ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Конструкции из стеклопластиков из "Несущий каркас кузова автомобиля и его расчет " Как показано на рис. 6.15, предварительный стеклоармирующий каркас создается путем напыления нарубленных нитей и связующей смолы на вращающийся экран, которому придается необходимая форма. Для пологих форм с простыми криволинейными контурами обычно используется стеклоармирующая сетка. Связующие смолы наносятся в виде эмульсий или напыляются, затем заготовка помещается на 2—3 мин в сушильную камеру, в которой поддерживается температура 110°С, и после устанавливается на модельную форму той или иной детали. При изготовлении кузова автомобиля Корвет требуется в общей сложности 89 модельных форм, что гораздо меньше числа пресс-форм, необходимых для получения идентичного металлического кузова. [c.152] Процентный состав стеклопластиковой смеси, идущей на изготовление заготовок для типичных сильно нагруженных деталей автомобиля, сводится в основном к следующему стекловолокно 40 % смола 40 % мономер 0,41 % катализатор 0,41 % заполнитель 16,50 % смазочное вещество 0,08 % связующее вещество заготовки 2 %. Показатели прочности и жесткости стеклопластика такого состава имеют следующие значения предел прочности при растяжении 165 МПа модуль упругости 9,65 ГПа модуль сдвига 110,3 МПа относительное удлинение при растяжении 2 % и сопротивление усталости при изгибе для 10 циклов нагружения составляют 15 % предела прочности. Можно повысить значения характеристик стеклопластика на 10 %, если увеличить содержание стекла до 45 % одновременно с увеличением гибкости смолы. [c.154] Разрушение детали из пластического материала происходит при напряжении, отличающемся от предела прочности при растяжении или сжатии. Это совершается при превышении прочности на изгиб или в результате поперечного растрескивания. У стеклопластика также не существует предела текучести, и из опыта известно, что слабые удары вызывают только упругую ответную реакцию материала разрушение наступает при ограниченном уровне напряжений, но не при каком-либо одном постоянном значении. Полые сечения, работающие на изгиб, склонны в большей степени разрушаться в зоне растяжения, чем терять устойчивость, поэтому для классификации стеклопластиков предел прочности при растяжении принимается за главный критерий. Толщину стенок желательно выбирать малой при использовании модельных форм, так как это отражается на затратах на материалы и времени цикла отверждения. Толщину стенок t следует выбирать в пределах диапазона 0,8 6,4 мм. В случае необходимости превысить верхний предел толщины, это целесообразно делать путем увеличения слоя вяжущего материала, наносимого на форму. [c.154] Усталость стеклопластиков. Долговечность стеклопластика, определяемая усталостью, рассматривалась Оуэном [5]. Оуэн указывал, что в ранее проведенных исследованиях была установлена долговечность стеклопластика, равная 10 циклам симметричного знакопеременного нагружения со средней амплитудой напряжения, изменяющейся в диапазоне 20 —35 % среднего значения предела прочности. Уделялось внимание вопросу получения кривой долговечности (по Гудману), представляющей кривую зависимости величины среднего напряжения от амплитуды напряжений, из которой видно, что на усталостные характеристики стеклопластика в основном влияют средние по величине напряжения растяжения. Амплитуда средних экспериментальных напряжений обычно меньше напряжений, соответствующих линии Гудмана, которую используют для прогнозирования долговечности конструкционных материалов (рис. 6.18). [c.155] Изучение природы усталостного разрушения стеклопластика показало, что в стеклопластике, нагруженном в направлении расположения главных армирующих стекловолокон, происходит расслоение волокон и смолы в направлении, почти перпендикулярном к центральным волокнам, причем разрушение наступает при относительной деформации 0,3 % в случае статического нагружения и при относительной деформации 0,14 % в случае 10 циклов симметричного знакопеременного нагружения. Развитие разрушения, происходящего в стеклопластиках, можно проследить по кривым усталости, представленным на рис. 6.19, и конструктору необходимо выбрать подходящий для конкретного