- •VIII. Усталость
- •Значения q для σ—n данных в предположении нормального распределения
- •2. Зависимости, описывающие рост трещины.
- •3. Расчет элементов конструкций на долговечность по числу циклов.
- •Особенности усталостного разрушения композитов.
- •5. Усталость слоистых, волокнистых, зернистых композитов. Слоистые км
- •Волокнистые км
- •Усталостная прочность пластмасс, армированных волокнами
- •Зернистые км
Усталостная прочность пластмасс, армированных волокнами
|
Смола |
Армирующий материал |
|
|
|
|
Полиэфирная |
Стекломат
из стекла |
2,86(1) |
12,04 |
0,24 |
|
Полиэфирная |
Стекломат
со случайным распределением, стекло |
4,22(1) |
11,37 |
0,37 |
|
Полиэфирная |
Атласная
ткань, стекло |
8,57(1) |
30,09 |
0,28 |
|
Эпоксидная |
Ортогонально-армированный
нетканый КМ, стекло |
15,47(2) |
47,33 |
0,33 |
|
Эпоксидная |
Однонаправленный
КМ, стекло |
23,91(2) |
83,2 |
0,29 |
|
Полиэфирная |
Однонаправленный КМ, углеволокно |
81,60(1) |
102,0 |
0,80 |
* (1) – пульсирующая нагрузка;
** (2) – знакопеременная нагрузка.
Таким образом, углепластик имеет наибольшую как абсолютную, так и относительную величины усталостной прочности.
Рассмотрим
зависимость разрушающего напряжения
от числа циклов при различных углах
направления нагрузки по отношению к
основному направлению
(Рис.18)
:

Рис. 18. – Зависимость разрушающего напряжения от числа циклов при различных углах направления нагрузки по отношению к основному направлению.
Следующая диаграмма усталости материала «полиэфирная смола + стеклоткань с атласным переплетением» показывает влияние окружающей среды (Рис.19):

Рис. 19. – Диаграмма усталости материала «полиэфирная смола + стеклоткань с атласным переплетением».
На рисунке 20 изображена диаграмма влияния разогрева матрицы (термопластичная смола):

Рис. 20. – Диаграмма влияния разогрева матрицы для термопластичных смол,
где 1 – композит: поликарбонат + стекло; 2 – поликарбонат.
На рисунке 21 изображено влияние типов волокон и объемной доли на долговечность:

Рис. 21. – Влияние типов волокон и объемной доли.
На
рисунке 22 изображено влияние объемной
доли волокна на предел выносливости
боралюминия (однонаправленный,
):

Рис. 22. – Влияние объемной доли волокна на предел выносливости боралюминия.
Металлокомпозиты обладают хорошими температурными характеристиками.
Зависимость
от
числа циклов представлена на рисунке
23:

Рис. 23. – Зависимость долговечности от температуры.
1
линия –
=
40%,
=
0);
2
линия –
=
33%,
=
0,1).
На некоторых типах матрицы процесс залечивания дефектов идет быстрее, чем процесс их образования.
Для
композита
наблюдается
уменьшение усталостной прочности на
воздухе примерно в 5 раз при повышении
температуры до 1000оС
вследствие интенсивного окисления на
воздухе.
Интенсивным окислителем для КМ являются: водяной пар, морская вода, водородная среда. Например, водяной пар уменьшает долговечность в 10 ÷ 200 раз.
Влияние асимметрии цикла представлено на рисунке 24:

Рис. 24. – Влияние асимметрии цикла.
Зернистые км
Частицы не препятствуют развитию трещины в матрице, поэтому от момента образования трещин до полного разрушения проходит очень короткое время. Особенно, если матрица – хрупкий материал.
На рисунке 25 представлена диаграмма усталости полимерного бетона:

Рис. 25. – Диаграмма усталости полимерного бетона.
Как только появляется трещина, сразу происходит разрушение, диаграмма почти прямая.

,
кгс/мм2
=
107
,
кгс/мм2




