ИСТИНА

В подходах к разрушению композитных материалов с хрупким волокном и хрупкой матрицей, известных как ACK-теория [1] и BHE-теория [2], не рассматривается возможность вытягивания волокон после их разрыва. Неучёт этого фактора приводит к монотонной зависимости энергии разрушения от прочности поверхности раздела волокно/матрица. В то же время результаты экспериментов на композитах из хрупких компонентов показывают, что их прочность падает как при больших значениях прочности поверхности раздела, так и при очень малых. То есть существует некоторая оптимальная прочность поверхности раздела, при которой реализуется наибольшая работа разрушения. В работе [3] при рассмотрении плотности энергии вытягивания волокна используется упрощённая модель, не учитывающая раскрытия трещины, поэтапного разрыва волокон и наличия ограничения на касательное напряжение на поверхности раздела. В данной работе продолжается развитие направления, учитывающего все указанные факторы [4], включая новые экспериментальные данные разброса прочности волокон. Прочность волокон определялась по методике, представленной в работе [5]. Вкратце, она состоит в том, что волокна наматываются на серию жестких цилиндров последовательно от максимального до минимального диаметра в опыте. Испытания волокон по оригинальной методике позволили получить зависимости прочности волокон от длины и показали, что практически все волокна на длине 10 мм имеют прочность на изгиб, превышающую 1000 МПа, что вполне достаточно для обеспечения необходимой прочности композитных материалов, полученных с применением этих волокон. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 20-03-00296