями и газами и т. д.

1. Влияние температуры

У полимерных композитов, упрочненных волокном пои температурах, превышающих температуры превращения стекла, может происходить резкое падение прочностных ха-

7»Э. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

207

Рис. 7.6. Влияние температуры на ^ предел прочности при растяжении композитов, армированных стекло- § 20

волокном. О композит из ^

полиэфирной смолы и стеклоткани из ровницы; —•— композит из „ полиэфирной смолы и стеклоткани ^1и с атласным переплетением; —Д— композит из полиэфирной смолы и стеклоткани с полотняным пере- плетением. 0

_1 I 1 1

таг во so izo ТД

рактеристик и жесткости. Металлические композиты обла- дают характеристиками, которые в значительной степени за- висят от структуры и состава материала. У этих материалов предел текучести не уменьшается и при достаточно высоких температурах.

На рис. 7.6 для различных слоистых материалов из поли- эфирной смолы, армированных стеклотканью, приведены за- висимости предела прочности при растяжении от температуры [7.8]. Из приведенных данных видно, что наибольшей проч- ностью композит, упрочненный тканью с полотняным пере- плетением, обладает при температуре около 50 °С. С повыше- нием температуры прочность этого материала падает.

Для материалов, армированных тканью из ровницы и тканью с атласным переплетением при повышенных темпера- турах, прочность оказывается ниже прочности, соответствую- щей комнатной температуре. Зависимость усталостной проч- ности от температуры оказывается такой же, как и зависи- мость предела прочности от температуры при статическом

Рис. 7.7. Влияние температуры на предел выносливости при из- гибе композита, армированного стекловолокном: 1 при ^/=10⁴ циклов, ор= 12,72—0,0189Г; 2— при ЛГ=» 10⁵ циклов, а/—12,16— — 0.0211Г; 5—при ЛГ—10⁶ циклов, Of «9,89 — 0,01637.

Юг

208