ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Пространственно-армированные структуры из "Пространственно-армированные композиционные материалы " Способы создания. Известно несколько способов создания пространственно-армированных структур [19, 20, 22, 24, 25, 30, 55, 82, 91, 92, 101, 102, 107, 108, 125[. В зависимости от способа образования пространственных связей композиционные материалы можно разделить на четыре группы (рис. 1.1). [c.10] К первой группе относятся материалы, пространственные связи в которых образуются за счет искривления всех или части волокон одного из направлений. Эти материалы создаются по традиционной системе двух нитей искривленных нитей основы и прямолинейных нитей утка. Эта группа подразделяется на несколько подгрупп. В основу деления положен принцип соединения прямолинейных волокон утка по толщине композиционного материала соединение может быть одноразовым, и повторяющимся. Для одноразового соединения характерно пронизывание волокнами основы всей толщины материала, а для повторяющегося — лишь части его, т. е. волокна основы соединяют лежащие рядом волокна, утка по высоте материала или соединение осуществляется через одно, два и более волокон утка. [c.10] Ко второй группе относятся материалы, пространственные связи которых создаются за счет введения волокон третьего направления. Эти композиционные материалы образуются системой трех нитей в прямоугольной или цилиндрической системе координат. Волокна могут быть взаимно ортогональными в трех направлениях или располагаться под углом в одной из плоскостей армирования. [c.10] К третьей группе относятся материалы, пространственные связи в которых создаются системой п нитей. Часть нитей имеет взаимно ортогональное расположение в трех направлениях, а часть располагается под углом в плоскостях. [c.10] Композиционные материалы также могут быть подразделены на несколько групп в зависимости от вида применяемой арматуры и связующего. В качестве арматуры для изготовления пространственно-армированных материалов широко применяют обычные и высокомодульные стекловолокна. Для этих же целей используют высокомодульные углеродные волокна, причем преимущественно для изготовления материалов 2—4-й групп, применяемых для создания несущих нагрузку тепловых экранов летательных, космических и глубоководных аппаратов [90, ПО, 122]. Для создания указанных групп пространственно-армированных композиционных материалов могут быть использованы и другие виды высокомодульных волокон, что обусловливается назначением и условиями их работы ]15, 97, 116, 124, 125]. [c.12] Композиционные материалы на основе системы двух нитей целесообразно изготовлять из различных по механическим свойствам армирующих волокон. Высокомодульнь]е углеродные или борные волокна могут быть расположены в направлении утка и частично в направлении основы. Арматуру, искривленную в направлении основы, изготовляют из стекловолокна. При таком комбинировании разных волокон можно значительно повысить жесткость и прочность в направлении основы и утка без заметного снижения прочности на отрыв в трансверсальном направлении и сопротивляемости сдвигу. Хороший эффект в повышении монолитности и надежности таких структур достигается также за счет модифицирования волокон 34]. [c.12] Система двух нитей. Характерным признаком материалов, образованных системой двух нитей, является наличие заданной степени искривления волокон в направлении основы (ось х) волокна утка (ось у) прямолинейны, рматура в третьем направлении (ось г) отсутствует. Основными структурными параметрами этой группы материалов являются степень искривления волокон основы (угол 0) и коэффициенты армирования р в направлениях основы и утка. [c.12] Материалы с переменной плотностью по толщине применяют в конструкциях, нагружаемых перпендикулярно плоскости армирования [38]. У композиционных материалов, изготовленных по схеме 1.2, ж, наружные слои обладают высокой прочностью и жесткостью на изгиб и кручение, а внутренние — достаточным сопротивлением межслойному сдвигу. При наличии волокон, искривленных только в направлении х, изменение угла наклона О приводит к улучшению одних характеристик материала и ухудшению других (рис. 1.3). Комбинированная укладка прямых и искривленных волокон в направлении х (см. рис. 1.2, д, е) позволяет регулировать характеристики материала за счет их объемного соотношения. [c.13] Использование композиционных материалов, образованных системой двух нитей, для изготовления изделий методом намотки позволяет значительно повысить их несущую способность при действии давления. Исследования показывают, что при изготовлении кольцевых образцов с внутренними слоями из пространственно-армированных материалов и наружными из слоистых можно ограничиться относительной толщиной Ru Rb = 1.40, в то время как при использовании ленты тканого переплетения R /Rb = 1.88, при намотке колец из однонаправленной ленты ЛСБ-F R Rb = 2,15 при одинаковых внутреннем радиусе и давлении. [c.13] Система трех нитей. Композиционные материалы, образованные системой трех нитей, содержат арматуру в трех направлениях выбранных осей координат. Наиболее типичные схемы армирования приведены на рис. 1.4. Схемы, как правило, образованы взаимно ортогональными волокнами (рис. 1.4, а, б), но встречаются и с косоугольным расположением (рис. 1.4, в, г). Армирующие волокна могут быть прямолинейными (рис. 1.4, а), иметь заданную степень искривления волокон в одном (рис. 1.4,в) или двух (рис. 1.4, г) направлениях. Содержание волокон и интервал между ними в каждом из трех направлений являются основными параметрами композиционных материалов, которые определяются условиями их применения. [c.13] Трехмерноармированные материалы могут быть созданы различными способами прошивкой пакета тканей или слоев шпона, а также на специальных установках. Самым простым способом является прошивка тканых или слоистых материалов. Существенным недостатком этого способа является сильное повреждение волокон ткани или ровницы при прошивке. Другие, более совершенные способы создания этих материалов, реализуются на специальных установках по тщательно разработанной технологической программе [111]. [c.13] ИЗ больших диагоналей куба является одновременно и высотой тетраэдра. Боковые ребра тетраэдра совпадают с тремя ребрами куба, выходящими из одной вершины, а основанием тетраэдра является сечение куба вдоль трех диагоналей боковых граней. Ввиду симметрии структуры упругие свойства материала также обладают элементами симметрии одно из направлений армирования является осью упругой симметрии третьего порядка. При повороте системы координат, связанной одной осью с направлением волокон, на угол 120° в плоскости основания тетраэдра все упругие свойства материала вследствие симметрии сохраняются. [c.16] Система п нитей. Композиционные материалы, образованные системой множества нитей, содержат арматуру уложенную в различных направлениях, чаще всего — в трех взаимно ортогональных направлениях выбранных осей координат и в диагональных плоскостях, содержащих координатные оси (рис. 1.7). Имеются и более сложные схемы армирования (рис. 1.8). Создание материалов с подобными схемами армирования — весьма трудоемкий процесс, содержащий технологические трудности, связанные с созданием каркаса и его пропиткой. Целесообразность изготовления рассматриваемой группы композиционных материалов пока не достаточно обоснована. [c.17] Расчеты показывают, что упругие свойства пространственно-армированных композиционных материалов, образованных системой п нитей, уступают свойствам материалов на основе системы трех и четырех нитей. [c.19] Вискерн.зация волокон Ч Особую группу представляют композиционные материалы, межслойные связи в которых создаются за счет нитевидных кристаллов, выращенных на поверхности волокон или введенных в полимерную матрицу между волокнами. Для. этой группы материалов наиболее типичны две схемы армирования с хаотическим расположением нитевидных кристаллов в одной плоскости (рис. 1.10, а) и во всем объеме (рис. 1.10, б). [c.19] Вернуться к основной статье