Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 MECHANIKA KOMPOZITNÍCH MATERIÁLŮ 1.Úvod, základní pojmy,klasifikace © 2006 Vladislav LAŠ.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 MECHANIKA KOMPOZITNÍCH MATERIÁLŮ 1.Úvod, základní pojmy,klasifikace © 2006 Vladislav LAŠ."— Transkript prezentace:

1 1 MECHANIKA KOMPOZITNÍCH MATERIÁLŮ 1.Úvod, základní pojmy,klasifikace © 2006 Vladislav LAŠ

2 2 Kompozity na bázi kovů matrice: hliník, hořčík, titan, ocel tepelná vodivost výztuha: vlákna z uhlíku, boronu, SiC tuhost, pevnost auto-brzdy, bloky motoru, vrtáky, rámy kol MMC Specialized S-Works Porsche Boxter

3 3 Speciální kompozity uhlík-uhlík (RCC) vysoká tepelná odolnost uhlíková nanovlákna (CNT) vylepšují vlastnosti matrice 1 kg = $8000 Columbia Bugatti Veyron BMC

4 4 Osobní automobil HONDA

5 5 Úvod Kompozity obecně = Materiály složené ze dvou či více složek přírodních či umělých –přírodní (dřeva, kosti, zuby, atd.) –umělé = Materiály cíleně složené z vhodných materiálů složkových: –Pojiva (matrice) –Plniva (částice, zrna, kuličky, vločky) –Výztuže (vlákna krátká, dlouhá, nekonečná) Kompozity umělé

6 6 Úvod 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.“

7 7 Úvod Kompozitní materiály 19. století výztuž zdiva ocelovými tyčemi → předepjatý beton 1946 metoda vinutých vláken 1942 první laminátový člun (letectví, elektrotechnika) poč. 20. století fenolové pryskyřice + azbestová vlákna 1950 zavedení vinutých vláken do raketové techniky 1970 kompozity s kovovými matricemi (bor, hliník,..) 1960 vlákna z vysokopevnostního C 70. léta expanze kompozitních materiálů v letectví, automobilovém průmyslu, sportovním průmyslu, aj. 21. století Vývoj antický Egypt cihly

8 8 Úvod Kompozity lze rozdělit dle specifických vlastností jejich výztuže: - podle velikosti výztuže: - makrokompozity (velikosti řádově v mm až cm) - mikrokompozity (řádově v  m) - nanokompozity (řádově v nm) - podle orientace výztuže: - preferovaná - náhodná - podle tvaru výztuže: - částicové (izometrický či anizometrický tvar) - vláknové (kontinuální či diskontinuální vlákna)

9 9 Úvod částicový kompozit - izometrický částicový kompozit – anizometrický (vločkový) vláknový kompozit

10 10 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 Existují tři široce používané druhy vláken: a) skleněná b) aramidová (známá pod obchodním označením kevlar) c) uhlíková

11 11 Vlákna Vlákna lze obecně vyrábět z několika druhů materiálů o různých průměrech: - skleněná … průměr vlákna 5 – 15  m - uhlíková … 4 – 8  m - polymerní … 5 – 15  m - keramická - kovová - přírodní Aramidové, uhlíkové a skleněné vlákno Základní pojmy

12 12 Základní pojmy 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)

13 13 Základní pojmy Vlákna Všechna vlákna mají společné technologické a hodnotící parametry: Tex (udáváno v g/km) a hustota vláken určují velikosti průřezu pramence vláken. Pro stejné účely tzv. číslo K a průměr vlákna se používají zvláště v případě uhlíkových vláken, kde K (řádově 10 3 ) je počet vláken v pramenci. Další důležitý parametr je zkroucení vlákna. Obvykle jsou nejna- máhanější struktury vyrobeny z vláken s nulovým zkroucením. “Fiber Sizing” je povrchová úprava pramenců pro lepší adhezi k matrici. Je tvořena pryskyřicí (bez tvrdidla) a zlepšuje manipulaci s vláknem.

14 14 Vlákna Typ vláknaSkloAramidHS - uhlíkHM - uhlík Modul pružnosti v podélném směru E fL (MPa) Modul pružnosti v příčném směru E fT (MPa) Modulu pružnosti ve smyku G fLT (Mpa) Pevnost v tahu  fL (MPa) Hustota ρ (kgm -3 ) Základní pojmy

15 15 Vlákna Základní pojmy

16 16 Základní pojmy 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

17 17 MatriceZákladní pojmy Ve vytvrzeném kompozitu musí jsou požadovány tyto vlastnosti: - adhezivní pevnost - teplotní odolnost - únavová pevnost - chemická odolnost a odolnost proti vlhkosti - vysoký poměr deformace a pevnosti

18 18 MatriceZákladní pojmy Většina namáhaných kompozitových struktur je v současnosti vyráběna z epoxidových pryskyřic. Proč jsou epoxidy tak široce používané? - dobrá adheze k vláknům - nízké smrštění během vytvrzování - dobrá chemická odolnost - různé pevnostní a tuhostní charakteristiky - creepová a únavová odolnost - neobsahují styrén, nejsou toxické - mohou být samozhášivé

19 19 MatriceZákladní pojmy Druh pryskyřiceEpoxidovéPolyesterovéFenolovéPolyimidové Modul pružnosti E m (MPa) Poissonova konst. m ( - ) Modulu pružnosti ve smyku G m (MPa) Pevnost v tahu  pm (MPa) Hustota ρ (kgm -3 ) Maximální teplota T max ( o C)

20 20 Technologie kompozitů [1]

21 21 Klasifikace

22 22 Klasifikace

23 23 Základní pojmy

24 24 Rozdělení kompozitů Klasifikace

25 25 Klasifikace Sendvičové materiály Tvoří značnou část kompozitních materiálů využívaných k konstrukci. Slepením nebo svařením dvou tenkých vrstev spolu s lehkým jádrem. Vlastnosti: - velmi lehké - vysoká ohybová pevnost a tuhost - velmi dobrá teplená izolace Nevýhody: - nemají tlumení - nízká odolnost proti ohni - riziko ztráty stability


Stáhnout ppt "1 MECHANIKA KOMPOZITNÍCH MATERIÁLŮ 1.Úvod, základní pojmy,klasifikace © 2006 Vladislav LAŠ."

Podobné prezentace


Reklamy Google