Регулирование (оптимизация) свойств ВПКМ.
Свойства ВПКМ определяются не только составом, природой и свойствами матриц, наполнителей, качеством контакта между ними, но и в значительной степени структурой ВПКМ. Регулирование (оптимизация) свойств ВПКМ достигается: 1. использованием волокон и матриц различной химической природы, определяющей их упругопрочностные (и другие) свойства, с различным объемным содержанием компонентов (таблицы 7–9); 2. оптимальным армированием, когда по распределению напряжений в конструкции задаются свойства КМ, созданием анизотропной структуры путем соответствующей схемы армирования для достижения максимальных упругопрочностных характеристик ВПКМ в направлении действия напряжений, обеспечение согласования поля действующих напряжений с полем сопротивления материала (ВПКМ с планируемой анизотропией свойств, таблица 10, рис. 1, 2, 3, 4); 3. использованием наполнителей различной текстуры с различной степенью искривленности волокон; регулированием толщины слоев с различной ориентацией (схемой армирования) волокон; 4. использованием различных технологических приемов формирования изделий (таблица 11); 5. использованием комбинации волокон различной химической природы (межслоевые и внутрислоевые поливолокнистые ВПКМ, гибридные ВПКМ, регулирование упруго–прочностных свойств при статическом и динамическом нагружении, повышение критических параметров гибридных стеклоорганопластиков, углеорганопластиков, стеклоуглепластиков по сравнению с σ, Е, Gc индивидуальных стекло–, угле– органопластиков); 6. сочетанием материалов различной химической природы (многослойные супергибридные КМ, металлополимерные типа Алор, Cиал; полимерно керамические броневые материалы.
Среди разнообразных структур ВПКМ (однонаправленные, ортотропные, с планируемой анизотропией) однонаправленные ВПКМ используются для выбора, анализа возможностей, сравнения свойств ВПКМ различного состава. Для расчета свойств ВПКМ с требуемой анизотропией используют показатели свойств однонаправленных волокнитов σ+II, σ+⊥, σ–II, σ–⊥, Е+II, Е+⊥, υII, υ⊥,αII, α⊥, Vволокон, Gcд. Расчетные данные затем используются при конструировании ВПКМ с требуемой анизотропией. Таблица 7. Свойства углеродных лент и однонаправленных прессованных углеволокнитов на их основе (Vв 55 % об.).
① позволяет получить листы толщиной 0,07–0,15 мм ② поверхностная обработка (ЭХО) Таблица 8. Упругопрочностные свойства прессованных эпоксифенольных углеволокнитов структуры 1:0 и 1:1 (углеродные волокна с σ+1,6 ГПа, Е+ ⋍ 350 ГПа).
Таблица 9.
Упругопрочностные свойства термопластичных прессованных однонаправленных углеволокнитов.
① малеимидный реактопласт (для сравнения) Таблица 10. Физико–механические свойства имидоуглеволокнитов с различной ориентацией волокон из углеродной ленты Селион 3000 и связующего LARC-1160.
σ+ , Е+, ε + - разрушающее напряжение, модуль упругости при растяжении
и относительное удлинение; σ– , Е–, ε – - при сжатии; ∥ - испытания параллельно нулевому направлению; ⊥ - испытания перпендикулярно нулевому направлению; ν – коэффициент Пуассона; S – симметричная укладка слоев.
Рисунок 1. Зависимость (для различных типов ПКМ) модуля упругости Е + (А), модуля сдвига Gсд (Б), коэффициента разориентации ηφ (В), коэффициента Пуассона υ (Г), прочности при растяжении вдоль волокон
Рисунок 2. Изменение упругих (А) и прочностных (Б) характеристик углеволокнита КМУ–4Л от угла армирования φ.
![]()
Рисунок 3. Зависимость Е + (а) и σ+ (б) прессованных эпоксидных углеволокнитов от доли однонаправленных слоёв (А) и слоев с ориентацией ± 45о (В) в структуре волокнита.
Таблица 11. Зависимость упругопрочностных свойств эпоксидных углеволокнитов* от технологических способов формования.
* Углеродные волокна AS, 826 – эпоксидное связующее диановое, 5208 – эпоксидное связующее тетрафункциональное. При сложных схемах армирования ПКМ необходимо [3, 4]: 1. увеличивать содержание матрицы в слоях, расположенных трансверсально по отношению к основной нагрузке; 2. применять для трансверсальных слоев матрицы с деформативночтью, превышающей деформативность матрицы в нулевых слоях; 3. ориентировать трансверсальные слои под углами ±75 – ±80о, чтобы увеличить деформативность трансверсальных слоев в направлении нагружения за счет деформации сдвига. В диапазоне углов армирования 0–90о коэффициент анизотропии Ео/Е90 и коэффициент Пуассона изменяются более чем в 20 раза, Gcд l плоскости в 3–4 раза. Отклонение ориентации на углы ±5о снижает упругие характеристики на 5–10 %. Комбинированные схемы армирования дают значительный эффект. Так углеволокнит [0o, 75 %, + 45o, 25 %] при снижении Ех на 16 %, имеет Еу в 1,7 раза, Gxy и E45 в 2,7 раза более высокие по сравнению с однонаправленным.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|