Презентация - Материаловедение и технология композиционных материалов
Подождите немного. Документ загружается.
Аддитивные свойства
композитов
Свойства композита определяются
усредненными характеристиками материалов
матрицы и наполнителя.
Если взять два вещества с
близкими свойствами
и образовать из них
композиционный
материал, то свойство
КМ будет среднее.
5
Физические свойства композита
Аддитивные свойства композитов
На вещество А действуем свойством Х . На выходе
вещества А получается свойство У.
На вещество В подействуем свойством У, а на выходе
получим свойство Z .
Если объединить вещества А и В в КМ и
подействовать на него свойством Х , то свойство У,
выходя из вещества А, действует на вещество В, а на
выходе из КМ получается свойство Z
6
Физические свойства композита
Свойства суммы
Концепция свойств произведения имеет большую
потенциальную ценность при создании композитов
с новыми свойствами. Выход от X-Y-эффекта в
компоненте 1 может действовать как вход для Y- Z-
эффекта в компоненте 2, что приводит к общему Х-
Z-эффекту:
(dZ/dX)K = K(dY/dX)1(dZ/dY)2,
где К - коэффициент объединения.
7
Физические свойства композита
Упругие свойства
композиционных материалов
Преимущество волокнистой арматуры состоит
в высокой прочности и возможности создания
упрочнения в том направлении, в котором это
требуется по конструктивным соображениям,
что обеспечивает максимальное
использование свойств волокон.
Физические свойства композита
8
Упругие свойства композита,
армированного непрерывными
волокнами
Система из параллельно уложенных в одном направлении
армирующих элементов, связанных матричными
прослойками представляет собой простейший композит
9
Физические свойства композита
Модуль упругости в направлении оси волокон.
При воздействии на рассматриваемую
пластину растягивающей силы Рх,
относительная деформация
εxм композита в
направлении оси х равна деформации
матрицы
εxм, и волокон εxв :
εxх=εxм=εxв
Сумма сил действующих на матрицу Рхм и на
волокно Рхв равна общей силе Рх:
Рх= Рхм+ Рхв
10
Физические свойства композита
Представив силу как произведение напряжения σ на
площадь поперечного сечения А, получим:
σхмАм +σхвАВ=σхкАк
где σхм, σхв, σхк - растягивающие напряжения
соответственно в матрице, волокне, композиции в
направлении оси х: АМ, АВ, Ак - площадь поперечного
сечения матрицы, волокна, композита соответственно.
Разделив обе части уравнения на Ак получим:
σхмVм +σхвVВ=σхк,
где VM, VB - объемная доля соответственно матрицы,
волокна в композите
VM = A М /AK и VB=AB/AK.
11
Физические свойства композита
Закон Гука для для одноосного напряженного состояния
позволяет записать следующие зависимости:
σхМ = εхМ⋅ЕхМ, σхВ = εхВ⋅ЕхВ, σхК = εхК⋅ЕхК,
где ЕхМ, ЕхВ, ЕхК - модули Юнга матрицы, волокон,
композита в направлении х.
Считая материалы волокон и матрицы изотропными,
опустим индекс направления х и преобразуем уравнение
ЕхК=ЕВVB+EMVM= ЕВVB+EM(1-VB)
Формула позволяет оценить величину модуля нормальной
упругости однонаправленного волокнистого композита в
направлении армирования по известным концентрациям и
модулям упругости матрицы и волокон.
12
Физические свойства композита
Модуль упругости поперек волокон.
При нагружении композита силой Ру,
перпендикулярной к оси волокон, напряжения в
каждом из компонентов композита будут
одинаковыми:
σyM= σyB= σyK,
а абсолютная деформация всей композиции ∆yK
будет равна сумме деформаций матрицы ∆yM и
волокон ∆yB:
∆yK =∆yM+ ∆yB .
13
Физические свойства композита
Абсолютная деформация ∆ связана с относительной е
соотношением:
∆=εl
где l- длина деформируемого элемента.
Подставив это соотношение в равенство, получим:
εyKlyK= εyMlyM+εyBlyB
где εyK, εyM, εyB - относительные деформации
соответственно композиции, матрицы и волокна в
направлении оси у.
14
Физические свойства композита