ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

Podobné dokumenty
Vláknové kompozitní materiály, jejich vlastnosti a výroba

ÚVOD DO MODELOVÁN V MECHANICE

ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Okruhy otázek ke zkoušce

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

Katedra materiálu.

Kompozity ve strojírenství

PMC - kompozity s plastovou matricí

Tříbodový závěs traktoru z nekovového materiálu

Co by mohl (budoucí) lékař vědět o materiálech tkáňových výztuží či náhrad. 20. března 2012

KONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška

Vlastnosti polymerních dlouhovláknových kompozitů s různými výztužemi

Kap. 3 Makromechanika kompozitních materiálů

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

Mechanika kompozitů pro design

Vláknobetony. Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. K123, D ,

Druhy vláken. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Ing. Stanislav Krmela, CSc.

vytvrzení dochází v poslední části (zóně) výrobního zařízení. Profil opouštějící výrobní zařízení je zcela tvarově stálý a pevný.

Zkoušení kompozitních materiálů

Kompozitní materiály

Zkoušení kompozitních materiálů

Mechanika kompozitů pro design

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

Okruhy otázek ke SZZ navazujícího magisterského studijního programu Strojní inženýrství, obor Konstrukce a výroba součástí z plastů a kompozitů

Využití kompozitních materiálů v leteckém průmyslu

Mechanické vlastnosti technických materiálů a jejich měření. Metody charakterizace nanomateriálů 1

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

Pevnost kompozitů obecné zatížení

3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov

7 Lineární elasticita

Polymerní kompozity. Bronislav Foller Foller

TRIVAPUL pultrudované profily

Construction. Lepidlo na bázi epoxidové pryskyřice. Popis výrobku. Testy. Technický list Vydání 02/2011 Identifikační č.:

Druhy vláken. Nanokompozity

Druh Jednosložková epoxidová pryskyřice s obsahem vytvrzovacího systému se zvýšenou lepivostí

LETECKÉ MATERIÁLY. Úvod do předmětu

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Technický list Sikadur -31 CF Rapid Popis výrobku Použití Construction Vlastnosti / výhody Testy Zkušební zprávy

Kompozitní materiály. přehled

Téma 2 Napětí a přetvoření

Vzhled Pryskyřice má formu nažloutlé průhledné folie síly 0,1 0,7 mm (dle přání zákazníka), pružné a tvárné při pokojové či zvýšené teplotě.

Pracovní diagram vláken

JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)

Nauka o materiálu. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

Elektrostatické zvlákňování: Výroba polymerních nanovláken a jejich využití v kompozitních materiálechl

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. Japonsko, Kajima Corp., PVA-ECC (Engineered Cementitious Composites)ohybová zkouška

Doc. Ing. Svatomír Slavík, CSc.. Fakulta strojní - ČVUT v Praze Ústav letadlové techniky

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební - zkušební laboratoř Thákurova 7, Praha 6 Pracoviště zkušební laboratoře:

Vzhled Pryskyřice má formu zelené průsvitné folie síly 0,1 0,7 mm (dle přání zákazníka), pružné a tvárné při pokojové či zvýšené teplotě.

Kritéria porušení laminy

LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

Protokol z měření vysokopevnostních mikrovláken a kompozitů

Namáhání na tah, tlak

Experimentální zjišťování charakteristik kompozitových materiálů a dílů

Porušování kompozitních tlakových

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Ing. Stanislav Krmela, CSc.

Definice a rozdělení

Cvičení Na těleso působí napětí v rovině xy a jeho napěťový stav je popsán tenzorem napětí (

KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Vybrané okruhy znalostí z předmětů stavební mechanika, pružnost a pevnost důležité i pro studium předmětů KP3C a KP5A - navrhování nosných konstrukcí

Nauka o materiálu. Přednáška č.12 Keramické materiály a anorganická nekovová skla

Optimalizace vláknového kompozitu

Studium a optimalizace mechanického chování laminátových krytů nádrží. Bc. Simona Harangozóová

Od roku 2016 je firma Střechy 92, s.r.o. dodavatelem vrstveného dřeva Ultralam pro Českou republiku.

Navrhování betonových konstrukcí na účinky požáru. Ing. Jaroslav Langer, PhD Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc.

Kámen. Dřevo. Keramika

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

Základy letadlové techniky Ivan Jeřábek

Definice a rozdělení

Svarové spoje. Svařování tavné tlakové. Tlakové svařování. elektrickým obloukem plamenem termitem slévárenské plazmové

Přetváření a porušování materiálů

PŘÍKLADY 1. P1.4 Určete hmotnostní a objemovou nasákavost lehkého kameniva z příkladu P1.2 21,3 %, 18,8 %

Svarové spoje. Svařování tavné tlakové. Tlakové svařování. elektrickým obloukem plamenem termitem slévárenské plazmové

SCHÖCK NOVOMUR LIGHT SCHÖCK NOVOMUR. Uspořádání v konstrukci Dimenzační tabulka / rozměry / možnosti Tepelně technické parametry...

