ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КМ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАКЕТА

Александровна,
ассистент кафедры КиПЛА

означает постоянство свойств по всему объёму, второе – постоянство свойств

по всем направлениям.

Композиционные материалы, как правило, неоднородны и анизотропны.

Частный случай анизотропии – ортотропия, т.е. наличие трёх взаимно перпендикулярных выделенных направлений в материале, вдоль которых механические свойства отличаются.

СИСТЕМА КООРДИНАТ КМ

Анизотропия – различие свойств материала в различных напрявлениях.

механические характеристики материала. Использование ряда известных критериев прочности показывает, что

задание достоверных значений упругих и прочностных характеристик на начальном этапе разработки изделия оказывает существенное влияние на конечный результат проектирования.

Наиболее точным и надежным способом определения свойств материалов является эксперимент.

Испытание – опытное определение количественных и (или) качественных свойств предмета испытаний как результата воздействий на него, при его функционировании, при моделировании предмета и (или) воздействий
ГОСТ 16504-81

принятия решения о соответствии объекта испытаний заданным требованиям.
Качество испытания

определяется достоверностью полученных сведений. Чем выше достоверность, тем выше качество.

Для современного уровня развития достаточным является получение результатов испытаний, которые обеспечивают заданные требования с 90% вероятностью попадания в 95% доверительный интервал (B-базис).

А-базис - обеспечение заданных требований с 99% вероятностью попадания в 95% доверительный интервал.

для определения значений воздействующих факторов, вызывающих выход значений характеристик свойств

объекта за установленные пределы или его разрушение.

по виду воздействия:
механические,
климатические,
термические,
радиационные,
электрические,
электромагнитные,
магнитные,
химические, и т. п.;

по назначению:
исследовательские,
контрольные,
сравнительные;

по условию и месту проведения испытаний:
лабораторные,
стендовые,
натурные,
эксплуатационные;

по результату воздействия:
неразрушающие,
разрушающие,
испытания на стойкость,
испытания на прочность,
испытания на устойчивость.

ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ

информацию о методах испытаний и (или) измерений, условиях и средствах

проведения испытаний, определяемых показателях и точности их измерения, оценке достоверности результатов.

Программа испытаний – документ, содержащий организационно-методическую информацию о проводимых исследованиях (общие требования к условиям, обеспечению и проведению испытаний, формах представления информации)

Опытный образец – образец продукции, изготовленный по вновь разработанной рабочей документации для проверки путем испытаний соответствия его заданным техническим требованиям с целью принятия решения о возможности постановки на производство и (или) использования по назначению.

Испытательное оборудование – средство испытаний, представляющее собой техническое устройство для воспроизведения условий испытаний.

характеризуемое близостью результатов испытаний к действительным значениям характеристик объекта, в

определённых условиях испытаний.
Воспроизводимость результатов испытаний – характеристика результатов испытаний, определяемая близостью результатов повторных испытаний объекта.
Данные испытаний – регистрируемые при испытаниях значения характеристик свойств объекта и (или) условий испытаний, наработок, а также других параметров, являющихся исходными для последующей обработки.
Результат испытаний – оценка характеристик свойств объекта, установления соответствия объекта заданным требованиям по данным испытаний, результаты анализа качества функционирования объекта в процессе испытаний.
Протокол испытаний – документ, содержащий необходимые сведения об объекте испытаний, применяемых методах, средствах и условиях испытаний, результаты испытаний, а также заключение по результатам испытаний, оформленный в установленном порядке.

компонентов. Податливая матрица, заполняющая межволоконное пространство, обеспечивает совместную работу отдельных

волокон за счёт собственной жёсткости и взаимодействия, существующего на границе раздела «матрица – волокно».

Следовательно, механические характеристики полимерных композитов, армированных волокнами, зависят главным образом от трёх факторов:
прочности и упругости волокна;
прочности и химической стабильности смолы;
прочности связи между смолой и волокном, от которой зависит эффективность передачи напряжения через поверхность раздела.
Каждый из перечисленных факторов может влиять на механические свойства композитов.

Для определения базового набора свойств КМ, необходимых и достаточных для проектирования, проводятся следующие виды испытаний: растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб + испытания на межслоевую прочность.

Polymer Matrix Composite Materials
Определяемые величины:

Предельная деформация
Предельные напряжения σ11+, σ22+
Модуль упругости

E11, E22
Коэффициент Пуассона ν12

Polymer Matrix Composite Materials
Определяемые величины:

Предельная деформация
Предельные напряжения σ11-, σ22-
Коэффициент Пуассона

ν12

of Polymer Matrix Composite Materials
Определяемые величины:

Предельная деформация
Предел изгибной прочности σf
Модуль

упругости

штока гидроцилиндра),
δ – толщина образца,
L – расстояние между опорами испытательной

оснастки
F – сила, действующая на образец,
b – ширина образца.

Polymer Matrix Composite Materials
Определяемые величины:

Модуль сдвига в плоскости слоев G12

Предельные напряжения τ12
Предельные деформации ϒ12

криволинейный набор однонаправленных волокон или ткани, расположенных в матрице.
Под ламинатом

или пакетом слоёв композиционного материала понимается совокупность слоёв различной ориентации, объединенных между собой.

Пакет слоёв
в «разобранном» виде:

Направление
основы

располагать следующими данными:
1. Расчетными нагрузками, действующими на элемент конструкции в

следующем виде:

имеют повышенные значения коэффициента вариации, характеризующего нестабильность несущих свойств конструкции.

Поэтому значения расчетных нагрузок необходимо увеличить на дополнительный коэффициент безопасности

важное значение имеет также последовательность укладки слоев по его толщине.

В целях наглядности, для указания структуры пакета слоев композиционного материала («ламината»), часто применяется следующая система обозначений.
Слои обозначаются в соответствии с направлением выкладки и записываются в квадратных скобках, начиная со слоя, лежащего на поверхности ламината.
Если подряд укладывается несколько слоев с одинаковым направлением волокон, их число записывается в виде нижнего индекса. Например, запись [0 / 902] обозначает пакет, состоящий из трех слоев: верхний слой имеет направление 0 градусов, два последующих слоя уложены под 90 градусов к направлению оси «х» пакета; ламинат со структурой [0 / 902 / ±453] отличается от предыдущего наличием трех групп слоев с армированием ±45.
Если в пакете, помимо однонаправленных, используются слои ткани, то последние обозначаются знаком верхнего подчеркивания.
Если пакет имеет симметричную структуру относительно своей срединной поверхности, то используется сокращенная запись, в которой симметрия обозначается индексом «S» за знаком квадратных скобок. Например, вместо записи [0/±453/902/±453/0] используют короткую запись вида [0 / ±453 / 90]S.