Моделирование физических свойств композиционного материала армированного короткими случайно расположенными волокнами

Содержание

Слайд 2

Цели и задачи Целью данной работы является оценить на основе предложенной

Цели и задачи

Целью данной работы является оценить на основе предложенной модели

как форма и размер включений влияет на физические свойствах.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
Обзор фундаментальных понятий о природе упрочнения материалов, морфологии и особенности их распоряжения.
Обзор некоторых моделей композиционного материала.
Слайд 3

Морфология, материалы и особенности расположения Рис.1. Структура стекловолокна Рис. 2. Текстура

Морфология, материалы и особенности расположения

Рис.1. Структура стекловолокна

Рис. 2. Текстура углеродного волокна.

Рис.

3. Волокно Кевлара характерного золотисто-жёлтого цвета
Слайд 4

Природа упрочнения материалов, армированных волокнами. 1.1. Влияние свойства волокнистых композитов Удельная

Природа упрочнения материалов, армированных волокнами.

1.1. Влияние свойства волокнистых композитов
Удельная прочность для

большинства армированных волокнами композитов улучшается при включении жёстких, но хрупких волокон в более мягкую пластичную матрицу. Благодаря материалу матрицы обеспечивается передача напряжения в полимерном композите от матрицы на волокна, которые несут большую часть приложенной нагрузки. Но также и матрица обеспечивает защиту волокон от внешних и атмосферного воздействия.
Механические свойства композитов определяют такие характеристики как:
длина волокон;
их ориентация;
объёмная доля;
направление внешней нагрузки.
Слайд 5

1.2. Особенности включения волокон в матрицу. У волокнистых композитов матрица армирована

1.2. Особенности включения волокон в матрицу.
У волокнистых композитов матрица армирована высокопрочными

волокнами, проволокой, жгутами и т. п., воспринимающими нагрузку, за счет чего и достигается упрочнение композитов.
В зависимости от материала матрицы композиты делятся на пластики (полимерная матрица), металлокомпозиты (металлическая матрица), композиты с керамической матрицей и матрицей из углерода.
Слайд 6

1.3.Способы армирования волокнами. Рис.4. Классификация композитов по конструктивному признаку. а —

1.3.Способы армирования волокнами.

Рис.4. Классификация композитов по конструктивному признаку.

а — хаотически армированные

(1 — короткие волокна; 2— непрерывные волокна); б— одномерно-армированные (1 — непрерывные волокна; 2— короткие волокна); в — двухмерно-армированные (1 — непрерывные нити; 2 — ткани); г — пространственно-армированные (1 — три семейства нитей; 2 — п семейств нитей)
Слайд 7

Модель элементарной ячейки композита с однонаправленными волокнами. 1. 2. 3. 4.

Модель элементарной ячейки композита с однонаправленными волокнами.

1.

2.

3.

4.

Рис. 5. Модели элементарных

ячеек описывающих композит с длинными волокнами с наименьшей плотностью

-1
-2
-3
-4

Рис. 6. Модели элементарных ячеек описывающих композит с короткими волокнами с наибольшей плотностью

Слайд 8

Рис. 7. Кривые растяжения построены для разных моделей а)для первой серии

 

 

 

 

Рис. 7. Кривые растяжения построены для разных моделей а)для первой серии

b) для второй серии

-1
-2
-3
-4

-1
-2
-3
-4

а)

b)

Слайд 9

a) b) Рис. 8. (a): Случайное распределение волокон. (b): схематическое изображение

a)

b)

Рис. 8. (a): Случайное распределение волокон. (b): схематическое изображение образцов, вырезанных

под разными углами .

 

 

Слайд 10

Рис.9. Сравнительный график кривых для разного количества элементарных ячеек

Рис.9. Сравнительный график кривых для разного количества элементарных ячеек

 

 

Слайд 11

Рис. 10. Геометрия анализируемого микроструктурного образца и его пространственная дискретизация. Рис.

Рис. 10. Геометрия анализируемого микроструктурного образца и его пространственная дискретизация.

Рис. 11.

Сравнение кривых напряжения-деформации, полученных с использованием метода усреднения по ориентации.

 

 

 

Слайд 12

Рис. 12. Геометрия анализируемого микроструктурного образца и его пространственная дискретизация. Рис.

Рис. 12. Геометрия анализируемого микроструктурного образца и его пространственная дискретизация.

Рис. 13.

Сравнительный график кривых для разного количества элементарных ячеек

 

 

Слайд 13

Вывод: Количество и распределение волокон , определяет механические свойства композиционного материала.

Вывод: Количество и распределение волокон , определяет механические свойства композиционного материала.

Поэтому моделирование композиционного материала армированного короткими случайно расположенными волокнами имеет важное практическое значение ,для создания новых композиционных материалов