Деформирование и разрушение тканевого углепластика при ультрамалоцикловом растяжении вдоль основы

Представлены результаты экспериментальных исследований деформирования, акустической эмиссии и накопления микроповреждений в тканевом углепластике полотняного переплетения при циклическом растяжении вдоль нитей основы. Измерения деформаций проведены с помощью оптического экстензометра, обеспечивающего точное позиционирование образца вдоль направления нагружения. Программа нагружения предусматривала до 100 циклов растяжения с коэффициентом асимметрии R =0,1 с последующим дорывом. Все образцы выдержали программу предварительного циклического нагружения. Максимальные значения напряжений в циклах соответствовали 25…90 % от статического предела прочности. Выявлено, что в процессе циклического растяжения происходит одностороннее накопление деформаций (циклическая ползучесть). Накопленная деформация немонотонно зависит от максимального напряжения в цикле, возрастая до 600 МПа и снижаясь при больших напряжениях. Анализ кинетики деформирования в циклах выявил рост касательного модуля, что связано, очевидно, с распрямлением волокон. При дорыве отмечено повышение на 5-10 % остаточной прочности в сравнении с пределом прочности при однократном нагружении. Явления акустической эмиссии происходят как в полуциклах растяжения, так и в полуциклах разгрузки, эффект Кайзера не наблюдается. Циклические испытания при температуре 80 °С показали резкое снижение числа акустических событий и исчезновение событий в средних диапазонах частот. Это связано с тем, что нагрев приводит к снижению остаточных технологических напряжений в элементах мезоструктуры тканевого композита, вызывая изменения в процессе возникновения микроповреждений поперек волокон и на сдвиг в местах переплетения нитей основы и утка. Разрушение образцов во всех случаях происходит при достижении продольными деформациями величины 1,50 ± 0,06 %. Это может служить основой для прогнозирования прочности при других программах циклического нагружения.