Преимущества композиционных материалов.

Термины, определения и сокращения

	Композитный материал (КМ)	- искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с чёткой границей раздела между ними;
Матрица	- связующее композиционного материала, распределяющее нагрузку по армирующим элементам композита;
Препреги	- это композиционные материалы-полуфабрикаты. Готовый для переработки продукт предварительной пропитки связующим упрочняющих материалов тканой или нетканой структуры. Препреговая технология позволяет получить монолитные изделия сложной формы при минимальной инструментальной обработке.
Размеростабильные конструкции	- конструкции, с высокой точностью сохраняющие свои размеры при различных воздействиях (температурных, механических, химических, и т. д.)

Аннотация.

Проект содержит в себе три части: общая часть, экспериментальная часть, расчётная часть и заключение. В теоретическом разделе приведена теория о композитных материалах, информация о преимуществах композиционных материалов, недостатках композиционных материалов, структуре и свойствах композитных материалов, путях получения композитных материалов и область применения композитных материалов. Заключение содержит аналитику результатов и основные выводы проведенной работы по результатам исследования.

Оглавление:

Термины, определения и сокращения……………………………………………… 2

Аннотация……………………………………………………………………………… 3

Введение……………………………………………...………………………………… 5

1. Композитные материалы………………………………………………………..… 8

1.1.1. Преимущества композиционных материалов………………………………..… 9

1.1.2. Недостатки композиционных материалов……………………………….....… 10

1.2.Струкрура и свойства композитных материалов………………...……………… 12

1.3. Пути получения композитных материалов…………………………...…...… 15

1.4. Область применения композитных материалов………...…………..……… 18

1.5. Применение композитных материалов при изготовлении понтонных модулей…………………………………………...…………………………………… 21

Экспериментальная часть………………………………………………………..… 22

2. Оценка прочности стеклопластика в зависимости от ориентации армирующего волокна……………………………………………………..…...…… 22

Основные выводы…………………………………………………………………… 29

Список использованных источников………………………………………...…… 31

Введение

Появление новых сверх легких и прочных материалов дает предпосылки к замене металлоконструкций с их массивностью, коррозионной неустойчивостью, на более современные - композитные.

Исследования по созданию и изучению свойств высокопрочных композитных материалов, способов их применения были начаты и в СССР, и в США еще в 60-х годах прошлого века. Начиная с 70-х годов, в СССР, ФРГ, США, Канаде, Великобритании и Японии построено довольно большое количество объектов в области мостостроения, дорожного и промышленного строительства с использованием различных композитных материалов.

Композиты помимо высоких прочностных характеристик, обладают высокой коррозионной стойкостью, что обуславливает их применение в судостроении, особенно для производства корпусов и палуб лодок и яхт. Австралийская компания «Riverside Marine» в сотрудничестве с предприятием «Wagners CFT» разработала и построила плавучий понтон, который является первым и крупнейшим паромным понтоном, полностью изготовленным из композиционных материалов. Эта конструкция, установленная в Эрли-Бич, Квинсленд, Австралия, имеет длину структуры 114 метров и общую площадь палубы 573 м². Планируется, что применение композитов позволит увеличить срок его службы в два раза, по сравнению с аналогичными конструкциями из металла или бетона. В мировом авиастроении активно осуществляется переход от металлов к композитным материалам. Композиты широко применяются при производстве деталей и узлов в автомобилестроении и сельскохозяйственном машиностроении. Основные достоинства композитов для данных отраслей промышленности: коррозионная стойкость, повышенная стойкость к повреждениям, звукопоглощение, малый вес, экономичность. Благодаря использованию легких и облегченных композитов снижается общий вес автомобильной и сельскохозяйственной техники, а значит, экономится топливо при ее эксплуатации. Оптимизация массовых показателей обеспечивается использованием многослойных конструкций из композитов в изготавливаемых элементах.

В Российской Федерации уже сложились все базовые предпосылки для формирования самостоятельной композитной отрасли, ведь вне зависимости от того где применяются изделия из композитов, основные технологические приемы их переработки остаются одними и теми же. Однако до сих пор она пребывает в зачаточном состоянии. Основные причины этому известны: технологическая отсталость отечественного производства, причем, как производства исходного сырья (смолы и армирующие материалы) так и конечных продуктов - композитных изделий; отсутствие крупных потребителей композитных изделий в тех отраслях промышленности, где композиты способны заменить традиционные материалы; отсутствие действующей и работоспособной системы технического регулирования, отсутствие современных стандартов, регламентирующих производство и методы испытания композитов. Преодоление данных проблем, создаст необходимые условия по существенно более широкому применению реактопластов, армированных волокнами в различных отраслях промышленности.

Целью данного проекта является изучение видов композитных материалов, исследование свойств композитных материалов и областей их применения.

Актуальность работы заключается в том, что появление новых сверх

легких и прочных материалов дает предпосылки к замене металлоконструкций с их массивностью, коррозионной неустойчивостью, на более современные - композитные.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1) Анализ имеющихся сведений по данному вопросу.

2) Планирование и подготовка эксперимента.

3) Проведение полнофакторного эксперимента.

4) Сбор и анализ теоретических и экспериментальных данных.

5) Обработка результатов эксперимента и определение погрешностей.

6) Поведение итогов и формулирование выводов.

В проекте были использованы методы экспериментально-теоретического уровня: эксперимент, анализ, моделирование, гипотетический метод.

1. Композицио́нный материа́л

Композицио́нный материа́л (КМ), компози́т [1] — искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с чёткой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу (или связующее) и включённые в неё армирующие элементы (или наполнители). В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жёсткость и т. д.), а матрица обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды.

Общее представление о структурном построении композитных материалов показано на рис.1.1.

Рис. 1.1. Структурное построение композитных материалов

Преимущества композиционных материалов.

Главное преимущество КМ в том, что материал и конструкция создается одновременно. Исключением являются препреги, которые являются полуфабрикатом для изготовления конструкций.

Стоит сразу оговорить, что КМ создаются под выполнение данных задач, соответственно не могут вмещать в себя все возможные преимущества, но, проектируя новый композит, инженер волен задать ему характеристики значительно превосходящие характеристики традиционных материалов при выполнении данной цели в данном механизме, но уступающие им в каких-либо других аспектах. Это значит, что КМ не может быть лучше традиционного материала во всём, то есть для каждого изделия инженер проводит все необходимые расчёты и только потом выбирает оптимум между материалами для производства.

-высокая удельная прочность (прочность 3500 МПа)

-высокая жёсткость (модуль упругости 130 — 240 ГПа)

-высокая износостойкость

-высокая усталостная прочность

-из КМ возможно изготовить размеростабильные конструкции

-легкость

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: