ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Технологические этапы, следующие за намоткой из "Композиционные материалы " При разогреве происходят, главным образом, такие явления, как микро-и макрофильтрация связующего, термическое расширение и одновременное снижение жесткости в направлении, перпендикулярном волокнам, релаксация части напряжений, созданных при намотке, изменение давления на оправку, вызванное разностью температурных коэффициентов линейного расширения оправки и изделия. Различное термическое расширение полуфабриката и оправки должно приводить к повышению давления на оправку. Снижение жесткости и интенсификация диссипационных явлений должны привести к противоположному эффекту. В конкуренции этих двух механизмов чаще побеждает второй. [c.467] При полимеризации происходит рост прочности и жесткости в направлении, перпендикулярном волокнам, и физико-химическая усадка преимущественно в этом же направлении. Кроме того, продолжается небольшая релаксация намоточных напряжений. В этом случае также возникают конкурирующие механизмы, которые, по-видимому, и приводят к тому, что давление на оправку в процессе полимеризации не изменяется (см. рис. 7.1). [c.467] Правления, перпендикулярном волок-на1и. Продолжаются процессы ползучести и релаксации напряжений. Изменяется давление на оправку из-за разности температурных коэффициентов термического расширения оправки и изделия (но теперь уже отвержденного). Ситуация оказывается аналогичной (но противоложной) ситуации при разогреве. Но конкурентная способность двух механизмов оказывается неодинаковой. Свободная деформация, вызванная изменением жесткости отвержденного материала при охлаждении в условиях действия конечных напряжений, меньше термоусадочной деформации. Поэтому роль термической усадки более существенна и при охлаждении радиальные сжимающие напряжения уменьшаются, давление на оправку падает, а во многих случаях появляются области растягивающих радиальных напряжений. [c.468] Рассмотрим в качестве примера эпюры начальных напряжений (рис. 7.15), действующих в толстостенных кольцах из стеклопластика и углепластика. Эти напряжения опасны, так как имеют порядок прочности на поперечный отрыв. С ростом относительной толщины изделий начальные напряжения резко возрастают (рис. 7.16). Это приводит к тому, что изделия с толщиной стенки, сопоставимой с внутренним радиусом изделия, как правило, растрескиваются. [c.468] В отличие от изотропных колец однородное изменение температуры вызывает появление напряжений. При охлаждении радиальные напряжения растягивающие, а при нагревании — сжимающие. Уровень радиальных растягивающих напряжений, как следует из (7.69), (7.27), может превысить предел прочности на поперечный отрыв. В толстостенных кольцах перемещения внутренней и наружной поверхностей кольца при свободном охлаждении-нагревании имеют противоположные знаки. [c.469] Отметим существенную роль слагаемого, связанного с разностью температурных коэффициентов линейного расширения. [c.470] Эксперименты полностью подтвердили основные качественные выводы теории. Уменьшение температуры отверждения и использование оправок с меньшим температурным коэффициентом линейного расширения приводит к снижению начальных напряжений. [c.470] Процессы полимеризации и охлаждения могут быть описаны теми же зависимостями, что и процесс разогрева, только вместо деформаций термической усадки ДГ в соотношения для полимеризации войдут деформации физико-химической усадки вf. Использование описанного приема позволяет удовлетворить требованию непрерывного изменения не только напряжений, но и деформаций и модели технологического процесса. [c.471] Описанный инженерный вариант теории начальных напряжений позволяет проанализировать методы управления начальными напряжениями. Он является научной основой таких распространенных приемов, как программированная намотка, опрессовка, намотка с послойным отверждением, метод искусственных температурных градиентов, управление анизотропией и неоднородностью изделий. [c.471] Для стадии разогрева и охлаждения получаются такие же формулы, что и при решении соответствующей линейной термоупругой задачи, но с заменой напряжений, деформаций и перемещений на их дифференциалы и с заменой ДГ на с1Т (упругогипоупругая аналогия). В итоге искомые величины выражаются как интегралы по температуре, причем температурные зависимости характеристик входят в подынтегральные выражения. Для стадии охлаждения важно сопоставление температурной кинетики радиальных напряжений и трансверсальной прочности. [c.471] Из-за усадочных деформаций при отверждении должно существенно упасть давление на оправку, ибо свободные сжимающие радиальные деформации, как показано выше на примере задачи об однородном охлаждении, приводят в кольцах и цилиндрах к появлению растягивающих радиальных напряжений, причем больших в кольце, посаженном на оправку (при условии, что оп в), чем в свободном кольце. Неучтенные факторы, такие, как ползучесть в радиальном направлении во время отверждения, также должны приводить к падению давления на оправку. [c.472] Однако снижение податливости в радиальном направлении при отверждении материала при конечных сжимающих напряжениях должно приводить согласно пятому слагаемому в (7.74) к дополнительным растягивающим деформациям, возможно частично компенсирующим усадку. Тогда становится объяснимым постоянство давления на оправку во время отверждения. [c.472] Вернуться к основной статье