Проектирование несущей способности элементов конструкций » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Проектирование несущей способности элементов конструкций

29.06.2021

Элементы конструкций, изготовленные из сверхвысокотемпературных углерод-углеродных композиционных материалов, эксплуатируются в жестких термобарических условиях, при которых возможно формирование макронесовершенств (трещин) структурного состояния CBT УУКМ.

Обеспечение надежности и прогнозирование условий безаварийной эксплуатации элементов конструкций и изделий в целом, изготовленных из СИТ УУКМ, предполагает наличие информации о механизме и кинетике процессов развития макронесовершенств (трещин) в волокнистом композите на основе пироуглеродной матрицы. В значительной степени такие процессы определяются схемой армировании волокнистого композита и направлением прилагаемых к образцу усилий, под действием которых деформируется материал.

Так, например, трещина, нормально ориентированная к направлению армирования волокнами матрицы композита, будет развиваться при напряжениях, значительно меньших предела прочности пироуглеродной матрицы. Согласно положениям линейной механики разрушения твердых тел энергетический критерий роста трещины нормального отрыва может быть представлен в виде

где C1 - интенсивность изменения энергии деформирования в процессе роста трещины; G1с - критическая интенсивность изменения энергии деформирования образца с трещиной.

Для армированных композиционных материалов энергия, затраченная на образование новых поверхностей (продолжение процесса развития трещины в композите) расходуется на разрушение волокна в процессе развития трещины (Gf), образование трещины в матрице (Gm), разрушение межфазной границы волокно - матрица (Gd), релаксацию напряжений в волокне (G), изменение натяжения в волокне (Gp), таким образом

В уравнении (11.31) Gm и Gf - параметры трещиностойкости пироуглеродной матрицы и углеродного волокна CBT УУКМ. Остальные параметры определяются зависимостями

где ly — длина отслоившейся части волокна; тm — предельные напряжения сдвига на границе раздела волокно — матрица.

При отсутствии экспериментальных данных, характеризующих параметр Gd (а это тонкие экспериментальные исследования величины ly под напряжением в процессе развития трещины) численные значения Gd можно определить с помощью неравенства

Неравенство (11.33) отражает условия дальнейшего развития трещины в армированном CBT УУКМ. Трещина будет распространяться нормально относительно ориентации волокна в пироуглеродной матрице. При этом предполагается, что связь волокна и матрицы по границе их раздела прочная и процессов отслоения или сдвига волокна по поверхности раздела не наблюдается.

Учет изложенных факторов позволяет прогнозировать надежность армированных сверхвысокотемпературных углерод-углеродных композиционных материалов и изделий из них.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: