Okruhy otázek ke zkoušce

Transkript

1 Kompozity A farao pokračoval: "Hle, lidu země je teď mnoho, a vy chcete, aby nechali svých robot? Onoho dne přikázal farao poháněčům lidu a dozorcům: Propříště nebudete vydávat lidu slámu k výrobě cihel jako dříve. Ať si jdou slámu nasbírat sami! A uložíte jim dodat stejné množství cihel, jaké vyráběli dříve. Exodus 5

2 Okruhy otázek ke zkoušce Rozdělení kompozitních materiálů Materiály pro polymerní matrice kompozitů, vlastnosti Vlákna pro dlouhovláknové kompozity, druhy, vlastnosti Co je lamina a laminát, jak se značí orientace jeho lamin a jaká je jeho odolnost proti jednotlivým druhům namáhání Prepregy (vysvětlit význam, základní vlastnosti prepregu) a způsoby výroby dlouhovláknových kompozitů Mechanismy podmiňující vysokou vrbovou houževnatost vláknových kompozitů Kratkovláknové kompozity: jejich výhody a nevýhody, použití Krátkovlaknové kompozity: vliv konců krátkých vláken, kritická délka vlákna

3 Otomanský luk

4 Pykrete

5 Příklady kompozitů Přírodní kompozity dřevo kost Umělé kompozitní materiály Překližka Papír Kovové slitiny Vyztužený beton Vlákny vyztužené kompozity S polymerní matricí S kovovou matricí S keramickou matricí

6 Výhody a nevýhody kompozitních materiálů Výhody Vysoký poměr pevnosti a tuhosti k hustotě Vysoká odolnost proti tečení a únavě Vysoká pevnost za zvýšených teplot Vysoká houževnatost Korozní odolnost Anizotropie Nevýhody Náklady na materiály Náročné na výrobu Složité na opravy Rozptyl materiálových vlastností Anizotropie Složité zkoušky materiálů a inspekce

7 Výroba nádoby z přírodního kompozitu

8 Špičkové aplikace kompozitních materiálů

9 Kompozity ve sportu a luxusní spotřebě

10 Kompozity - fáze Matrice spojitá Výztuž diskrétní Matrice a výztuž mohou být tvořeny: kovovými, keramickými a polymerními látkami kovy keramika kompozity polymery sklo

11 Kompozity - princip Dva nebo více materiálů je spojeno takovým způsobem, že vlastnosti výsledné struktury nemohou být dosaženy jediným homogenním materiálem samostatně

12 Rozdělení kompozitních materiálů kompozity částicové vláknové konstrukční Velké částice Disperzně zpevněné dlouhovláknové krátkovláknové lamináty sendviče orientované Náhodně or.

13 Kompozity: isostress a isostrain Density C V a a V b b Reuss E 1 Reuss eff V E a a V E b b Modulus (bounds) Voigt E Voigt eff V a E a V b E b

14 Elastické konstanty dlouhovláknových kompozitů

15 Mechanické vlastnosti kompozitů

16 Mechanické vlastnosti kompozitů

17 Pevnost kompozitů

18 Pevnost vlákny vyztužené matrice

19 Anisotropie jednosměrně vyztužené vrstvy

20 Konec 1. části

21 Kompozity - pokračování

22 Rekapitulace jednosměrně vyztužený kompozit

23 Lamináty - značení Kvazisotropie Symetrie!

24 Průběh napětí v laminátu

25 Sendviče

26 Krátkovláknové kompozity

27 Krátkovláknové kompozity

28 Krátkovláknové k. orientace vláken

29 Závislost pevnosti vlákna na průměru

30 Materiály vláken

31 Uhlíková vlákna PAN = polyakrylonitril prekurzor pyrolýza bez přístupu kyslíku, C

32 Materiály vláken

33 Materiály matric Polymerní Reaktoplasty (termosety) Epoxidy Methylmethakryláty Polyestery Vinylestery Termoplastické matrice Polypropylén Polyetheretherketon (PEEK) Polyfenylénsulfid (PPS) Kovové Měď Slinuté karbidy Cermety Keramické SiC whiskery / Al2O3 matrice SiC whiskery / Si3N4 matrice SiC / SiC matrice vlákna / skelná matrice Carbon / carbon kompozity

34 Synergický efekt Pravidlo směsí : P RoM = P 1 f 1 + P 2 f 2 (f1 + f2 = 1) Synergie P observed >>> P RoM Lomová houževnatost: sklo U~ 1 J/m 2, polyester U~ J/m 2 Pravidlo směsí U~ J/m 2 ale.. Pozorováno U~ J/m 2!! Proč?

35 Rozhraní - smáčení

36 Interakce trhliny s kompozitem

37 Lomová houževnatost kompozitů -Matrice se c okolí trhliny deformuje plasticky -Změna směru trhliny u vlákna napětí není kolmé k směru trhliny -Energie nutná k oddělení vlákna od matrice -Přetržená vlákna jsou vytahována z matrice - tření

38 Synergie u přírodních kompozitů

39 Vlastnost Synergie Synergický efekt Dolní odhad Další synergie: MMC Al slitina + C vlákno C vlákno oxiduje za vyšších T Al rychle ztrácí pevnost, při vyšších teplotách, ale odolává oxidaci Kompozit = pevný a neoxidující za vysokých teplot matrice vlákno

40 Lomové vlastnosti kompozitů

41 Srovnání vlastností kompozitů a jiných tříd materiálů

42 Zkoušení kompozitních materiálů Elastické vlastnosti (4 nezávislé hodnoty) Modul pružnosti ve směru vláken Modul pružnosti ve směru kolmém k vláknům Smykový modul Poissonovo číslo Pevnostní vlastnosti (5 nezávislých hodnot) Ve směru vláken - tah i tlak Ve směru kolmém k vláknům tah i tlak Smyková pevnost

43 Výroba kompozitů navíjení prepregy

44 Výroba kompozitů autokláv

45 Výroba a spojování kompozitů lepení Krátká vlákna