Углепластик эпоксидный

Величина т вообще неизвестна, и пути ее экспериментального определения неясны. Во всяком случае она меньше, чем сопротивление композита разрушению при сдвиге. Принимая т = = 2 кгс/мм , о = 240 кгс/мм (ориентировочные оценки для углепластика), получим при d = 10 мкм, Zo = 0,3 мм. При разрыве композита поверхность разрыва напоминает щетку, из разлома матрицы, как щетинки, торчат кончики оборванных волокон. Средняя длина этих вытянутых кончиков равна неэффективной длине волокна. Результаты таких измерений показывают, что величина неэффективной длины в сильной степени зависит от технологии изготовления композита, определяющей величину т в формуле (20.5.5), для композитов углерод — эпоксидная смола величина 1а может достигать 0,5—1 мм. При этой длине большая дисперсия прочности волокон приводит к снижению прочности пучка за счет коэффициента реализации к, определяемого формулой (20.4.4), который не перекрывается увеличением средней прочности вследствие масштабного эффекта. [c.699]

Пример 1. Рассмотрим материал типа А — эпоксидный слоистый углепластик со следующими упругими и предельными характеристиками [c.94]

Рис. 1. Опорная ферма рефлектора антенны из эпоксидного углепластика для спутника АТЗ [33] ,

Соответствующий численный анализ был проведен для ряда композиционных материалов [114]. Соответствующие результаты приведены на рис. 2 для эпоксидного углепластика с коэффициентом армирования 55 %. Из рисунка следует, что изменение угла армирования качественно изменяет волновые свойства материала. [c.271]

Рис. 2. Поверхности скоростей для эпоксидного углепластика с коэффициентом армирования 55% при различной ориентации волокон [ИЗ ]

Рис. 3. Направление движения частиц материала в зависимости от угла нормали к волновой поверхности для эпоксидного углепластика с коэффициентом армирования 55% при различной ориентации волокон 1 — изотропный материал 2 — 0 = = 45° 5-0= 30° 4-0 =

Геометрическое место точек г (з) называют волновой поверхностью. Для плоских волн существуют две таких поверхности. Для эпоксидного углепластика с коэффициентом армирования 55% они показаны на рис. 4 и 5 [114]. [c.272]

По сравнению с другими композиционными материалами эпоксидные углепластики обладают высокой степенью анизотропии 11 13 = 24 (материал с углом армирования 0°). Поверхности скоростей для материалов с углами ориентации волокон 0, 15, 30 и 45 показаны на рис. 2. [c.273]

УПРУГИЕ ПОСТОЯННЫЕ ЭПОКСИДНОГО УГЛЕПЛАСТИКА (кго/мм ) С КОЭФФИЦИЕНТОМ АРМИРОВАНИЯ 55% [c.275]

Рис. 6. Кривые дисперсии изгибных волн в анизотропной пластине (теория Миндлина) из эпоксидного углепластика с углами армирования 45° и с коэффициентом армирования 55% сплошные линии соответствуют углу нормали волны 0°, штриховые — 90°

Отличительной особенностью таких волн в композиционных материалах является зависимость соотношений дисперсии от направления волны. На рис. 6 представлены кривые дисперсии для изгибных волн в эпоксидном углепластике с углами армирования 45°, распространяющихся в направлении 0 и 90°. Коэффициент армирования углепластика равен 55%, а его упругие постоянные представлены в табл. 2. [c.278]

Рис. 23. Результаты определения по теории Герца времени контакта сфер диаметром D из льда (плотность 0,92 г/см , Е = = 914 кгс/мм , V = 0,37) (штриховые линии) и гранита (плотность 2,7 г/см , =4220 кгс/мм , V = 0,055) (сплошные линии) с полупространством/ из эпоксидного углепластика

Чен предложил использовать с этой целью коэффициент податливости 8 (ось 3 нормальна к поверхности). Автор использовал замену параметра (1— )]Е на 8 для определения времени контакта сфер из льда (град) и гранита с эпоксидным углепластиком (содержание волокон 55%). Соответствующие результаты показаны на рис. 23. При скоростях удара 100—500 м/с время контакта составляет от 15 до 85 мкс. [c.318]

Рис. 28. Линии уровня для низших волн изгибных напряжений (г + зз)/2, образующихся в результате удара по пластине из эпоксидного углепластика с коэффициентом армирования 55% и углами армирования 15° (а) и 45° (6) 1 — теоретический фронт волны 2 — окружность, ограничивающая зону действия давления [116 ]

Напряжения с наибольшим уровнем лежат в области, ограниченной поверхностью волнового фронта. На рис. 27 показаны линии уровня средних мембранных напряжений 1 + зз)/2 для пластин из эпоксидного углепластика с углами армирования О и +45°. [c.325]

Влияние структуры и реакционной способности эпоксидных смол на прочность адгезионного соединения на поверхности раздела в композитах не исследовалось. Имеются данные, согласно которым потеря прочности углепластиков в результате старения может быть связана с изменением полимерной матрицы. И наконец, было показано, что вследствие разницы коэффициентов термического расширения волокна и смолы возникают остаточные напряжения в полимере и на поверхности раздела волокно — смола, что сказывается на прочностных свойствах углепластиков. [c.270]

ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ НА СДВИГ ЭПОКСИДНЫХ УГЛЕПЛАСТИКОВ ПОСЛЕ ТЕРМОЦИКЛИРОВАНИЯ И КИПЯЧЕНИЯ В ВОДЕ 184] ) [c.280]

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]

На рис. 11 изображен установленный на самолете Боинг-737 экспериментальный интерцептор, изготовленный из эпоксидного углепластика. Это хороший пример использования методик рас- [c.50]

Рис. 11. Материалы и схема выкладки наполнителя при изготовлении интерцептора самолета Боинг-737 из эпоксидного углепластика (длина 1320 мм, ширина 559 мм, площадь поверхности 146 дм , масса 5,44 кг, экономия массы 15%)

Анизотропные композиционные материалы соответственно обладают и анизотропией вязкости. Углепластик обнаруживает вязкость вдоль и поперек волокон соответственно 2 и 105МН/м /. Причем поперечная вязкость своим высоким значением целиком обязана созданной структуре композита, поскольку углерод (графит), как самостоятельно взятый материал, имеет примерно столь же низкую вязкость, что и эпоксидная смола. [c.316]

Свойства трех типов композитов, изготовленных на основе эпоксидных, полиэфирных и вискеризованных волокон, приведены в работе [25]. Так, прочность при срезе углепластиков на основе обычных волокон составляла 28 МПа углепластики, армированные вискеризованными волокнами, от [c.211]

Межслойная сдвиговая прочность композиционных материалов, изго-говленных на основе внекери-зованных волокон, как н характеристики в направлении армирования, в значительной степени определяется свойствами волокон. Это следует из табл. 7.6, где приведены свойства при изгибе эпоксидных и полиамидных углепластиков на основе волокон Модмор I и Торнел 50, вискеризованных нитевидными кристаллами одного типа. Сдвиговая прочность углепластиков на основе полиамидных связующих существенно ниже, чем на основе эпоксидных. [c.212]

Материалы на основе углеродных волокон, вискеризованных нитевидными кристаллами карбида кремния, и эпоксидных, а также полиамидных связующих описаны в работах [19, 20, 25]. Использование указанных волокон в материалах, как показано в работе [102], приводит к резкому увеличению прочности на сдвиг, причем возрастание сдвиговой прочности пропорционально объемному содержанию нитевидных кристаллов. Влияние содержания нитевидных кристаллов на некоторые свойства при изгибе углепластиков, изготовленных на основе эпоксидного связующего Эпон 828, характеризуют данные, приведенные в табл. 7.7. Для межслойной сдвиговой прочности эти данные во многом условны. Они получены методом трехточечного изгиба образцов при //л = 3 и не характеризуют фак- [c.215]

Устойчивости слоистых пластин при температурном и других воздействиях, вызывающих расширение материала, посвящены теоретические исследования Виттрикка и др. [190], а также теоретические и экспериментальные исследования Келленбергера [85]. Уитни и Аштон, [184] рассмотрели термоустойчивость перекрестно-армированных квадратных пластин из различных композиционных материалов. Особенности свойств углепластиков, из-за которых в некотором диапазоне изменения углов армирования коэффициент линейного расширения оказывается отрицательным, определяют теоретическую возможность потери устойчивости пластин из этих материалов при охлаждении, а не при нагревании, что обычно имеет место. Однако более интересным в прикладном отношении является теоретический вывод о невозможности термической потери устойчивости пластин из эпоксидного [c.187]

Рассматривая волновые поверхности для эпоксидного углепластика, представленные на рис. 4 и 5, можно видеть, что внутренние поверхности имеют изломы, т. е. специфическую нерегулярную форму, которая характерна также для кристаллических систем, таких как цинк. Однако в от.тшчие от природных [c.273]

Рис. 21. Расщепление материала на обратной стороне пластины из эпоксидного углепластика толщиной 0,25 см, армированной под углами 45, О, 45 , при ударном воздействии стального шарика диаметром 0,64 см с начальной скоростью 115 м/с (Новак и Престон, 1972)

Чамис и др. [39] провели испытания по Изоду миниатюрных образцов из эпоксидных стекло- и углепластиков (размеры образцов 7,9 X 7,9 X 37,6 мм) с волойнами, параллельными и перпендикулярными оси консоли. Эксперименты выявили различные формы разрушения — расщепление, сопровождающееся выдергиванием волокон и расслоением. При поперечном армировании разрушение образца сопровождалось нарушением когезионных и адгезионных связей, а также расщеплением волокон. Как установлено авторами, ударная прочность образцов с поперечным армированием для всех испытанных материалов находится в соответствии с пределом прочности при межслоевом сдвиге. [c.314]

В другой работе Голдсмит и Лиман [63] показали, что при ударе стальной сферы (диаметр -—12,7 мм) о стальную поверхность теория Герца применима для определения времени контакта и максимального значения силы при скоростях до 91,5 м/с. Данные, представленные на рис. 23 для эпоксидного углепластика, [c.318]

