Влияние внешних факторов на структуру и разрушение композитов на основе цементного камня

• Автор: Валиев, Рустам Мухаматович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Душанбе
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Оглавление

Общая характеристика работы

Глава 1. Литературный обзор

§1.1. Современное представления физики разрушения твёрдых тел

§ 1.2. Физические основы разрушения композиционных материалов

§ 1.3. Некоторые особенности вязкого разрушения композиционных *

материалов

§1.4. Сведения о структурообразовании цементного камня

§1.5. Заключение и постановка задачи

Глава 2. Влияние внешних факторов на структуру и разрушение

композитов на основе цементного камня
§ 2.1. Введение
§ 2.2. Образцы и методика эксперимента
§ 2.3, Влияние времени отвердения на прочность керамзитобетона
§ 2.4. Зависимость прочности керамзитобетона|,.от температуры
испытания
§ 2.5. Зависимость прочности керамзитобетона от количества
механоциклов и скорости деформирования
§ 2.6. Влияние термо- и влагоциклирования на стабильность размеров
и прочность керамзитобетона
§ 2.7. Влияние объёмного содержания стальных волокон на прочность
цементного камня и керамзитобетона
§ 2.8. Некоторые особенности долговечности керамзитобетона
§ 2.9. Заключение по главе 2
Глава 3. Влияние структуры на вязкость разрушения керамзитабетона... 77_
§ 3.1. Введение
§ 3.2. Образцы и методика эксперимента
§3.3. Зависимость вязкости разрушения керамзитобетона от объёмного
содержания наполнителя и времени отвердения

§ 3.4. Влияние термоциклов на вязкость разрушения цементного камня
и композитов на его основе
§3.5. Влияние термоциклов на акустическую эмиссию при
деформировании цементного камня
§ 3.6. Акустоэмиссионные явления при нагружении исходного
и термоциклированного керамзитобетона
§ 3.7. Заключение по главе
Общие выводы

Список литературы
Общая характеристика работы я
Актуальность темы. Композиционные материалы (КМ), благодаря наличию комплекса уникальных физических свойств, стали объектом активного исследования учёных-физиков, технологов, механиков, и материаловедов. Наряду с улучшенными, по сравнению с однородными материалами, свойствами композиты обладают рядом преимуществ. В композитах повышение прочности не приводит к снижению вязкости, что часто наблюдается в однородных материалах. В КМ возможно конструировать структуру и, вследствие этого, проектировать анизотропию его физико-механических свойств. Это позволяет создавать материалы с заранее заданными свойствами с учётом анизотропии поля механической нагрузки, в котором в будущем предстоит им работать.
Сочетание высокой прочности и низкой плотности армирующих элементов открывает возможность значительного повышения удельной прочности материала, что важно с точки зрения энергоёмкости конструкций и машин. При имеющихся успехах в создании КМ, на начальных этапах развития, наука о композитах в большей степени относилась к технологам. За относительно короткий срок было получено большое число композитов на основе металлов, полимеров и керамики, были сформулированы' основы механики их разрушения. Значительный вклад в создание механики деформирования и разрушения композитов внесли Розен, Цвебен, Келли, Ливщиц, Милейко, Тамуж и ряд других исследователей. В исследовании физических аспектов проблемы прочности и разрушения КМ большой вклад внесли В.Р. Регель, А.М. Лексовский, Б.Р1. Нарзуллаев, A.C. Овчинский, Т. Б. Бобоев и др.
Результаты систематических исследований механизмов разрушения" однонаправленных композитов позволяют прогнозировать прочность и долговечность волокнистых композитов различного строения с разным объёмным содержанием компонентов. Однако до настоящего времени работы, посвящённые исследованию влияния внешних факторов на структуру,

Из уравнения (1.4.9) следует, что вязкость разрушения рассматриваемых КМ можно повышать, увеличивая диаметр волокна, их прочность и объёмную долю, т. е. за счёт тех же параметров, что и в случае вытягивания волокон. Один из других способов повышения сопротивления распространению трещин это снижение прочности связи между волокнами и матрицей. Однако на это можно идти в разумных пределах, не нанося большого ущерба прочности композиции. Вязкость разрушения при I < 1кр контролируется процессами
вытягивания, а при /»1кр - процессами разрушения волокон.

КМ пластичная матрица-хрупкое волокно. В таких КМ для повышения вязкости разрушения нужно создавать условия, при которых бы волокна не разрушались, а вытягивались из матрицы. Этого можно добиться, армируя КМ короткими волокнами.
В случае непрерывных волокон вязкость разрушения матрицы (6ТС)Ч КМ оценивается соотношением
(СД,”(1~У2^К),.^ (1-4.10)
где (сгв)„ - предел прочности матрицы; £„ - относительная деформация.
Сопротивление распространению трещин в этом случае увеличивается пропорционально диаметру волокон и уменьшается с увеличением их объёмной доли Ув. Чем больше прочность и пластичность матрицы, тем выше ее вязкость разрушения.
В заключение рассмотрим ещё один механизм торможения трещин в КМ -отклонение их от первоначального направления движения при встрече с волокнами.
Дж. Гордон и Дж. Кук теоретически проанализировали напряжённое состояние у вершины трещины и установили, что наряду с растягивающими напряжениями ст., (рис. 1.7) впереди её острия действуют поперечные напряжения . При упругом поведении материала <т„ ~ Лст^ и если прочность волокон превышает прочность границы раздела более чем в 4 раза (на практике с учётом пластических свойств необходимо, чтобы это превышение было