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
- 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.