Боропластики

Для армированных материалов типа стеклопластиков, углепластиков и боропластиков важно определить по отдельности модули jii и Ц2 — сдвига в плоскости пластины и межслойного сдвига. Это можно сделать, испытав на кручение два плоских образца е различными отношениями 6/а. [c.309]

Характе- ристика Стеклопластик Углепластик Боропластик [c.343]

Рис. 14. Предельная поверхность для боропластика, армированного цод углами (0°) (60%) и 45 (40%) при Хху = 0 предельные прямые соответствуют продольному растяжению (1), поперечному растяжению (2), сдвигу (4, 9), поперечному сжатию (6) и продольному сжатию (7) слоев о углами армирования 45° продольному растяжению 3), поперечному сжатию 5), продольному сжатию (8) и поперечному растяжению (10) слоя с углом армирования 0°

Рис. 15. Предельные новерхности для эпоксидного боропластика, армированного под углами 0° (20%) и 45 (80%), соответствующие различным

Пример 3. Рассмотрим боропластик со следующими упругими и предельными характеристиками [c.98]

Рис. 20. Предельная поверхность, построенная по энергетическому критерию разрушения для эпоксидного боропластика с углами армирования 0 и 45°

Рис. 21. Предельные поверхности (критерий максимальных деформаций) для боропластика (штриховые линии) и высокопрочного углепластика (сплошные линии) Ох, Оу— напряжения, отнесенные к плотности материалов

На рис. 4 показана уменьшенная модель фермы, предполагаемой для крепления ускорителя, которая изготовлена из эпоксидного боропластика. Ферменная секция была спроектирована для восприятия сил более 100 тс, приложенных к трем нижним узлам, и обеспечила снижение массы по сравнению с фермой из титана на 25%. [c.112]

Рис. 17. Экспериментальные кривые соотношений дисперсии для волн в эпоксидном боропластике [175]

Для определения прочности в боропластиках также применяли образцы постоянного сечения [24]. Воспроизводимость этих испытаний на сдвиг довольно плохая — около +35% Для исследованного стеклопластика. Для обычных значений прочности применение образцов с криволинейной шейкой обеспечивает более надежные результаты. [c.73]

В — боропластик С — стеклопластик С — углепластик [c.51]

Рис. 42. Механизм разрушения в эпоксидных боропластиках [53].

Согласно работам [13, 59, 98, 99, 107], поверхность стеклянных волокон содержит гидроксильные группы и воду. Присутствие на поверхности борных волокон окислов бора обнаруживается при взаимодействии поверхности с метанолом [40]. Как будет показано далее, удаление окисного слоя с поверхности борного волокна приводит к увеличению прочности боропластиков при испытаниях на изгиб и сдвиг в исходном и во влажном состояниях. Результаты исследования показали, что на воздухе поверхность борного волокна, промытая метанолом и свободная от окислов бора, окисляется самопроизвольно. Данные электронно-микроскопического [c.236]

Для выяснения влияния адсорбции газов на поверхности борных волокон на величину адгезионной прочности в боропластиках изучалась адсорбция борными волокнами кислорода, двуокиси и окиси углерода, аммиака, азота и окиси этилена [43, 45]. Оказалось, что адсорбция в каждом случае незначительна и не влияет на предел прочности композитов при испытаниях на сдвиг. В работах [43, 45, 108] делались попытки увеличить реакционную способность борных волокон по отношению к эпоксидным смолам путем обработки волокна треххлористым бором, хлором, трифенил-арсином, азотом и аммиаком при температурах 426—1200 °С (реакционная способность оценивалась по данным о пределе прочности композита на сдвиг или изгиб). Однако такая обработка не дала желаемых результатов. В работе [39] показано, что метанол очищает и активирует поверхность борного волокна. [c.243]

Прочность угле- и боропластиков при старении на воздухе также снижается, особенно при повышенных температурах. [c.271]

ВЛИЯНИЕ СТАРЕНИЯ НА ВОЗДУХЕ НА ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ НА СДВИГ УГЛЕ- И БОРОПЛАСТИКОВ [35] [c.279]

