Непрерывные волокна

Непрерывные волокна (англ. continuous fibres) — конструкционные волокна, длина которых позволяет пренебречь концевыми эффектами при их нагружении в композитах и использовать в непрерывных технологических процессах получения композитных изделий.

Описание

Основной геометрический параметр волокна, определяющий его эффективность в композитной конструкции — безразмерная длина







l
~





{\displaystyle {\tilde {l}}}

{\displaystyle {\tilde {l}}}, равная отношению длины волокна l к его диаметру d или к характерному размеру поперечного сечения для волокна некруглого сечения.

Критическая величина безразмерной длины








l
~









{\displaystyle {\tilde {l}}^{*}}

{\displaystyle {\tilde {l}}^{*}} — длина волокна l, при которой волокно не разрушается растягивающими напряжениями, генерируемыми в нем через касательные напряжения на границе раздела волокна и матрицы:








l
~














σ
~




f









τ
~




f
m







,


{\displaystyle {\tilde {l}}^{*}\sim {\frac {{\tilde {\sigma }}_{f}^{*}}{{\tilde {\tau }}_{fm}^{*}}},}

{\displaystyle {\tilde {l}}^{*}\sim {\frac {{\tilde {\sigma }}_{f}^{*}}{{\tilde {\tau }}_{fm}^{*}}},}

где








σ
~




f







{\displaystyle {\tilde {\sigma }}_{f}^{*}}

{\displaystyle {\tilde {\sigma }}_{f}^{*}} — прочность волокна при растяжении, которая в общем случае зависит от его длины, а








τ
~




f
m







{\displaystyle {\tilde {\tau }}_{fm}^{*}}

{\displaystyle {\tilde {\tau }}_{fm}^{*}} — прочность границы раздела на сдвиг. В случае идеальной адгезионной связи на границе раздела величина равна прочности матрицы на сдвиг. Чтобы пренебречь концевыми эффектами, должно выполняться условие







l
~








l
~









{\displaystyle {\tilde {l}}\gg {\tilde {l}}^{*}}

{\displaystyle {\tilde {l}}\gg {\tilde {l}}^{*}}. Для высокопрочных волокон (








σ
~




f







{\displaystyle {\tilde {\sigma }}_{f}^{*}}

{\displaystyle {\tilde {\sigma }}_{f}^{*}} > 4000 МПа) в полимерной матрице (








τ
~




f
m







{\displaystyle {\tilde {\tau }}_{fm}^{*}}

{\displaystyle {\tilde {\tau }}_{fm}^{*}} < 40МПа)








l
~









{\displaystyle {\tilde {l}}^{*}}

{\displaystyle {\tilde {l}}^{*}} ≈ 100. В композитах с металлической матрицей критическая безразмерная длина волокна может быть на порядок меньше.

Непрерывность волокна в технологическом смысле означает возможность его использования в непрерывных технологических процессах получения композитных изделий, таких, как намотка, получение дву- и трехмерных тканей, пултрузия и т. п. В этом случае критерием непрерывности является абсолютная длина волокна на шпуле, соотнесенная с конкретным технологическим процессом производства композитных элементов конструкций.

Литература

  • Concise Encyclopedia of Composite Materials / Ed. by A. Kelly. — Elsevier Science, 1994. — 378 p.
  • Handbook of Composites. V. 4 / Ed. by A. Kelly, S. T. Mileiko. — NorthHolland, Amsterdam, 1983.
  • Композиционные материалы. Справочник // Под общей ред. В.В. Васильева, Ю. М. Тарнопольского. — М.: Машиностроение, 1990. — 510 с.

Ссылки

  • При написании этой статьи использовался материал(статья, авторы) из издания «Словарь нанотехнологических терминов» (2009—…), доступного по лицензии Creative Commons BY-SA 3.0 Unported.
Рассказать друзьям:
Смотреть:
19-й Вьетнамский кинофестиваль

Добавить комментарий