Projekt TA Hybridní nanokompozity 01/ /2014 SYNPO - 5M - UTB

A0M36BEP Přednáška 4 Základy letadlové techniky

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

1. přednáška. Petr Konvalinka

ORGANIZAČNÍ A STUDIJNÍ ZÁLEŽITOSTI

Vláknobetony. doc. Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. K123, D ,

Beton je umělé stavivo (umělý kámen) složené z cementu, hrubého a jemného kameniva a vody.

MATERIÁLOVÉ INŽENÝRSTVÍ II PLASTY

Příklady kompozitních materiálů. Otomanský luk Pykrete Židle T3.1

Technický list pro vnější tepelně izolační kompozitní systém (ETICS) Profi Steinwolle System s izolantem z minerální vlny (MW)

Voigtův model kompozitu

KARBONOVÉ PROFILY A PŘÍSLUŠENSTVÍ

Kompozitní materiály definice a rozdělení

CMC kompozity s keramickou matricí

L A M I N A Č N Í P R Y S K Y Ř I C E L 285 T U Ž I D L A 285, 286, 287

ČVUT v Praze, Fakulta stavební. seminář Stanovení vlastností materiálů při hodnocení existujících konstrukcí Masarykova kolej, 3. 4.

SNÍMAČE PRO MĚŘENÍ DEFORMACE

SCHÖCK NOVOMUR SCHÖCK NOVOMUR. Uspořádání v konstrukci Dimenzační tabulka / rozměry / možnosti Tepelně technické parametry...

COMPOSITE COMPOSITE SYSTEMS SYSTEMS. Kompozitní materiály pro stavebnictví

Dovolené napětí, bezpečnost Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012 Jméno zhotovitele: Ing. Iva Procházková

Definujte poměrné protažení (schematicky nakreslete a uved te jednotky) Napište hlavní kroky postupu při posouzení prutu na vzpěrný tlak.

Transkript:

ÚVOD DO MODOVÁNÍ V MCHANIC MCHANIKA KOMPOZINÍCH MARIÁŮ Přednáška č. 5 Prof. Ing. Vladislav aš, CSc.

Základní pojmy pružnosti Vlivem vnějších sil se těleso deformuje a vzniká v něm napětí dn Normálové napětí Nm da 2 [ Pa] Smykové napětí τ d da [ Pa] Deformace materiálu Zkouška tahem Zkouška materiálu při smyku γ tgγ x y ɺ zkos Poměrné prodloužení l l 2

Vztah mezi napětím a deformací (přetvořením) Smluvní pracovní diagram ineární závislost mezi a Jednoosá napjatost τ G γ G 5 2, 0 MPa pro ocel 5 0,8 0 MPa 3

4 Rovinná napjatost xy y x xy y x G ν ν γ 0 0 0 0 G xy xy γ [ ] x y y ν ( ) ( ) [ ] y x y x x x x y x ν ν + S C C S x y ~ ν Poissonovo číslo ν y x ~ ν ~ ~

Vztah mezi napětím a deformací u jednosměrného kompozitu Při působení : ; ν longitudinal transverse ν modul pružnosti v tahu pro podélný směr modul pružnosti v tahu pro příčný směr Obdobně při působení : ; ν ν Při namáhání na smyk γ G 5

6 Při působení a současně Maticově ν ν + γ ν ν γ 0 0 0 0 S C C,, S,

MMC Kompozity na bázi kovů matrice: hliník, hořčík, titan, ocel tepelná vodivost výztuha: vlákna z uhlíku, boronu, SiC tuhost, pevnost Porsche Boxter auto-brzdy, bloky motoru, vrtáky, rámy kol Specialized S-Works 7

Speciální kompozity uhlík-uhlík (RCC) vysoká tepelná odolnost uhlíková nanovlákna (CN) vylepšují vlastnosti matrice BMC Bugatti Veyron Columbia kg $8000 8

Osobní automobil HONDA 9

Kompozity obecně Materiály složené ze dvou či více složek přírodních či umělých složek majících rozdílné mechanické vlastnosti přírodní (dřeva, kosti, zuby, atd.) umělé Materiály cíleně složené z vhodných materiálů složkových: Pojiva (matrice) Plniva (částice, zrna, kuličky, vločky) Kompozity umělé Výztuže (vlákna krátká, dlouhá, nekonečná) 0

Proč vůbec vláknové kompozity? Vlákna mají v podélném směru nejvyšší specifické pevnosti a specifické moduly pružnosti Základní trik návrhu dílu z vláknového kompozitu: Dát vlákna tam kde je třeba, kolik je jich třeba, orientovaná do směru hlavního napětí.

