Нелинейное деформирование двухматричных композитных структур

• Автор: Салов, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Однонаправленные волокнистые композиционные материалы.
Анализ механических свойств и моделей деформирования
1.1. Применяемые волокнистые композиционные материалы
и их свойства
1.2. Нелинейное деформирование композиционных материалов
1.2.1. Диаграммы деформирования волокнистых композиционных материалов
1.2.2. Описание нелинейной диаграммы деформирования слоистых композитов
Глава 2. Двухматричный композиционный материал
2.1. Нарушение монолитности полимерных композиционных материалов
2.2. Микромеханическая модель однонаправленного слоя 37 Глава 3. Описание нелинейного деформирования анизотропных
слоистых структур
3.1.11елинейное деформирование изотропных материалов
3.2. Модель нелинейного поведения однонаправленного волокнистого композиционного материала
3.3. Композиционные материалы на термореактивном
и термопластичном связующих
3.3.1. Композиты на термореактивной матрице
3.3.2. Композиты на термопластичной матрице
3.4. Получение двухматричного волокнистого
композиционного материала
3.4.1. Теоретические аспекты получения двухматричного композиционного материала
3.4.2. Получение и свойства композитного волокна

3.4.3. Двухматричный композиционный материал. Технология
получения
3.5. Результаты испытаний образцов двухматричного
композиционного материала
3.5.1. Растяжение материала вдоль направления армирования
3.5.2. Нагружение материала в трансверсальном направлении
3.5.3. Сдвиговое деформирование материала 96 Глава 4. Расчет пластин и цилиндрических оболочек из двухматричного
композиционного материала
4.1. Расчет слоистых пластин из двухматричного композиционного материала
4.1.1. Напряженно-деформированное состояние слоистой композитной пластины
4.1.2. Растяжение симметрично армированной панели
4.2. Цилиндрическая оболочка из двухматричного композиционного материала
4.2.1. Структура образца. Методика испытаний
4.2.2. Результаты испытаний
4.2.3. Описание механического поведения цилиндрической оболочки
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ.
Исследования и разработка материалов продолжаются непрерывно, что приводит к появлению все новых и новых материалов и к постоянному прогрессу в материаловедении. В настоящее время существует большое количество разнообразных материалов, идущих на изготовление конструкций, машин, приборов. Среди них наиболее интенсивно разрабатываются материалы, получившие название композиционных, или композитов.
В настоящее время требования, предъявляемые к свойствам материалов, стали крайне разнообразными ввиду того, что условия эксплуатации материалов стали более жесткими и сложными. В качестве примера можно указать следующие свойства, которые могут потребоваться от материала: прочность, жесткость, коррозийная стойкость, износостойкость, малый вес, долговечность, термостойкость, теплопроводность, звуконепроницаемость и т.д. Вполне естественно, что, используя традиционные материалы, очень трудно удовлетворить в достаточной степени указанным выше требованиям. Именно поэтому возникли идеи использования соответствующих сочетаний материалов, позволяющих получить заданные свойства.
Композиционные материалы - это материалы, образованные сочетанием двух или более фаз (дискретная фаза - армирующие волокна, частицы, и непрерывная фаза - матрица) с четкой границей раздела между ними, и характеризующиеся комплексом свойств, которыми каждый из компонентов в отдельности не обладает. Широкое использование композитов в аэрокосмической, судостроительной, нефтегазовой, сельскохозяйственной, энергетической, автомобильной и других отраслях современной техники обусловленно прежде всего возможностью создавать материалы с наперед заданными свойствами, в частности, с регулируемыми в широких пределах прочностью и жесткостью. Использование стеклянных, углеродных, борных, органических и других высокопрочных волокон в качестве армирующих элементов и полимерных связующих в роли матриц позволяет создавать конструкции с существенно более высоки-

плуатации.
Одним из путей решения данной проблемы является задача уменьшения вероятности появления трещин. Среди наиболее очевидных вариантов можно назвать наполнение полимера мелкодисперсными частицами и пластификация матрицы.
Из дисперсных наполнителей для торможения развития дефектов наибольший практический интерес представляют полые микросферы. Введение стекломикросфер в матрицу снижает значение усадки и сближает коэффициенты линейного термического расширения армированных и неармированных слоев [22], что благоприятно сказывается на поведении матрицы под нагрузкой. Однако в волокнистых композитах, наполненных микросферами, наблюдается снижение модулей упругости и пределов прочности при трансверсаль-ном растяжении-сжатии, а также в направлениях основного армирования.
Пластификация связующего является одним из наиболее успешных путей решения задачи повышения монолитности и снижения скорости распространения трещин в полимерах [22]. Введение в состав связующих пластификаторов повышает деформативность композитов при трансверсальном растяжении и межслоевом сдвиге, уменьшает развитие трещин под нагрузкой, улучшает качество адгезионного сцепления на границе волокно-матрица [2, 13]. Отмечено [7, 36], что для достижения поперечной деформативности композитов на уровне 1% предельная деформация связующего должна составлять не менее 70%. Но повышение деформативности полимерных матриц сопровождается снижением их модуля упругости [7, 36, 23, 53], что, в свою очередь, вызывает снижение основной характеристики композита - предела прочности при растяжении вдоль волокон.
Известен способ частичной пропитки непосредственно армирующих элементов высокопластифицированным связующим. При этом способе первоначально производят пропитку армирующего наполнителя в связующем с повышенным содержанием пластификатора и отверждение поверхностной поли-