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
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
Otomanský luk https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:and9gcqnckhp2-0dkyimmu6lqdtw6hopdvr1jgqyzevaudyt5pupfgd-
Pykrete
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
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
Výroba nádoby z přírodního kompozitu
Špičkové aplikace kompozitních materiálů
Kompozity ve sportu a luxusní spotřebě
Kompozity - fáze Matrice spojitá Výztuž diskrétní Matrice a výztuž mohou být tvořeny: kovovými, keramickými a polymerními látkami kovy keramika kompozity polymery sklo
Kompozity - princip Dva nebo více materiálů je spojeno takovým způsobem, že vlastnosti výsledné struktury nemohou být dosaženy jediným homogenním materiálem samostatně
Rozdělení kompozitních materiálů kompozity částicové vláknové konstrukční Velké částice Disperzně zpevněné dlouhovláknové krátkovláknové lamináty sendviče orientované Náhodně or.
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
Elastické konstanty dlouhovláknových kompozitů
Mechanické vlastnosti kompozitů
Mechanické vlastnosti kompozitů
Pevnost kompozitů
Pevnost vlákny vyztužené matrice
Anisotropie jednosměrně vyztužené vrstvy
Konec 1. části
Kompozity - pokračování
Rekapitulace jednosměrně vyztužený kompozit
Lamináty - značení Kvazisotropie Symetrie!
Průběh napětí v laminátu
Sendviče
Krátkovláknové kompozity
Krátkovláknové kompozity
Krátkovláknové k. orientace vláken
Závislost pevnosti vlákna na průměru
Materiály vláken
Uhlíková vlákna PAN = polyakrylonitril prekurzor pyrolýza bez přístupu kyslíku, 1000-3000 C
Materiály vláken
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
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~ 100-1000 J/m 2 Pravidlo směsí U~ 1 1000 J/m 2 ale.. Pozorováno U~ 10 4-10 5 J/m 2!! Proč?
Rozhraní - smáčení
Interakce trhliny s kompozitem
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
Synergie u přírodních kompozitů
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
Lomové vlastnosti kompozitů
Srovnání vlastností kompozitů a jiných tříd materiálů
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
Výroba kompozitů navíjení prepregy
Výroba kompozitů autokláv
Výroba a spojování kompozitů lepení Krátká vlákna