ВЛИЯНИЕ СТАРЕНИЯ НА ВОЗДУХЕ НА ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ НА СДВИГ ПОЛИИМИДНЫХ БОРОПЛАСТИКОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ 1751 ) [c.281]

Сдвиговая прочность полиимидного боропластика при 260 "С после старения уменьшается на 8%, но эта величина находится в пределах ошибки измерений. [c.283]

ВЛИЯНИЕ КИПЯЧЕНИЯ, в ВОДЕ НА ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ НА СДВИГ ПОЛИИМИДНЫХ БОРОПЛАСТИКОВ [75] ) [c.284]

Кипячение в воде в течение 24 ч не оказывает большого влияния на прочностные свойства полиимидных боропластиков при высокой температуре (260 и 316 °С). С учетом изменений, вызванных старением на воздухе, потери прочности составляют только 4 и 8% при 260 и 316°С соответственно. Следовательно -изменения под влиянием климатических усло вий аналогичны изменениям, происходящим после кипячения в воде. В результате старения на воздухе прочность полиимидных угле- и боропластиков понижается в меньшей степени, чем прочность углепластиков на основе эпоксидных смол. Кроме того, по результатам испытаний одного композита полиимидные боропластики, по-видимому, больше подвержены влиянию рассматриваемых воздействий, чем полиимидные углепластики., [c.284]

Для древесины, стеклопластиков, углепластиков и боропластиков, т. е. практически для всех применяемых в практике ортотроп-ных материалов, значения даваемые формулой (10.6.9), действительны и, очевидно, положительны. Обозначим эти корни р [c.344]

Из (2.12)—(2.16) следует, что отклонение напряжения от номинальных значений определяется параметрами Т и I, содержащими упругие константы образца и его геометрические размеры. Увеличение параметров анизотропии а и р приводит к увеличению параметра Т и к снижению напряжений х у Оу max прирост значений шах при этом падает. Отклонение Ох ах от поминальных значений для традиционных композиционных материалов типа стеклопластиков, как показывают расчеты, составляет около 2,5%, а для угле- и боропластиков — менее 1 %. Варьирование геометрических размеров образца (параметра I) также незначительно отражается на изменении значений Ох max- Например, увеличение параметра I с 1,5 до 15,0 при а = 5, Р = 10, Vyj. = 0,30 приводит к изменению Oimax от 1,025ао до 1,002оо (здесь = Р1(ЬН) — номинальное значение), При этом расхождение между [c.36]

Рис. 19. Предельные поверхности, построенные по критерию максимальных деформаций для эпоксидного боропластика с углами армирования 0° и 45° при Гху=0 а — слой 0° б — слой 45° в — материал, [рмированный под углами 45° (80%) и 0° (20%)

Другими словами, оптимальное решение лежит на границе всех ограничений. На рис. 12 показаны графики для типовых структур с углами армирования + 0 и О—90°. На рисунке точки соответствуют металлическим элементам. Масса узлов соединений не учитывается. Из рисунка следует, что оптимальным материалом является высокомодульный углепластик с соотношением слоев 90% под углом 0° и 10% под углом 90°. Такой материал имеет осевой модуль упругости, равный 25 300 кгс/мм, и позволяет снизить массу элемента более чем в 2 раза по сравнению с алюминием. При уменьшении длины стержня роль осевого модуля снижается, соответственно возрастает влияние предела прочности при сжатии, и более эффективным оказывается боропластик, имеюхций очень высокий предел прочности при сжатии. Это обстоятельство является важной отличительной чертой процесса проектирования элементов ферменных конструкций из композиционных материалов. В результате анализа геометрических параметров и нагрузок выбирают тип и структуру композиционного материала, оптимального для заданных условий эксплуатации. В табл. 3 для сравнения приведена масса двух стержней различной длины и из различных материалов. Изменение длины стержня полностью меняет порядок расположения материалов по степени эффективности. [c.129]

