Углепластики — Характеристики

Для оболочек из углепластика значения характеристик упругости при температурах 293 и 493 К приведены в табл. 5.6. [c.228]

Характеристики Стеклопластик Углепластик Боро пластик [c.291]

Зависимость характеристик термообработанных углепластиков от типа матрицы и обработки волокон [c.183]

Углепластики типа Мод 3 при высоких температурах имеют хорошие механические характеристики, не уступающие характеристикам традиционных теплозащитных материалов из чистого графита, что следует из сопоставления характеристик углепластика типа Мод 3 с данными для поликристаллического графита [c.187]

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

Вязкость разрушения, или сопротивление материала распространению трещины, может быть определена также при помощи понятия критических скоростей высвобождения энергии при продвижении трещины ди, связанных с Ki - Многочисленные авторы (см., например, [18—23]) исследовали распространение разрушения, изучая механизмы рассеяния энергии, например выдергивание волокна, нарушение связи волокно — матрица, релаксация напряжения, разветвление трещины и пластическое деформирование матрицы. Механизмы рассеяния энергии, знание которых позволяет определить вязкость разрушения, сложны по своей природе и зависят от прочности связи волокно — матрица, типа матрицы (хрупкая или пластичная), диаметра волокна, прочности волокна и т. д. Поэтому только тщательное исследование поверхностей, образовавшихся в результате разрушения, дает основание для установления соответствия экспериментально определенных значений Gu тому или иному механизму. Так, например, было сделано предположение о том, что вязкость разрушения стекло- и боропластиков связана главным образом с величиной упругой энергии, накопленной в волокнах, а соответствующая характеристика углепластиков на эпоксидном связующем — с работой докритического распространения микротрещины и работой выдергивания разорванных волокон. [c.53]

Для полной характеристики композиционного материала необходимо указать природу каждого из его компонентов. Так, например, композиционный материал углерод—углерод относится по природе матрицы к группе композиций с матрицей из неметаллических элементов, по природе армирующего компонента к группе композиций со вторым компонентом из неметаллических элементов. Углепластики относятся по природе матрицы к группе композиционных материалов с матрицей из органических соединений, по природе армирующего компонента к группе со вторым компонентом из неметаллических элементов. [c.55]

Созданы методики и оборудование для усталостных испытаний высокомодульных материалов. Расчеты на прочность при переменных нагрузках как по коэффициентам запаса прочности, так и при помощи вероятностных методов расчета требуют знания характеристик сопротивления усталости материала. Для этого разработаны оборудование и методики проведения усталостных испытаний композитов при растяжении, изгибе, межслойном сдвиге и смятии в мало- и многоцикловой областях. Установлено, в частности, что современные углепластики обладают высоким сопротивлением усталости по сравнению с металлическими материалами, что позволяет эффективно применять их при значительных амплитудах переменных нагрузок. Были выявлены статистические закономерности подобия усталостного разрушения углепластиков и разработаны предпосылки создания инженерной методики оценки усталостной долговечности элементов конструкций из углепластиков. [c.17]

Характеристика углепластиков отечественного производства [c.56]

Общим для углепластиков является высокое содержание порошковых углеродных наполнителей и смол горячего отверждения. Высокую износостойкость углепластикам придает порошок нефтяного кокса, являющийся основным наполнителем. Характеристики двух марок углепластиков приведены в табл. 1.16, [c.56]

Углепластики — Характеристики 56, 57 Узлы подшипниковые — Расчет теплоотводящей способности 83 — 86 — Температурные поля потоков 89 — Типовые расчетные схемы 83 [c.328]

РЕЕК-матрицами — в табл. 152. Углепластики с РЕЕК-матрицей в условиях влажности и температуры меняют характеристики очень незначительно при этом максимальное влаго-содержание не превышает 0,4 %. Углепластики с РЕЕК-матрицей по вязкости разрушения иа порядок превосходят углепластики с эпоксидной матрицей (табл. 153). [c.370]