Kompozitní materiály Vývoj antický gypt cihly 9. století výztuž zdiva ocelovými tyčemi předepjatý beton poč. 20. století fenolové pryskyřice + azbestová vlákna 942 první laminátový člun (letectví, elektrotechnika) 946 metoda vinutých vláken 950 zavedení vinutých vláken do raketové techniky 960 vlákna z vysokopevnostního C 970 kompozity s kovovými matricemi (bor, hliník,..) 70. léta expanze kompozitních materiálů v letectví, automobilovém průmyslu, sportovním průmyslu, aj. 2. století 2

Kompozity lze rozdělit dle specifických vlastností jejich výztuže: - podle velikosti výztuže: - makrokompozity (velikosti řádově v mm až cm) - mikrokompozity (řádově v µm) - nanokompozity (řádově v nm) - podle orientace výztuže: - preferovaná - náhodná - podle tvaru výztuže: - částicové (izometrický či anizometrický tvar) - vláknové (kontinuální či diskontinuální vlákna) 3

částicový kompozit - izometrický částicový kompozit anizometrický (vločkový) vláknový kompozit 4

Základní pojmy Vlákna Pevnost vlákna je vždy významně větší než pevnost stejného materiálu v kompaktní formě. Příčinou je: a) malý příčný průřez vláken, v tenkých vláknech jsou minimalizovány rozměry vrozených vad materiálu a také nebezpečnost povrchových vad je při malých příčných rozměrech menší (menší průměr menší povrch), existující vady jsou mikroskopické a orientovány v podélném směru vlákna. b) přednostní nasměrování pevných kovalentních meziatomových vazeb v podélném směru vlákna xistují tři široce používané druhy vláken: a) skleněná b) aramidová (známá pod obchodním označením kevlar) c) uhlíková 5

Vlákna Vlákna lze obecně vyrábět z několika druhů materiálů o různých průměrech: - skleněná průměr vlákna 5 5 µm - uhlíková 4 8 µm - polymerní 5 5 µm - keramická - kovová - přírodní Aramidové, uhlíkové a skleněné vlákno 6

Vlákna Orientace vláken v matrici a) jednosměrné uspořádání kontinuálních vláken b) dvouosá orientace, křížově položené jednosměrné prepregy nebo tkanina c) rohož, nahodilá orientace kontinuálních nebo krátkých vláken (netkaná textilie) d) víceosá výztuž z kontinuálních vláken (sešité jednosměrné vrstvy nebo tkaniny) a c b d 7

Vlákna Základní mechanické vlastnosti yp vlákna Sklo Aramid HS - uhlík HM - uhlík Modul pružnosti v podélném směru f (MPa) 74 000 30 000 230 000 390 000 Modul pružnosti v příčném směru f (MPa) 74 000 5 400 5 000 6 000 Modulu pružnosti ve smyku G f (Mpa) 30 000 2 000 50 000 20 000 Pevnost v tahu f (MPa) 2 00 3 000 5 000 3 800 Hustota (kgm -3 ) ρ 2 500 500 600 700 8

Matrice Čtyři hlavní typy polymerních pryskyřic tvořící matrici jsou používány pro výrobu kompozitních materiálů: - epoxidové - polyesterové - fenolové - polyamidové Hlavní funkce matrice (pryskyřice) jsou: a) udržet vlákna ve správných pozicích b) pomáhat distribuovat napětí c) chránit vlákna před poškozením abrazí d) kontrolovat elektrické a chemické vlastnosti e) zajišťovat interlaminární pevnost 9

Matrice Ve vytvrzeném kompozitu jsou požadovány tyto vlastnosti: - adhezivní pevnost - teplotní odolnost - únavová pevnost - chemická odolnost a odolnost proti vlhkosti - vysoký poměr deformace a pevnosti 20

Matrice Základní mechanické vlastnosti Druh pryskyřice poxidové Polyesterové Fenolové Polyimidové Modul pružnosti m (MPa) 4 500 4 000 3 000 4 000-9000 Poissonova konst. ν m ( - ) 0.4 0.4 0.4 0.35 Modulu pružnosti ve smyku G m (MPa) 600 400 00 00 Pevnost v tahu pm (MPa) 30 80 70 70 Hustota ρ (kgm -3 ) 200 200 300 400 Maximální teplota max ( o C) 90-200 60-00 20-200 250-300 2

Klasifikace Rozdělení kompozitů 22

Sendvičové materiály voří značnou část kompozitních materiálů využívaných k konstrukci. Slepením nebo svařením dvou tenkých vrstev spolu s lehkým jádrem. Vlastnosti: Nevýhody: - velmi lehké - vysoká ohybová pevnost a tuhost - velmi dobrá teplená izolace - nízká odolnost proti ohni - riziko ztráty stability 23