Рис. 24. Статическая диаграмма деформирования, полученная при сдавливании стального шарика диаметром 9,525 мм между двумя образцами из однонаправленного эпоксидного углепластика толщиной 3,8 и 3,3 мм (сила действует нормально к волокнам)

Теория Герца основана на законе деформирования Р = который был проверен экспериментально при внедрении стальных шариков диаметром 6,35 и 9,525 мм в пластины из бороалюминия и эпоксидного углепластика. Предварительные результаты, представленные на рис. 24 и 25, отчетливо показывают, что для этих материалов требуется более общий закон и что при умеренных силах (-<45кгс) деформирование имеет неупругий характер, различный при нагружении и разгрузке. [c.319]

Линии уровня средних изгибных напряягений, соответству-юпщх этой волне, для пластин из эпоксидного углепластика с углами армирования +15 и +45° при поперечной импульсной нагрузке в форме (42) показаны на рис. 28. Отметим, что поскольку характер распространения рассматриваемой волны в слоистой пластине изотропный, волновой фронт имеет круговую форму. Напряжения, соответствующие второй и третьей изгибным волнам, оказываются малыми. На рис. 29 показана построенная с помощью вычислительной машины пространственная картина распределения изгибных напряжений в пластине из композиционного материала с углами армирования +45°. [c.325]

Рис. 29. Трехмерная картина распределения напряжений ( 11 + зз)/2) соотиетствующих низшей изгибншт волне, для четверти пластины из эпоксидного углепластика с коэффициентом армирования 55% и углами армирования 45° (волокна направлены вдоль диагоналей) отношение радиуса зоны нагружения к половине толщины равно 10 время действия нормального импульса т 1,0 время, прошедшее с момента приложения импульса 20т [116]

Прочность поверхности раздела в углепластиках выше, чем в бор-эпоксидных композитах, что обусловливает две их особенности поведения. Во-первых, трещины в углепластике более извилисты (рис. 23, а) во-вторых, в углепластике наблюдается межслое-вое разрушение (рис. 24). Последнее является одним из специфических видов разрушения слоистых материалов и выражено наиболее ярко в случаях значительного межслоевого сдвига. [c.296]

Рис. 12. Микрофотографии поверхности разрушения эпоксидных углепластиков, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа [17]. а — при продольном нагружении композита, армированного волокнами ТКогпе1-50 б — при поперечном нагружении того же композита в — при продольном нагружении композита с высокой прочностью на растяжение г — при поперечном нагружении того же композита [17].

Рис. 34. Диаграммы напряжения при межслойноы сдвиге для эпоксидных углепластиков, испытанных при различных температурах (обозначены цифрами на кривых) [20].

Свойства поверхности раздела зависят также от физико-механических характеристик смолы, таких, как предел прочности и модуль упругости при растяжении, относительное удлинение при разрыве, коэффициент теплового расширения и температура стеклования. Эпоксидные смолы после отверждения имеют плотную аморфную структуру с поперечными связями, обладающую высокой адгезией. Вблизи поверхности раздела предел прочности смолы на растяжение может превышать 7 кгс/мм , модуль упругости при растяжении составляет 350 кгс/мм и относительное удлинение при разрыве—-около 1—3%- Теоретически в однонаправленном стекло- или углепластике можно получить такой же высокий предел прочности на растяжение в поперечном направлении, как и предел прочности смолы (7 кгс/мм и более). Однако даже при наличии очень прочной адгезии поверхность раздела находится в сложнонапряженном состоянии из-за разницы коэффициентов теплового расширения смолы и волокон [21, 69]. [c.261]

В эпоксидном углепластике растягивающие напряжения в смоле составляют 1,8 кгс/мм . Теоретически касательные напряжения вдоль оси волокна максимальны на его концах и равны нулю в середине. При испытаниях композита на сдвиг методом короткой балки наибольшие касательные напряжения возникают на концах волокна. Так как на поверхности раздела уже действуют касательные напряжения, нагрузка в момент разрушения таких образцов будет меньше, чем у образцов, в которых внутренние напряжения отсутствуют. Поэтому сдвиговая прочность композита ниже из-за появления касательных напряжений вдоль оси волокна, вызванных разл ичием коэффициентов линейного расширения волокна и смолы. [c.262]

Автоматизированные процессы изготовления должны повысить стабильность качества отдельных деталей при массовом производстве. Это обстоятельство совместно с совершенствованием стандартов на исходные компоненты обеспечит онижение стоимости изготовления вследствие уменьшения процента брака. Вероятно, будущие проекты представят собой комбинацию новых подходов и материалов. Например, в типовом самолете часть конструкции может быть выполнена цельнометаллической, часть — с использованием местного усиления композиционными материалами, тогда как все остальное — изготовлено из эпоксидного углепластика или боралюминия. Конкретный выбор будет предоставляться изготовителю и частично зависеть от его отношения к рассматриваемому материалу. [c.68]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...