Пример расчета. Консольный цилиндрический стержень радиусом Н = = 0,1 ми длиной / = 1 м нагружен силой Q = 10 Н, приложенной на конце г = I (рис. 2.12). Стенка стержня является трехслойной и состоит из несущих слоев и легкого заполнителя — пенопласта (рис. 2.13, а). Несущие слои образованы из углепластика с характеристиками = 180 ГПа, Е = 6,2 ГПа, 012= 5 ГПа, v 2 = = 0,007, Г21 = 0,21, состоят из спиральных с.чоев с углами армирования 45° толщиной 0,6-10" м и кольцевых слоев (ф = 90°) толщиной 0,3 X X 10 м (для каждого из несущих слоев). Стержень усилен 12 одинако- [c.342]

Особенности структурных свойств композиционных материалов на основе углеродных и борных волокон с традиционными схемами армирования исследованы в работах [20, 25, 33, 59, 70]. Анализ и сопоставление полученных данных по угле- и боро-пластикам с аналогичными данными типичных стеклопластиков [39, 71] свидетельствуют о том, что использование высокомодульных волокон при традиционных схемах армирования способствует лишь резкому увеличению жесткости материала в направлениях армирования при этом заметного возрастания других упругих и прочностных характеристик не происходит. Главной отличительной особенностью высокомодульных композиционных материалов является большая по сравнению со стеклопластиками анизотропия упругих свойств [25]. Для углепластиков увеличение анизотропии упругих свойств обусловлено также анизотропией самих армирующих волокон. Существенных различий по прочностной анизотропии между стеклопластиками и высокомодульными материалами нет, но абсолютные значения межслойной сдвиговой прочности и прочности на отрыв в трансверсальном направлении однонаправленных и ортогонально-армированных углепластиков в 1,5—3 раза ниже аналогичных характеристик стеклопластиков. [c.7]

Двукратное увеличение межслой-нон прочности при сдвиге эпоксифе-нольных углепластиков достигается травлением углеродных волокон концентрированном азотной кислотой в течение 30 мин [20]. Прочность при растяжении в трансверсальном направлении углепластиков вследствие обработки волокон в азотной кислоте возрастает в 1.6 раза. Некоторое улучшение этих характеристик в слоистых стеклопластиках достигается также за счет пспольчЗования волокон некруглого поперечного сечения — эллипсоидных, ромбовидных, треугольных и др. Изменение формы углеродных волокон не оказывает заметного влияния на механические свойства углепластиков. Указанный метод приводит лишь к некоторому улучшению трансверсальных и сдвиговых свойств композиционных материалов, но не решает проблемы. Вследствие слоистой структуры в материале сохраняются плоскости, через которые напряжения передаются низкомодульным и низкопрочным связующим, что не исключает опасности преждевременного их разрушения. Особенно это относится к материалам, воспринимающим в конструкциях сдвиговую и трансверсальную нагрузку в условиях повышенных температур. [c.9]

Количественное изменение характеристик углепластиков с обуглерожен-ной матрицей определяется не только [c.183]

Модули упругости и прочности в направлении основного армирования для углепластиков на основе волокон, вискеризованных из аэрозоля, существенно превышают значения аналогичных характеристик углепластиков на основе волокон, вискеризованных из газовой фазы, что является следствием значительного расхождения в механических свойствах используемой арматуры и ее содержании в композиционных материалах. Модули упругости углеродных волокон, применяемых для вискеризации из аэрозоля, достигают порядка 300 ГПа, прочность при растяжении —1500 МПа, модуль упругости волокон, используемых для вискеризации из газовой фазы, — 200 ГПа, прочность 1800 МПа. [c.209]

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]

Рис. 7-8- Зависимость сдвиговых характеристик, прочности н модуля упругости при изгибе однонаправленных углепластиков на основе жгутов из углеродных волокон, вискеризованяых ТЮ из аэрозоля, от объеАшого содержания нитевидных кристаллов

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]

Ухудшение механических свойств углепластиков после их выдержки при повышенной температуре является неожиданным результатом, так как первоначальные исследования Доксиса и др. [26] показали, что длительное кипячение в воде не приводит к резкому понижению прочности на изгиб при комнатной температуре (табл. 33). Кроме того, те же исследо1ватели установили, что в процессе старения при 49 °С и относительной влажности воздуха 95—97% прочностные характеристики композитов Т1югпе1-25 — ERL-2256 не снижаются (табл. 34). Кипячение в воде, замораживание и оттаивание также не вызывают существенного понижения сдвиговой прочности композитов при комнатной температуре [c.277]