Для того чтобы проиллюстрировать влияние изменений свойств композиционного материала,. вызванных например, разбросом предела прочности или пористостью связующего, на поведение балки при изгибе, рассмотрим балку из эпоксидного боропластика. Этот материал имеет предел прочности при растяжении порядка 140 кгс/мм и предел прочности при сдвиге порядка 7 кгс/мм. При этих значениях Оц и по уравнению (17), в котором следует принять Тд1ах = получаем Ь1Ь, = 10. Если предел прочности при растяжении снинюется на 10% (в результате пористости связующего), то Ык = 18 (рис. 20). [c.137]

Параллельно-армированным будем считать материал, у которого главные оси симметрии (ориентация армирующих волокон) всех слоев имеют одинаковое направление. Следует отметить, что слои при этом не обязательно должны быть одинаковыми, т. е. слои могут быть изготовлены из разных материалов и иметь различную толщину, важно только, чтобы их ориентация была одинаковой. Например, параллельно-армированный материал может состоять из слоя боропластика с углом армирования 30° и слоя стеклопластика с таким же углом армирования. Такой материал, очевидно, не будет симметричным. С другой стороны, трехслой- [c.167]

Первое приложение нелинейной теории к задачам устойчивости. цилиндрических оболочек с произвольным расположением слоев содержится в работе Турстона [287], где рассмотрен случай осевого сжатия. Численные результаты для такого нагружения впервые были получены Хотом [148, 149], который показал, что оболочки из боропластика менее чувствительЦы к. начальным несовершенствам, чем оболочки из стеклопластика, а последние менее чувствительны, чем оболочки из любого изотропного материала. Этот вывод был подтвержден в результате экспериментального определения критической нагрузки, которая составляла от расчетной 65—85% (Цай и, др.) в среднем приблизительно 85% (Кард ]55]) и 67—90% (Холстон и др. [125]). В последней работе рассмотрена также устойчивость при кручении и как уже отмечалось в разделе VI,В, были получены экспериментальные значения критической нагрузки, которые превышали теоретические. [c.242]

Первоначально анализ ограничивался изучением поверхности изолированных включений типа стержней. Некоторые эксперименты, в которых применялся метод рассеянного света и исследовались одиночные включения в виде стержней, описаны в работах [52, 41]. О первом подробном исследовании напряжений в реалистической трехмерной модели композита сообщили Мар-лофф и Дэниел [47]. В этой работе обычная методика замораживания напряжений применялась для определения напряженного состояния в матрице однонаправленно армированной композиционной модели, подвергающейся усадке и нормальной поперечной нагрузке. В этой модели отношение модулей материала матрицы и включений приближалось к соответствующем отношению для боропластика. [c.527]

Используя описанньге выше модели, можно построить кривые зависимости поперечного модуля Юнга и коэффициента увеличения деформации матрицы композитов от степени их наполнения стеклянными, Графятовыми и борными волокнами (рис. 10). Установлено, что с повышением степени наполнения эти характеристики возрастают, причем у боропластиков коэффициент увеличения деформации растет быстрее, чем этот же 1К0зффициент или поперечный модуль Юнга у двух других систем. Аналитические зависимости, представленные на рис. 10, получены при условии хорошего адгезионного соединения на поверхности раздела. [c.50]

На рис. 16 показаны образцы, которые используются для непосредственного определения прочности сцепления волокна и смолы при сдвиге и при отрыве по поверхности раздела. Образец для определения прочности сцепления имеет постоянное поперечное сечение, а образец для определения прочности сцепления при отрыве — уменьшенное поперечное сечение. Браутман [ill] использовал эти модели для измерения прочности сцепления в эпоксидных боропластиках. Он обнаружил, что прочность сцепления при отрыве саста1вляет примерно 0,56 кгс/мад , а сдвиговая прочность — около 5,6 игс/мм , т. е. в 10 раз больше. [c.56]

