Традиционной структурой композиционных материалов является слоистая, когда траектории армирования лежат в плоскостях слоев, связь между которыми осуществляется через прослойки связующего [20, 25, 37—39]. Однако все большее внимание к себе привлекают композиционные материалы с пространственным расположением арматуры; объем работ в этом направлении непрерывно возрастает. Целесообразность пространственного расположения арматуры несомненна. Введение пространственного каркаса не только ликвидирует такой недостаток слоистых композиционных материалов как опасность расслоения вследствие слабого сопротивления сдвигу и поперечному отрыву, но и локализует в пределах нескольких пространственных ячеек распространение трещин. Этим резко повышается несущая способность материала в толстостенных конструкциях, особенно в зонах приложения сосредоточенных нагрузок, вырезов, ребер при нестационарных силовых и температурных воздействиях, характерных для современной техники.
Наличие арматуры с различными жесткостью и прочностью значительно расширяет диапазон свойств композиционных материалов с пространственной схемой армирования. Главные трудности — технологические, возникающие при создании сложных схем армирования, моделирующих структуру некоторых природных элементов, например, кристаллов, растений или биологических тканей [82, 112]. К настоящему времени накоплен значительный опыт создания и совершенствования технологии разных типов композиционных материалов с пространственными схемами армирования.
Разработка и внедрение пространственно-армированных материалов связаны не только с технологическими трудностями, но и с развитием нового раздела теории армированных сред. Поэтому в справочнике приведены и систематизированы зависимости для прогнозирования упругих свойств материалов с привлечением дополнительных структурный параметров: угла искривления армирующих волокон, количества арматуры в третьем направлении, объема и степени вискери-зации, пористости матрицы.
В справочнике изложены три основных технологических принципа получения пространственных связей, когда объемное армирование достигается в рамках традиционной схемы двух нитей за счет искривления волокон одного из направлений; системы трех нитей и вискеризации волокон; оценены возможности и перспективы многомерного армирования. Особое внимание уделено новому перспективному классу композиционных материалов углерод-углерод.
Расширение сферы использования пространственно-армированных материалов вызывает необходимость доведения до промышленности надежных численных оценок физических и прочностных свойств этих материалов. Книга содержит обширный экспериментальный материал. Главное внимание уделено межслойному сдвигу и поперечному отрыву. Улучшение показателей по этим характеристикам и по вязкости разрушения подтверждено экспериментами, что позволяет говорить о возможности расширения областей применения пространственно-армированных композиционных материалов.
Справочник обобщает опыт, накопленный при создании и исследовании пространственно-армированных композиционных материалов на основе полимерной матрицы. Главная цель книги — оценить конструкционные возможности существующих и перспективных схем пространственного армирования, знание которых должно способствовать более широкому и рациональному применению этих перспективных материалов в ответственных КОНСТРУКЦИЯХ.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие......... 3
ГЛАВА 1
Типы структурных схем ... 4
1.1. Принципы классификации .......... 4
1.2. Слоистые структуры ... 4
1.3. Пространственно-армированные структуры ... 10
1.4. Предельные коэффициенты армирования пространственных структур .... 19
ГЛАВА 2
Методы определения механических свойств ........ 26
2.1. Вводные замечания ... 26
2.2. Растяжение....... 26
2.3. Сжатие......... 33
2.4. Изгиб плоских образцов 38
2.5. Сдвиг ......... 42
ГЛАВА 3
Трехмерноармированиые среды 48
3.1. Элементарный слой ... 48
3.2. Расчет упругих характеристик слоя.......53
3.3. Принцип сложения слоев 64
3.4. Четырехнаправленные композиционные материалы 4D ......... 74
3.5. О методах усреднения жесткостей многонаправленных композиционных материалов....... 82
3.6. Влияние многонаправ-ленности волокон на деформируемость пространственно-армированных композиционных материалов . . 86
ГЛАВА 4
Композиционные материалы, армированные системой двух нитей ........... 91
4.1. Расчет упругих характеристик ......... 91
4.2. Влияние структурных параметров ........ 95
4.3. Жесткость при одноосном нагружении....... 98
4.4. Прочность при одноосном нагружении...... . 111
4.5. Натяжение арматуры .• . 118
ГЛАВА 5
Композиционные материалы,
армированные системой трех
нитей ........... 121
5.1. Расчетные модели .... 121
5.2. Модель, учитывающая плотность укладки волокон 127
5.3. Анализ моделей .... 139
5.4. Механические свойства . . 146
5.5. Влияние полимерной матрицы на формирование механических свойств . . . 156
5.6. Влияние структурных факторов на механические свойства ........ 160
5.7. Оценка эффективности армирования в третьем направлении ....... 164
ГЛАВА 6
Углерод-углеродные композиционные материалы..... 167
6.1. Способы изготовления. . 167
6.2. Свойства композиционных материалов 3D и Мод 3 . . 172
6.3. Влияние термической обработки на формирование свойств ........ 181
6.4. Особенности свойств углерод-углеродных композиционных материалов . . 184
6.5. Характер разрушения . . 200
ГЛАВА 7
Композиционные материалы, армированные вискеризован-ными волокнами....... 201
7.1. Принципы создания композиционных материалов 201
7.2. Определение упругих характеристик ...... 203
7.3. Свойства........ 206
7.4. Учет степени вискери-зации арматуры..... 213
Список литературы...... 218
Цена: 150руб.
