волокна, непрерывные (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 , равная отношению длины волокна  к его диаметру  или к характерному размеру поперечного сечения для волокна некруглого сечения.

Критическая величина безразмерной длины  — длина волокна , при которой волокно не разрушается растягивающими напряжениями, генерируемыми в нем через касательные напряжения на границе раздела волокна и матрицы:

 ,

где   — прочность волокна при растяжении, которая в общем случае зависит от его длины, а  — 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 . Для высокопрочных волокон (> 4000 МПа) в полимерной матрице ( < 40МПа)  ≈ 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.

Автор

  • Милейко Сергей Тихонович

Источники

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

Напишите нам