Глава 6. Динамическое деформирование композитов

126

85 80 75 70 % 65 § 60 Д55

8«

\

\0*О^в

35 30 20 20=

10

60° 30° 15°

—I 10°

10^ь

«г Ю³ 10* 10⁵ N, цикл

Рис. 6 55. Диаграммы усталости пласт- массы (полиэфирной смолы), армирован- ной стеклотканью из ровницы, получен- ные при пульсирующем цикле растяги- вающих напряжений для двух различ- ных направлений приложения нагрузки

ГГГ.Г ^{И позд}У^хе)" Обозначе- ^в О в воде);

(Л в воздухе, ▲ в воде).

Рис. 6.54. Зависимость разру- шающего напряжения, дейст- вующего при испытаниях на усталостное растяжение, от чис- ла циклов приложения нагруз- ки при различных углах нап- равления нагрузки по отноше- нию к основному направлению !™^СТОта "Ряжения нагрузки 190 Гц, отношение минималь- ного напряжения к максималь- ному 0,1).

Й™°^е«те^{жание стею10в0л}°кна в материале V, =60%

™г • та

J^^S^WSSS?¹."^" и 4П ЕГ™"'

проводились на слоистых пжт2 1 '' Испытания эфирной смолы и сте кл отк ани из ров ниц ыНч" п п "^{3 П0ЛИ}" данных видно, какое влияние на иолучаемые зывает среда проведения нспытаний/иГтересн^меГь ™

6.2. Усталостное поведение композитов и предел прочности

195

при 0=0° в воде результаты оказались несколько ниже ре- зультатов, полученных в воздухе, а при б =45° обнаружилась обратная картина.

3. Усталостная прочность термопластических смол, армированных волокном

Усталостной прочности композитов, у которых связующими являются термопластические смолы, посвящены работы [6.5!—6.54J и др. На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что в большинстве случаев диаграмма S—N оказывается нелинейной. На рис. 6.56 при- ведены диаграммы, полученные для случая использования поликарбонатной матрицы [6.53), а на рис. 6.57 — диаграммы для матрицы из нейлона 66 [6.54]. В указанных случаях испытания на усталость проводились согласно стандарту ASTMD-671 Американского общества по испытаниям мате- риалов.

6.2.4. Усталостная прочность металлических композитов, армированных волокном

Как указывалось в разд. 6.2, процесс развития усталости в металлических композитах связан последовательно с раз- рушением волокна, концентрацией напряжений на концах во- локна и в конечном счете с разрушением матрицы. В табл. 6.9 приведены результаты испытаний различных металлических композитов на усталостное растяжение в направлении во- локна [6.55]. На рис. 6.58 в качестве примера показаны полученные экспериментально диаграммы S—N для алюминия,

N, цикл

Рис. 6.56. Диаграммы усталости поликарбоната, армированного сте- кловолокном, Vf = 40% (кривая 1) кривая 2 построена для поликар- боната,

Рис. 6.57. Диаграмма усталости ней- лона 66, армированного углеродным волокном и стекловолокном при от- носительной влажности 50%. Кривые / и 2 — для углеродного волокна с содержанием 40 и 30%; кривые 3 и 4 — для стекловолокна с содержа- нием 40 и 20%.

196 ГЛАВА 6 ДИНАМИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ КОМПОЗИТОВ

Таблица 6.9

Усталостная прочность на растяжение металлических композитов в направлении армирования волокнами

Материал

Временное сопроти- вление на рас- тяжение (UTS), кгс/мм»

Отно- сн- тсль- ное на- пря- жение R

Отношение предела выносливости (максималь- ного напря- жения при 1СИ циклов) к временному сопротивле- нию яа растяжение. (FL/UTS) ^е)

Разработчик

6.2. У СI АЛ ОСТ НОЕ ПОВЕДЕНИЕ КОМПОЗИТОВ И ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ

197

7 Ор 60-

N

I^s0-

* Зв- 8

Ъ^е2°- 10 -^н

-tHfco—

Ю

10* 10®

NtHUM

Ю'

го ад 60 во

Рис. 6.59. Влияние содер- жания волокна на предел выносливости (10⁷ цик- лов) алюминия, армиро- ванного в одном направ- лении борволокном, при пульсирующем растяже- нии {R = Omln/^max=* °.²)-

Рис. 6.58. Диаграммы усталости алю- миния, армированного борволокном (объемное содержание волокна 25%) в одном направлении (ОН) и в пе- рекрестных направлениях ПН. На фо- тографии показаны типы излома. Бук- вами A, G, Н, D обозначен тип раз- рушения, кривые 1—6 соответствуют следующим типам разрушении^О ,ОН (тип Д), ±5°, ПН (тип С); 5° ОН; 20°, ОН; 45°, ОН (тип D); ±45°, ПН (тип Н).

армированного борволокном, когда направление волокна не совпадало с направлением напряжений. На рис. 6 59 видно как влияет на усталостную прочность содержание волокна в

^К°^ММетаjuiические композиты обладают хорошими темпера- турными характеристиками, что является их отличительной особенностью. На рис. 6.60 в качестве примера покала.ю

Рис. 6.60. Зависимость максималь- ного напряжения от разрушающе- го числа циклов приложения наг- рузки дли двух композитов: Ke-Fe_aB(V,-40%, Я-О комнатная температуре, • 600 С); X 7002 Al - Be (Vf - 33%, R - 0.11, Д комнатная темпервтууа, а

260 °С).

60

60

4 О

ю* 10⁵

Я,цикл