случая применения критерий разрушения. [c.155] Пенистый материал ведет себя подобно губке, поэтому в процессе формования смола выдавливается из пористого заполнителя и пропитывает волокна. Так как несущие слои сосредоточены на внешних поверхностях изделия, то эти слои в основном определяют изгибную жесткость. Жесткость трехслойной конструкции изменяется в зависимости от степени сжатия в пресс-форме (рис. 6.20, а—г). Другим вариантом описанного технологического процесса может быть следующий процесс. Предварительно отформованный заполнитель из пенистого материала помещают между рабочими элементами пресс-формы, один из которых жесткий, а другой упругий, например, наполненный жидкостью сосуд из мягкого материала, с помощью которого поддерживается постоянное давление. [c.156] Исследование вязкоупругих свойств. При проектировании конструкций из термопластиков необходимо учитывать ползучесть этих материалов, заключающуюся в постепенном нарастании деформаций при действии постоянно приложенной нагрузки. В связи с этим деформации не могут быть представлены однозначно в виде функции напряжения, за исключением ограниченного по времени периода нагружения, для которого возможно приближенное описание реального поведения материала. Однако при малых деформациях определенные пластики можно рассматривать как обладающие линейной вязкоупругостью. Например, можно принять, что прогиб при изгибе невесомой балки длиной L под действием нагрузки W, приложенной в середине пролета балки, равен WL I48E,L, где Et — модуль упругости при ползучести, который зависит от длительности нагружения. Модуль Et можно подобрать для каждого вида деформации методом последовательных приближений. Из рис. 6.21 видно, что такой подход правомерен и для трехслойной балки при длительности действия нагрузки до 350 ч, когда имеется точное совпадение расчетных и экспериментальных данных. [c.157] При подходе К расчету конструкций по так называемой псевдо-упругой схеме исходят из результатов расчета конструкции по упругой схеме обычными методами. На основании этих расчетов требуется подобрать соответствующие значения модулей упругости Е. Дальнейший этап расчета заключается в выборе функциональной зависимости для модуля упругости данной детали, в установлении следующих параметров условий эксплуатации ожидаемого ресурса и максимально допустимой эксплуатационной температуры. Следующий шаг состоит в рассмотрении случая наиболее напряженной эксплуатации, когда деталь непрерывно работает при максимально допустимой температуре и действии постоянно приложенной нагрузки. Затем выбирается величина модуля упругости при ползучести для случая растяжения с учетом максимальной деформации, эксплуатационной температуры, а также установленных по заводским данным запасов. Формула для вычисления деформации берется из обычной методики расчета деформаций, последнее определяется по значению эксплуатационного напряжения или модуля упругости при ползучести. [c.158] ГОТОВОГО изделия. Время формования для каждой половины кузова составляет 15 мин, после этого требуется единственная заключительная операция по обрезке краев. В итоге создается автомобиль, оснащенный шасси фирмы Хиллман (Hillman), общей массой 426 кг. [c.160] В любом случае радиусы закругления должны быть как можно больше что касается минимально допустимого радиуса, то его величина изменяется в зависимости от толщины стенки. Некоторые части детали, изготовляемые термоформованием, могут быть утолщены с помощью местного охлаждения заготовки до формования. Для этой цели могут быть использованы зональные нагреватели. На рис. 6.23, а—в показано предварительное растяжение нагретого листа с помощью сжатого воздуха, в результате чего пуансон получает возможность перемещаться до формования в некотором воздушном пузыре. Такой метод формования значительно улучшает равномерность распределения материала в стенках изделия. [c.160] Детали, изготовленные из термопластика, можно соединять с помощью ультразвуковой сварки. При таком способе соединения стыкуемые детали подвергаются высокочастотной вибрации (около 20 кГц) вследствие трения происходит разогрев, плавление стыкуемых кромок деталей и образование сварного шва. [c.161] Вернуться к основной статье