ВЛИЯНИЕ УВЛАЖНЕНИЯ И КИПЯЧЕНИЯ В ВОДЕ НА ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УГЛЕПЛАСТИКОВ У-РАЕВ 2256-0820 [26] [c.279]

При изготовлении композиционных материалов очень важно использовать простые процессы производства, особенно в тех случаях, когда требуются материалы с улучшенными характеристиками. На рис. 4 показана типичная многосекционная пресс-форма для изготовления полос из углепластика. Эти полосы можно затем применять для выборочного упрочнения более дешевых полу фабрикатов, например, изготовленных методом пультрузии (см. рис. 1). Такой способ использования углепластиков обеспечивает дополнительную прочность балок и дает возможность достичь такой прочности, которая могла бы быть у материала, упрочненного углеродным волокном по всему объему. К тому же, большинство конструкторов и производственников знакомо с применяемой технологией соединения деталей. [c.472]

Минимальный порядок тензорного полинома критерия разрушения может быть явно определен из таких экспериментов, в которых критерий разрушения согласовывался бы с соответствующим разбросом характеристик материала. Экспериментально обнаружено, что для многих однонаправленных армированных композиционных материалов (например, углепластиков, композитов бор — алюминий) достаточно использовать первые два члена тензорного полинома. [c.212]

При осевом нагружении были обнаружены превосходные усталостные характеристики как однонаправленных, так и ортогонально армированных углепластиков с высокомодульными волокнами типа I. Удельная усталостная прочность углепластиков вместе с удельным модулем дают большие возможности для уменьшения веса изделия притих разумном применении. Хотя пока опубликовано немного данных, по-видимому, можно сказать, что композиты с волокнами типа II более подвержены влиянию усталости, но обладают все же очень хорошими усталостными свойствами. Отсутствуют опубликованные результаты для композитов с волокнами типа III. Обнаружено, что прочность на сжатие намного ниже, чем прочность на растяжение, и поэтому изгибная усталостная прочность определяется прочностью на сжатие. Было установлено, что влияние усталости значительно более заметно в условиях сдвигового нагружения как при межслойном сдвиге, так и при кручении. Не сообщено об усталостных испытаниях при сдвиге в плоскости листа, однако большинство [c.391]

Из сравнения углеалюминиевых композиций с углепластиками видно, что последние в ряде случаев имеют преимущества по удельным характеристикам. Однако в связи с тем, что углеалюминиевые композиции могут работать при температурах до 400° С, при создании надежной защиты от коррозии они выдвинутся на первый план как перспективные материалы конструкционного назначения для деталей. [c.238]

Модуль упругости слоистых пластиков, армированных высокомодульным углеродным волокном, составляет более 310 ГПа при прочности 690 МПа. И наоборот, прочность пластиков, армированных высокопрочным углеродным волокном, превышает 1380 МПа, а величина модуля составляет 138 ГПа. Отрицательный коэффициент линейного расширения волокна позволяет получать углепластики, имеющие почти нулевое значение этой характеристики. Углепластики имеют сравнительно низкую прочность в поперечном направлении и, как пра1зило, применяются исключительно в случаях одноосного нагружения. Они существенно дороже стеклопластиков, но значительно дешевле [c.75]

Пример 1. Устойчивость трехслойной прямоугольной пластины. Исследуем влияние схем укладки однонаправленных слоев углепластика в обшивках трехслойной пластины на критические нагрузки шарнирно опертой по контуру трехслойной прямоугольной пластины при одноосном равномерном нагружении.- Рассмотрим варианты укладки несущих слоев [ф, 90°, —ф] и [ф, 0°, —ф], углы укладки отсчитываются от оси X, вдоль которой действует нагрузка. Упругие характеристики однонаправленного слоя примем равными Ei — 15-10 МПа, = = 0,8-10 МПа, Gi2 — 0,5-10 МПа, = 0,28 [направление оси [c.233]

