Материалов усталостному

Хорошун Л. П., Прогнозирование термоупругих свойств материалов, упрочненных однонаправленными дискретными волокнами, Прикл. механика, 10, вып. 12 (1974).

Глава открывается кратким обсуждением наиболее распространенных методов определения вязкости разрушения композитных материалов. Затем рассмотрено разрушение композитных материалов, упрочненных волокнами и частицами, а также слоистых композитов, причем особое внимание уделено волокнистым системам направленной кристаллизации. Наряду с экспериментальными данными для каждого класса материалов представлена сводка соответствующих теоретических результатов. В конце главы приводится обзор данных по разрушению композитов и обсуждается влияние поверхности раздела.

В 3-м томе показаны различные области применения как дешевых, так и дорогостоящих композиционных материалов. Однако книга не ограничивается рассмотрением вопросов, связанных с применением композиционных материалов, упрочненных волокнами; в нее включены также интересные композиции, находящие применение в электротехнической и ядерной промышленности, Сложные условия работы в этих отраслях определяют необходимость тщательного подбора компонентов композиционного материала. К материалам, применяемым в отраслях промышленности, рассматриваемых в этом томе, предъявляется широкий спектр технических и экономических требований, оправдывающих использование новых материалов, процессов производства и новых принципов конструирования деталей. Например, стоимость одного килограмма серийно выпускаемого автомобиля, обычного самолета и сверхзвукового реактивного самолета составляет приблизительно 2,2; 33 и 177 долларов соответственно, тогда как экономия массы в стоимостном выражении составляет от одного до нескольких сот долларов на килограмм. Что же касается технологических процессов, то читатель, вероятно, заметит связь между проблемами применения композиционных материалов и технологическими проблемами, настоятельно требующими своего разрешения, а именно создания механизированного производственного процесса, неразрушающих методов контроля и др.

цвета добавляются пигменты. В военных целях, из соображений маскировки, введения пигментов не требуется. Для военных целей обычно требуется огнестойкость материала, которая достигается либо применением специальных хлорендиковых кислот, либо введением таких добавок, как трехокись сурьмы. Огнестойкие смолы из-за повышенной стоимости и трудности получения относительно мало применяются в торговом судостроении. В тех композициях, которые должны обладать более высокими эксплуатационными качествами, более высокой прочностью и стабильностью параметров, применяются эпоксидные смолы. Однако они редко используются при изготовлении обычных низкопрочных композиционных материалов, упрочненных стеклом, в связи с более высокой стоимостью и повышенной опасностью для обслуживающего персонала, а также из-за трудностей при формовании. Эпоксидные смолы находят более широкое применение при изготовлении композиционных материалов с упрочнителями из бора, графита, углерода или высокопрочного стекла — в том случае, когда свойства поверхности раздела волокно — матрица являются определяющими.

Более перспективным методом получения алюминиевых композиционных материалов, упрочненных углеродными волокнами, является, очевидно, предварительная металлизация тем или иным способом углеродных волокон (никелирование, меднение, серебрение) и последующая пропитка покрытых волокон алюминиевым сплавом. Пропитка может осуществляться либо методом вакуумного всасывания, либо автоклавным методом, либо прессованием в слоях между фольгой из алюминиевого сплава при температуре образования жидкого расплава. Последний из перечисленных методов описан Линьоном [169]. Волокна типа графил предварительно покрывались слоем меди, содержащим 4% кобальта. Толщина покрытия составляла от 0,5 до 1,0 мкм, температура горячего прессования —600° С. Прочность на растяжение образцов, содержащих 30 об. % волокон, составила 50 кгс/мма.

Материалы, армированные металлическим волокном. Большинство металлических композиционных материалов, армированных металлическим волокном, удовлетворительно обрабатывается обычными методами механической обработки (резкой, сверлением, фрезерованием, шлифованием). Некоторые трудности возникают лишь при обработке материалов, упрочненных вольфрамовой проволокой относительно большого диаметра (0,3 мм и более).

