Стохастические модели микронеоднородных материалов. Иванищева О.И - 9 стр.

                                       9

     В зависимости от природы армирующих волокон различают, например,
следующие композиты на полимерной матрице: стеклопластики, углепластики,
боропластики, органопластики и т.д. Существуют аналогичные по названиям
композиты и на других матрицах.
     Свойства композитов зависят не только от свойств волокон и матрицы, но
и от способов армирования. Различают композиты: образованные из слоев,
армированных параллельными непрерывными волокнами (свойства их в
основном определяются свойствами однонаправленного слоя); армированные
тканями (текстолиты); с хаотическим и пространственным армированием.
     Волокнистое армирование позволяет использовать новые принципы
проектирования и изготовления изделий, основанные на том, что материал и
изделие создаются одновременно в рамках одного и того же технологического
процесса.
     В результате совмещения армирующих элементов и матрицы образуется
комплекс свойств композита, не только отражающих исходные характеристики
его компонентов, но и включающий свойства, которыми изолированные
компоненты не обладают. В частности, появление ряда новых свойств в
композитах связано с гетерогенной структурой, обусловливающей наличие
большой поверхности раздела между волокнами и матрицей. Так, наличие
границы раздела между армирующими элементами и матрицей существенно
повышает трещиностойкость материала.
     Устойчивость любого твердого тела к распространению трещин
определяется механизмом поглощения энергии в вершине растущей трещины.
В композитах поперечные растягивающие напряжения в конце растущей
трещины могут вызвать отслаивание волокон от матрицы, а сдвиговые
напряжения на границе раздела – распространение отслоенных участков вдоль
волокон. При отслаивании затрачивается энергия, поскольку волокна должны
перемещаться относительно матрицы. Кроме того, при дальнейшем нагружении
до разрушения волокна могут разрываться в матрице вдали от плоскости
распространяющейся трещины. Поэтому для армированных материалов
характерны такие механизмы повышения вязкости разрушения, которых нет у
гомогенных материалов.
     Эти механизмы связаны с наличием в композиционных волокнистых
материалах большого числа поверхностей раздела, которые могут стать
тормозом на пути развития трещины. Можно в первом приближении отметить
два явления, способствующих интенсивной диссипации энергии движения
трещины -вытягивание волокон из матрицы и разрушение границы раздела
между ними. Дополнительное сопротивление распространению трещин,
развившихся в матрице, оказывают силы трения между вытягиваемым
волокном и матрицей.
     Повышенное сопротивление развитию разрушающих трещин в
волокнистых материалах обусловлено их работоспособностью при
значительных накопленных повреждениях.
     Характерное для композитов высокое сопротивление усталости связано с
тем, что высокомодульные волокна, воспринимающие основную нагрузку, как
хрупкие материалы не снижают несущей способности при циклических
нагрузках в отличие от пластически деформируемых материалов.