Пример 2. Исследование весовой эффективности применения углепластиковых материалов. Для трехслойной цилиндрической панели, нагруженной внешним давлением, определим весовую эффективность применения углепластика. Длина панели вдоль образуюш,ей 4 м, длина криволинейного контура 2 м, внутренний радиус R = 2,75 м, толщина заполнителя 8,6-10 м. Приведенные упругие характеристики заполнителя G z — 150МПа, Gy = 270МПа, = Ю МПа, удельная масса заполнителя 53 кг/м . В качестве материала несущих слоев рассмотрим углепластик со следующими характеристиками однонаправленного слоя = 0,14-10 МПа, — 0,94-Ю МПа, Gj2 — 0,65-10 МПа, Vi2 = 0,25, толщина слоя 0,12-10" м, удельная масса 1,35-10 кг/м . Для панели примем восьмислойные углепластиковые обшивки со структурой укладки [ ф/0°/90°/90°/0°/ ф] (углы отсчитываются от прямолинейной образующей). [c.234]

Пример подготовки исходных данных. Требуется провести подробное исследование поведения в первом квадранте (предельная поверхность, диаграммы деформирования) гибридного КМ, содержащего слои углепластика общей толщиной 1 мм, уложенные под углом 90° к оси а , I слои стеклопластика, расположенные под углами ф= 30°, суммарная толщина которых 1,5 мм. Характеристики однонаправленного углепластика 160 000 МПа, 3 = 7000 МПа, = 4700 МПа, Vi2=0.25, F+i= 800 Mna, f. 1 = 360 МПа, F+2=10MHa, f. 2 = 80 МПа, Fi2 = 30 МПа. Характеристики стеклопластика i = 56 ООО МПа, Е , = 7000 МПа, Gi2 = 5000 МПа, Vij = 0,26, F+i= 1500 МПа, F i = —600 МПа, F+a= = 30 МПа, F 2= —160 МПа, Fi2= 45 МПа. [c.241]

Основные недостатки современных углепластиков с эпоксидной матрицей связываются с пониженными вязкостью разрушения, ударной стойкостью и температурой использования. Новые разработки и исследования направлены на улучшение указанных характеристик и, в первую очередь, на Повышение теплостойкости и вязкости разрушения. Углепластики на основе бисмалеидов и полиимидов дешевы и широко применяются в промышленности. По сравнению с эпоксидными полимерами они имеют более высокую теплостойкость и ударную прочность, легко перерабатываются и представляются весьма перспективными при использовании КМ на их основе в силовых конструкциях. [c.369]

Изменение характеристик углепластика на основе полиимидной матрицы LAP -I60 и углеродного волокна Се-лион 6000 с повышенной стойкостью к окислению и модулем упругости 245 ГПа в зависимости от времени выдержки на воздухе при 315 С представлено в табл. 148. Углепластик Селион 6000/LAP -160 после вы держки в указанных условиях в течение 1000 ч практически не изменяет своих механических характеристик. [c.369]

Характеристики однонаправленных углепластиков со связующим РЕЕК приведены в табл. 151, а углепластиков на основе ткани с эпоксидной и [c.369]

Характеристики однонаправленных углепластиков со связующим РЕЕК (объемное содержание волокна 50%) [391 [c.371]

Характеристики одионаправлеиных углепластиков с L P-матрицей (объемная доля волокна 50%) [391 [c.372]

Механические характеристики однонаправленных углепластиков на основе волокна AS-4 (объемная доля волокна 60%) [39 [c.373]

Предлагаемая советским специалистам книга Углеродные волокна , изданная в 1984 г. в Японии под редакцией проф. С. Симамуры, представляет собой коллективную монографию, подготовленную четырнадцатью ведущими японскими специалистами, и охватывает самые различные аспекты сравнительно молодой, но весьма перспективной области современного материаловедения. В книге рассматриваются вопросы получения углеродных волокон и армированных ими композиционных материалов, структура и свойства волокон и полимерных связующих для углепластиков, характеристики композиций на основе полимерных и металлических матриц, технология изготовления из низ элементов конструкций, а также применение этих материалов в самых разнообразных изделиях - от спортивного снаряжения до космических аппаратов. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...