В настоящее время проведено небольшое число исследований, в которых усталостное поведение материала рассматривается с помощью различных методик, описывающих механику разрушения. Следует иметь в виду, что для армированных пластиков из-за влияния вязкости диаграмма S—N зависит от циклической скорости. Делать какие-либо обобщающие выводы для этой зависимости, по-видимому, не рационально, поскольку существует большое разнообразие как композитов, армированных волокнами, так и материалов, упрочненных частицами. Здесь предпринята попытка использовать механику разрушения при рассмотрении задач усталости композитов, основываясь на исследованиях, проведенных в последнее время, в которых содержатся наиболее фундаментальные положения.

Композиционные материалы, армированные металлическими и углеродными волокнами, удовлетворительно обрабатываются методами механической обработки: резкой, фрезерованием, сверлением, шлифованием. Трудности возникают при обработке композиционных материалов, упрочненных вольфрамовой проволокой диаметра, большего 0,3 мм. Механическая обработка материалов, армированных волокнами, методами резания практически невозможна. Борные волокна, обнаруживающие высокие абразивные свойства, быстро притупляют режущие кромки инструмента, а сами волокна вблизи линии реза выкрашиваются, разрушаются и выдергиваются из матрицы. Обрабатывающий инструмент и материал разогреваются, армирующие волокна теряют прочность, а сама композиция очень часто расслаивается.

Композиционные материалы, армированные металлическими и углеродными волокнами, удовлетворительно обрабатываются методами механической обработки: резкой, фрезерованием, сверлением, шлифованием. Трудности возникают при обработке композиционных материалов, упрочненных вольфрамовой проволокой диаметром, большим 0,3 мм. Механическая обработка материалов, армированных волокнами, методами резания практически невозможна. Борные волокна, обнаруживающие высокие абразивные свойства, быстро притупляют режущие кромки инструмента, а сами волокна вблизи линии реза выкрашиваются, разрушаются и выдергиваются из матрицы. Обрабатывающий инструмент и материал разогреваются, армирующие волокна теряют прочность, а сама композиция очень часто расслаивается.

(сз' и' г-^, роч"ость Различных керамических материалов, упрочненных частицами ZrO, ([= и Q п v 2

В табл. 3.16 приведены свойства композиционных материалов, упрочненных керамическими волокнами [23].

38. Серенсен С.В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению,-Атомиздат, 1975.- 192с.

15. Серенсен С. В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. М.. Атомиздат, 1975. 190 с. с ил.

188. Сервисен С. В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. М.: Атомиздат, 1975.

79. Сервисен С. В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. М.: Атомиздат, 1975. 250 с.

29. Сопротивляемость материалов усталостному разрушению

Сопротивляемость материалов усталостному разрушению 533 Сопряжения для валов ступенчатых —

85. Серенсен С. В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. М.: Атомиздат, 1975.

8. Анализ возможности и условий безопасной эксплуатации теплообмен-ных трубок ПГВ 1000 на 2 блоке Балаковской АЭС с учетом повреждений. Технический отчет ВНИИАЭС. ОКБ Гидропресс, Балаковской АЭС и концерна Росэнергоатом/ А.Ф. Гетман, Б.И. Лукасевич, В.Ф. Титов и др. М.: 1996. 9. Серенсен С.В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. М.: Атомиздат, 1975.

9. Серенсен С.В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. М.: Атомиздат, 1975.

119. Серенсен С. В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. М.: Агомиздат, 1975. 191 с.

Условия эксплуатации машин и механизмов — высокая и низкая температура, агрессивная среда, частота, асимметрия и нестационарность нагружения и т. п. существенно отражаются на сопротивлении материалов усталостному разрушению. В большинстве случаев учесть влияние эксплуатационных факторов аналитически не представляется возможным. В прикладных исследованиях при испытании материалов стараются как можно точнее отразить условия эксплуатации деталей. Ниже приведены результаты изучения влияния основных эксплуатационных факторов на характеристики трещиностойкости материалов при циклическом нагружении.