На рис. 23 представлены кривые зависимости концентрации граничных сдвиговых на1пряжений на конце разрушенного волокна в композите, рассчитанные с помощью уравнений (13). Можно видеть, что максимальная величина таких напряжений в композите не так высока, как для единичных волокон (рис. 22) и зависит от типа и объемного содержания наполнителя. Значения коэффициента концентрации касательных напряжений, соответствующих реальному содержанию наполнителя в композите, колеблются от 0,1 до 0,3, что вполне допустимо, если учесть фактические растягивающие напряжения в композите в напра1вле,нии оси вол-окон. Например, в боропластике с 50 об. % волокна при нагружении до 70 кгс/мм (что составляет примерно половину 1предела его прочности) наибольшие сдвиговые напряжения на свободном конце волокна будут, согласно результатам, представленным на рис. 23,. около 7 кгс/мм . Использование в этом случае данных рис. 22 приведет к ошибочным результатам. Анализируя рис. 23, необходимо-отметить следующее максимальные касательные напряжения на конце волокна остаются почти неизменными при среднем объемном содержании волокна они быстро возрастают при малых и больших объемных долях волокон. [c.63]

КОН карбида кремния на воздухе с (последующей адсорбцией на них аппретов адгезия эпокеидной смолы к волокнам улучшается [65], а кипячение борных волокон в метаноле позволяет повысить прочность боропластиков на изгиб в исходном и во влажном состояниях [39]. [c.267]

Форест [35] впервые обнаружил снижение прочности эпоксидных угле- и боропластиков в результате старения на воздухе. В отличие от стеклопластиков деструкция этих композитов происходит при повышенных температурах (93 °С и выше) в зависимости от вида эпоксидной смолы, в то время как потеря прочности стеклопластиков может наблюдаться и при комнатной температуре. Впоксидные смолы проявляют наибольшую способность к химическому взаимодействию при температурах 149— 177 °С. Именно для работы в таком интервале температур и предусматривались угле-и боропластики. Первоначально эти композиты испытывали при комнатной температуре и при 148,9 или 176,7 С. После выдержки угле- и боропластиков на воздухе в течение нескольких месяцев при повторных испытаниях прочность на сдвиг и изгиб при повышенной температуре (177 °С) значительно уменьшается и не изменяется при комнатной температуре (табл. 31 и 32). [c.277]

Кипячение в воде. Кипячение в воде в течение одной недели ПОЛИИМИДНЫХ углепластиков после их старения на воздухе, по-видимому, оказывает весьма незначительное влияние на сдвиговую прочность композитов при комнатной температуре по сравнению с длительным старением на воздухе (табл. 39). Однако после кипячения в воде ПОЛИИМИДНЫХ боропластиков их сдвиговая прочность при комнатной температуре заметно падает (табл. 40). Это, несомненгю, указывает на деструкцию поверхности раздела бор — полиимидная смола. [c.281]

Угле- и боропластики на основе полиамидных смол Шолп-имидные угле- и боропластики предназначены для эксплуатации при температурах выше 260°С, поэтому особый интерес представляет исследование влияния воды на прочность этих материалов при повышенных температурах. В табл. 37 и 38 показано изменение прочно-сти пЬлиимидных углепластиков Skybond 700, 7Х)3, 709 и [c.282]

Деструкция поверхности раздела и волокна. Разрушение адгезионных связей на поверхности раздела и деструкция волокна в значительной мере зависят от типа смолы и волокна (стекло, графит, бор). Изучая влияние химии поверхности стекла на свойства стеклопластиков, Аутвотер и Келлогг [70] обнаружили, что вода поглощается поверхностью раздела стеклянное волокно — смола в 450 раз быстрее, чем смолой. По-видимому, стеклопластики подвержены большей деструкции, чем угле- и боропластики. Вероятно, поглощенная влага воздействует на стеклопластики независимо от адгезионной прочности. Кроме того, очевидно, что под влиянием воды также меняется прочность стеклянного волокна на растяжение. Вода достигает поверхности раздела волокно—- смола либо путем диффузии через смолу, либо путем проникновения че- [c.287]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...