ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Установки для изучения поведения листовых армированных композиций при растяжении, изгибе и сжатии в условиях одностороннего программированного нагрева из "Тепловая микроскопия материалов " Классическим примером композиционных материалов, широко и успешно применяемых в последние 10—15 лет в различных областях новой техники, являются конструкционные сткелопластики. Как для материалов типа стеклопластиков, так и для вновь разрабатываемых армированных композиций (металлических волокнистых композиций, силовых многофункциональных покрытий и т. п.) весьма важно выявить области их рационального применения для изготовления ответственных деталей и узлов конструкций, работающих в условиях теплового и силового нагружения. [c.173] Разработку таких методик и проведение исследований целесообразно начать с изучения закономерностей изменения в процессе нестационарного теплового воздействия механических и теплофизических свойств применяемых в конструкции материалов, а не конструктивных элементов. Обобщенные данные о температурной зависимости свойств изучаемых материалов при нестационарных режимах нагрева могут быть непосредственно использованы при расчетах тепловых полей и оценке несущей способности выполненных из них конструктивных элементов, а также полезны для разработки теории моделирования работы реальных конструкций. Кроме того, такие данные необходимы для сравнительной оценки теплостойкости и обоснованного выбора материалов для тех или иных изделий, работающих в сходных с изучаемыми условиях. [c.174] Для решения указанных выше задач ранее были предложены различные оригинальные устройства и установки. Например, экспериментальная установка, созданная в Институте проблем прочности АН УССР [74], позволяет проводить исследование механических свойств стеклопластиков в условиях чистого изгиба, а также определять зависимость прочностных и деформационных свойств этих материалов от величины односторонних поверхностных тепловых потоков и от времени их воздействия. [c.174] Рассматриваемая установка представляет собой комбинацию механического нагружающего устройства и системы нагрева. Испытуемый образец нагревается электрическим током, который пропускается через деструкти-рованный поверхностный слой стеклопластика. [c.174] Оригинальным в данной установке является способ нагрева образца и возможность получения различных сочетаний во времени нагрева и механического нагружения. [c.174] Общим недостатком имеющейся аппаратуры для изучения прочностных свойств армированных композиций является отсутствие в них возможности микроструктурного анализа исследуемых образцов. [c.174] В установке ИМАШ-11 использован принцип регулирования температуры на поверхности образца изменением расстояния между образцом и нагревателем. Принципиальная схема устройства для моделирования режимов нагрева показана на рис. 94. Исследуемый образец листового материала 1 установлен горизонтально на неподвижных опорах 2, подлежащий нагреву участок образца ограничен экраном 3 из полированной нержавеющей стали. На нагреваемой и противоположной ей поверхностях образца температура контролируется хромель-алюмелевыми термопарами 4 h. 5. Образец находится в открытой сверху камере 6 прямоугольной формы, в нижнюю часть которой через штуцер подводится инертный газ. При нагреве образца на воздухе происходит возгорание связующего (если температура поверхности образца выше температуры воспламенения связующего). Опыты с нагревом стеклопластиков в защитной атмосфере азота показали некоторое увеличение прочности при уменьшении термоокислительной деструкции связующего [77]. Однако есть основания предполагать, что при нагреве могут образоваться химические соединения азота с компонентами связующего вплоть до образования цианистых соединений. Поэтому для пблной безопасности работы на установке в качестве защитной среды используется аргон. [c.176] Введенный в камеру 6 через штуцер аргон, имеющий больший удельный вес, чем воздух, заполняет ее объем, вытесняя воздух, и в дальнейшем переливается через края камеры. [c.176] Заданный температурный режим поверхности образца поддерживается с помощью смонтированной на кронштейне открытой электрической печи сопротивления 7 с нагревательным элементом из тугоплавкого материала. [c.176] В установке ИМАШ-11 применен нагреватель из дисилицида молибдена, обеспечивающий рабочую температуру до 1700° С. Температура нагревателя контролируется термопарой 8. При стабилизации питающего напряжения удельный тепловой поток, излучаемый с поверхности нагревателя, в течение опыта практически не меняется. [c.176] Изменение температуры и скорости нагрева или охлаждения поверхности образца осуществляется перемещением печи 7 по нормали к образцу по вертикальным направляющим 9. Реверсивный электродвигатель 10 через редуктор 11 воздействует на кривошипный механизм 12, связанный с печью (как показано стрелками на рис. 94). При постоянной температуре нагревателя печи температура и скорость нагрева или охлаждения поверхности образца однозначно определяются расстоянием от плоскости образца до 176 нагревателя. [c.176] ая погрешность измерения деформации образца не превышает 2% от предела измерения прибора. [c.178] Регулирование действующих на образец нагрузок осуш,ествляется контактным устройством, состоящим из микрометренного винта 9 и подвижного контакта 10, укрепленного на упругой пластинке 11, выгиб которой зависит от упругой деформации силоизмерительных элементов 1 я 2. Точность регулирования нагрузки составляет 15 кгс. [c.179] В проводимых до создания установки ИМАШ-11 испытаниях по определению прочности стеклопластиков на растяжение в указанных условиях нагрева испытуемый образец устанавливался в универсальной разрывной машине в вертикальном положении [78 79], а печь подводилась сбоку. [c.179] При этом вследствие конвекции температурное поле в рабочей зоне образца было несимметричным, что в известной мере влияло на значения прочности и деформации. При вертикальном расположении образца затруднялось также создание вокруг него равномерной концентрации защитной атмосферы инертного газа. В описываемых ниже устройствах для определения прочности и деформационных характеристик образцов при растяжении, изгибе и сжатии в условиях одностороннего нагрева в установке ИМАШ-11 образец располагается горизонтально. [c.179] Схема блока испытания образцов на растяжение приведена на рис. 98. Образец 1 укрепляется в захватах 2 и 5 и зажимается упорными винтами 4. Механическое растяжение образца производится редуктором 5, соединенным с электродвигателем 6. Нагружение вручную осуществляется при помощи маховика 7, силовой гайки 8, винта 9 и траверсы 10. [c.179] Для измерения и регулирования силы, действующей на образец, служит упругий динамометр, конструкция которого описана выше. Мощность редуктора и поперечные сечения разрывного устройства рассчитаны на создание нагрузки до 10 тс. Скорости перемещения активного захвата образца находятся в пределах от 5 до 50 мм/мин. В зависимости от целей эксперимента образец можно нагружать по режиму статических разрывных испытаний со скоростью перемещения силового захвата от 5 до 50 мм/мин, а также по режиму испытаний при постоянной нагрузке. В последнем случае применяется контактное устройство, которое включением и выключением питания электродвигателя 6 поддерживает заданное постоянное значение нагрузки. [c.179] На образце укреплены спаи двух термопар, из которых регулирующая установлена на нагреваемой поверхности. Со стороны нижней поверхности установлен измеритель деформации. [c.179] Сжимающая нагрузка передается к захватам через шаровые опоры 6. Реверсор образован двумя деталями, состоящими из нажимных поперечин 7, соединенными штангами 8 с траверсами 9, входящими в серьги 10 нагружающего устройства и закрепленными в них шпильками И. [c.181] Схема блока для испытаний на изгиб показана на рис. 100. Образец 1 помещается на опорах 2, которые передвигаются в пазу поперечной траверсы 3, находящейся на цилиндрических колонках 4. Изгибающая нагрузка на образец передается с помощью двух серег 5, соединенных с нагружающим рычагом 6. [c.181] Вернуться к основной статье