Усталостная прочность пластмасс, армированных волокнами

Смола	Армирующий материал	, кгс/мм2 = 107	, кгс/мм2
Полиэфирная	Стекломат из стекла	2,86(1)	12,04	0,24
Полиэфирная	Стекломат со случайным распределением, стекло	4,22(1)	11,37	0,37
Полиэфирная	Атласная ткань, стекло	8,57(1)	30,09	0,28
Эпоксидная	Ортогонально-армированный нетканый КМ, стекло	15,47(2)	47,33	0,33
Эпоксидная	Однонаправленный КМ, стекло	23,91(2)	83,2	0,29
Полиэфирная	Однонаправленный КМ, углеволокно	81,60(1)	102,0	0,80

* ⁽¹⁾ – пульсирующая нагрузка;

** ⁽²⁾ – знакопеременная нагрузка.

Таким образом, углепластик имеет наибольшую как абсолютную, так и относительную величины усталостной прочности.

Рассмотрим зависимость разрушающего напряжения от числа циклов при различных углах направления нагрузки по отношению к основному направлению (Рис.18) :

Рис. 18. – Зависимость разрушающего напряжения от числа циклов при различных углах направления нагрузки по отношению к основному направлению.

Следующая диаграмма усталости материала «полиэфирная смола + стеклоткань с атласным переплетением» показывает влияние окружающей среды (Рис.19):

Рис. 19. – Диаграмма усталости материала «полиэфирная смола + стеклоткань с атласным переплетением».

На рисунке 20 изображена диаграмма влияния разогрева матрицы (термопластичная смола):

Рис. 20. – Диаграмма влияния разогрева матрицы для термопластичных смол,

где 1 – композит: поликарбонат + стекло; 2 – поликарбонат.

На рисунке 21 изображено влияние типов волокон и объемной доли на долговечность:

Рис. 21. – Влияние типов волокон и объемной доли.

На рисунке 22 изображено влияние объемной доли волокна на предел выносливости боралюминия (однонаправленный, ):

Рис. 22. – Влияние объемной доли волокна на предел выносливости боралюминия.

Металлокомпозиты обладают хорошими температурными характеристиками.

Зависимость от числа циклов представлена на рисунке 23:

Рис. 23. – Зависимость долговечности от температуры.

1 линия – = 40%, = 0);

2 линия – = 33%, = 0,1).

На некоторых типах матрицы процесс залечивания дефектов идет быстрее, чем процесс их образования.

Для композита наблюдается уменьшение усталостной прочности на воздухе примерно в 5 раз при повышении температуры до 1000^оС вследствие интенсивного окисления на воздухе.

Интенсивным окислителем для КМ являются: водяной пар, морская вода, водородная среда. Например, водяной пар уменьшает долговечность в 10 ÷ 200 раз.

Влияние асимметрии цикла представлено на рисунке 24:

Рис. 24. – Влияние асимметрии цикла.

Зернистые КМ

Частицы не препятствуют развитию трещины в матрице, поэтому от момента образования трещин до полного разрушения проходит очень короткое время. Особенно, если матрица – хрупкий материал.

На рисунке 25 представлена диаграмма усталости полимерного бетона:

Рис. 25. – Диаграмма усталости полимерного бетона.

Как только появляется трещина, сразу происходит разрушение, диаграмма почти прямая.