Справочник по композиционным материалам

Конструирование соединений. Механически соединенные Композиты

Практически все композиционные материалы являются орто- тропными, имеющими три взаимно перпендикулярные оси упру­гой симметрии, которые соответствуют двум направлениям в пло­скости слоя и направлению, перпендикулярному слоям. В стекло - текстолитах, где в каждом слое существует два взаимно перпен­дикулярных направления максимальных прочностных свойств, прочность материала не зависит от ориентации волокон. В основ­ном же имеется существенная зависимость прочностных свойств материалов от ориентации армирующей компоненты.

В дальнейшем будут рассматриваться композиты иа основе термореактивных связующих и следующих волокон: стекловоло­кон, борных, арамидных («Кевлар»), углеродных. Композицион­ный материал (слоистый пластик) состоит из многих слоев арми­рующей компоненты. Армирующая компонента воспринимает растягивающие и сжимающие нагрузки, в то время как матрица (связующее) перераспределяет напряжения между волокнами и предотвращает потерю устойчивости волокон. Тип матрицы опре­деляется в основном величиной температуры эксплуатации из­делия.

Диаграммы напряжение — деформация показывают, что ком­позиционные материалы больше соответствуют по упругим свой­ствам чугуну и другим «мягким» материалам, чем стали или другим «жестким» материалам. Для большинства композитов существует два линейных участка на диаграмме напряжение — деформация, соответствующих двум модулям упругости. В основном компо­зиты являются материалами, обладающими малыми деформациями разрушения (порядка ІЧ-2 %). При конструировании соединений композиционных материалов необходимо знать прочность этих материалов при смятии и сдвиге, прочность при растяжении и сжатии, напряжения сдвига, возникающие при изгибе в соеди­нениях. Необходимо также знание термических напряжений, пределов усталости и воздействия окружающей среды.