OCena własności mechanicznej materiałów - laboratorium

Nasza ocena:

3
Pobrań: 133
Wyświetleń: 1043
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
OCena własności mechanicznej materiałów - laboratorium - strona 1 OCena własności mechanicznej materiałów - laboratorium - strona 2 OCena własności mechanicznej materiałów - laboratorium - strona 3

Fragment notatki:

MATERIAŁY POMOCNICZE DO LABORATORIUM
WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW
ĆWICZENIE NR 12: OCENA WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH MATERIAŁÓW
KOMPOZYTOWYCH – WSTĘPNA OCENA STRUKTURY, PRÓBY ZGINANIA I
TWARDOŚCI
PODSTAWOWE WIADOMOŚCI O PRÓBACH WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW
KOMPOZYTOWYCH
Opracował: dr inż. Andrzej Bełzowski
Wydział Mechaniczny Politechniki Wrocławskiej,
Wydziałowy Zakład Wytrzymałości Materiałów
Wrocław, luty 2007
Na prawach rękopisu
1. WPROWADZENIE
Poszukiwania nowych materiałów o właściwościach lepszych od tych, jakimi cechują się materiały
tradycyjnie stosowane w technice (stopy metali, drewno, ceramika budowlana itp.), doprowadziły do
powstania grupy tworzyw określanych jako materiały kompozytowe lub po prostu kompozyty. Jedna
z definicji kompozytu mówi, że jest to materiał, który został stworzony sztucznie (tzn. dzięki działaniu
człowieka, a nie przez naturę), z co najmniej dwóch chemicznie różnych materiałów, których granica
rozdziału zostaje w kompozycie zachowana i którego własności różnią się od własności łączonych ze
sobą komponentów w zależności od ich udziałów objętościowych lub masowych. W dalszej części
opisu ćwiczenia rozważa się kompozyty konstrukcyjne, których zasadniczym przeznaczeniem jest
stosowanie w budowie elementów konstrukcji przenoszących obciążenia.
Głównymi składnikami kompozytu konstrukcyjnego są:
● osnowa (zwana niekiedy matrycą),
● wzmocnienie (często stosuje się nie zalecany termin zbrojenie).
Osnowę stanowi mniej lub bardziej jednorodny materiał wypełniający przestrzeń pomiędzy
elementami wzmacniającymi. Udział objętościowy osnowy Vm wynosi zwykle 10−80%. Wzmocnienie
mogą stanowić bardzo zróżnicowane materiały mające za zadanie zwiększenie wytrzymałości i
sztywności kompozytu. Ze względu na rodzaj osnowy wyróżnia się:
● kompozyty o osnowie metalicznej,
● kompozyty o osnowie ceramicznej,
● kompozyty o osnowie polimerowej.
Usytuowanie grupy kompozytów na tle innych grup materiałów inżynierskich przedstawia ogólna
klasyfikacja pokazana na rys. 1 (wg Aschby’ego [1]).
ELASTOMERY
POLIMERY
SZKŁA
KOMPOZYTY
METALE
CERAMIKI
Rys. 1. Ogólna klasyfikacja materiałów inżynierskich wg [1]
W zastosowaniach technicznych obecnie dominują kompozyty o osnowach polimerowych. Pod
względem udziału masowego obejmują one ponad 90% zastosowań tych materiałów. Wśród
polimerowych kompozytów konstrukcyjnych przeważają obecnie materiały o osnowach
duroplastycznych. Najczęściej stosowanymi duroplastami są:
● żywice poliestrowe nienasycone − stanowiące przypuszczalnie ponad 80% osnów
duroplastycznych (żywice te są najtańsze),
● żywice winyloestrowe − stanowiące w sumie kilka procent osnów duroplastycznych (cechuje
je zwiększona chemoodporność),
żywice epoksydowe − zajmujące drugie miejsce po poliestrowych z udziałem masowym
rzędu kilku procent (ze względu na dobre właściwości mechaniczne stosuje się je m.in. w
konstrukcjach lotniczych).
Osnowy termoplastyczne stanowią obecnie przypuszczalnie około 1/3 osnów w polimerowych
kompozytach

(…)

… polimerowych
kompozytów konstrukcyjnych:
● Największą wytrzymałość i największy moduł Younga osiąga się w kompozytach
jednokierunkowych obciążonych w kierunku włókien.
● Największą wytrzymałość na rozciąganie osiąga się stosując włókno węglowe, niższą przy
włóknie aramidowym a jeszcze niższą przy wzmocnieniu włóknem szklanym.
● Wytrzymałość na ściskanie w kierunku wzmocnienia Rc(0°) kompozytów jest z reguły…
… włókien wynosi Rm (0°)=Rm (90°)=360 MPa a w
kierunku dwusiecznej kąta pomiędzy kierunkami włókien (które są kierunkami głównymi anizotropii)
Rm (±45°)=185 MPa. Wartości modułu Younga laminatu E–S 0/90 wynoszą zatem: E0= E90=17 GPa
oraz E45=10 GPa. Jak widać, anizotropia wytrzymałości na rozciąganie i modułu sprężystości
analizowanego laminatu wzmocnionego taką tkaniną szklaną jest umiarkowana – o rząd…
… poliestrowa
Żywica winyloestrowa
Odkształcenie całk. [%]
Poliestr. Winyloestr.
0,30
0,30
0,35
0,50
0,40
0,60
0,80
0,80
Rys. 8. Rozwój uszkodzeń w kompozytach poliestrowo–szklanych i winyloestrowo–szklanych o strukturze
[0/90/0]S poddanych próbie rozciągania (wg [5]).
Stan FPF pełni w niektórych materiałach kompozytowych rolę podobną do granicy plastyczności w
metalach. W laminatach wzmocnionych włóknem…
… głównie ze względów
ekologicznych.
Właściwości niektórych włókien stosowanych w materiałach kompozytowych podano w tabeli 1.
Tabela. 1. Właściwości różnych włókien stosowanych jako wzmocnienie materiałów kompozytowych [2].
Rodzaj włókna
Typ
Gęstość
Moduł Younga
[GPa]
Wytrzymałość
[MPa]
Odkształcenie
niszczące [%]
Uwagi
E
2,57
72,5
3300-3500
2,5-4,5
Najpowszechniejsze
E-CR
2,71
72,5
3330
2,5-4,5
C
2,46
74…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz