Задачи экспериментальных исследований

фрагмент) конструкции;
внешние воздействия – комплекс наиболее существенных (значимых)

для конструкции в каком-то смысле;
исследуемые свойства – позволяющие судить о пригодности (работоспособности) материала или конструктивного решения.

Цель: исследование отдельных, наиболее значимых (в каком-то смысле) свойств материала в условиях, близких к реальной эксплуатации изделия

отсеков РН «Протон» и «Рокот»)

(РН легкого класса): [0/+70/‑70/+70/‑70/ ‑70/+70/0].
Средние разрушающие напряжения 52 МПа при 200С
Схема

армирования обшивок (РН тяжелого класса): [0/-50/+50/-50/0/+50/+50/-50/ 0]

Средние разрушающие напряжения 50 МПа при 200С

(Р), средних напряжений () и деформаций ненагреваемой обшивки (e2)
Трехслойный образец

(обтекатель РН легкого класса): схема армирования обшивок [ 02/±703], высота заполнителя 18 мм

Трехслойный образец (обтекатель РН тяжелого класса): схема армирования обшивок [0/ ± 50]3 высота заполнителя 40 мм

Цель – определить несущую способность при наиболее опасной температуре нагреваемой обшивки

тяжелого класса)

нагрузки

(тензометр)
Нагрузка

– перемещение захвата

1

1

1

2

2

2

3

3

3

4

4

4

косм. телескопа)

после испыт.

гр.
Заполнение полости образца составом DP-190
Образцы в климокамере

телескопа
Определение зависимостей напряжений от деформаций в клеевой пленке при однократном

и повторных нагружениях на сжатие
Определение характеристик ползучести материала пленки по результатам испытаний на сжатие
Оценка влияния длительных температурных воздействий на свойства материала пленки и на зависимости напряжений от деформаций в клеевой пленке при нагружении на сжатие
Оценка влияния на характеристики при сжатии некоторых технологических факторов формирования опорного пятна (наличия антиадгезионного слоя, изменения положения опорной поверхности, изменения площади пленки)

Все исследования проведены для двух типов полимеров, что позволило дать сравнительную оценку их пригодности для использования при изготовлении опорных пятен телескопа

«ИЗОЛАН» (программа «Фобос-грунт»)
а) без ограничения боковых деформаций и без нагрева
б)

без ограничения боковых деформаций и с нагревом

Одноосное нагружение

и с нагревом
в) с ограничением боковых

деформаций и без нагрева

Образцы из «Изолан-1» после испытаний: а) через сутки после испытания, б) примерно через час после испытания, в) через несколько минут после испытания.

Определение зависимостей напряжений от деформаций в материале «Изолан» при сжатии

без ограничения деформаций боковых поверхностей и без нагрева;
без ограничения деформаций боковых поверхностей и с односторонним нагревом примерно до 300С;
с ограничением деформаций боковых поверхностей и без нагрева;
с ограничением деформаций боковых поверхностей и односторонним нагревом примерно до 300С;
при всестороннем давлении без нагрева.

Определение по результатам испытаний удельной энергии разрушения для всех исследованных случаев для материала с двумя значениями плотности с целью определения условий получения наибольшего отношения удельной энергии разрушения к плотности

времени суммарной проницаемости различных газов через соединения и стенки сосудов

давления

Увеличение сопоставимости экспериментальных данных
Унификация оборудования для испытаний
Виды испытаний:
Стандартные (определение типичных

характеристик, контроль качества)
Специальные (новые материалы, нетипичные условия)

по Эрриксону и Норрису; III – короткий образец по Эрриксону и

Норрису; IV – удлиненный образец по DIN 53455.1; V - по DIN 53455.1; VI – измененный образец по DIN 53455.1; VII – по Дицу и Мак- Гарри.

I - по DIN 53454; II – по ASTM D 695-54; III , IV – по Federal Specification L-P-406.

Факторы, влияющие на результаты испытаний наряду с размерами образцов:
- степень анизотропии материала; - значения жесткостных и прочностных характеристик материала; - технология вырезки образцов; - особенности закрепления образцов и т.д.

Влияние размеров образцов, соответствующих разным стандартам, на прочность при растяжении и сжатии (стеклопластик)

исследования однонаправленных КМ и
КМ сложной структуры


характеристики упругости
характеристики прочности
коэффициенты

термического и влажностного расширения
коэффициенты диссипации энергии
характеристики, зависящие от скорости нагружения

Технические особенности измерений
усилий, напряжений
деформаций и перемещений

Элементы статистического анализа экспериментальных данных

2 – бумажная рамка, 3 – захваты, 4 – рычаг

аналитических весов, 5 – нагружающая цепь, 6 – подвижный кронштейн, 7 – измерительная шкала, 8 – термокриокамера.

ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОНЕНТОВ

Плотность элементарных волокон – прямым измерением

линии обреза, 3 – линейка, 4 – ролики,
5 – грузики

(0,22 г/текс)

(m – в граммах, L – в метрах, Т – в тексах)

– штатив, 4 – термометр,
5 – крышка стакана, 6 –

стакан, 7 – термостатирующая жидкость,
8 – привод магнитной мешалки.
Результирующая плотность жидкости определяется денсиметром

Плотность одного из компонентов жидкости должна быть выше, а другого – ниже, чем у исследуемого материала

с известной плотностью, 2 – исследуемый объект,
3 – весы.

катушка с нитью или жгутом,
2 - направляющие ролики,
3, 4

– нижний и верхний зажимы,
5, 6 – прокладки из кожи или жесткой резины

с использованием штифтов
1 – верхний захват
2 – нижний захват
3 –

зажимы
4 - штифты

11272-82)
Тип 1 («мягкие» пластмассы)
Тип 2 («жесткие» пластмассы)

перехода от защемленных концов к рабочей части (концентрация напряжений)
3. Длина

рабочей зоны (эффект Сен-Венана – длина затухания краевых эффектов)

определении)
Определение некоторых характеристик препрега
связь между массовой и объемной

долей связующего:

отличие условий формирования границы раздела в модельном образце и реальном

композите; - зависимость результата от величин x, D и диаметра модельного волокна; - сложность обеспечения разрушения по границе раздела, а не по волокну или связующему - невозможность проведения исследований на реальных волокнах.

Применяется в основном для сравнительного анализа влияния отдельных внешних факторов (температуры, добавок в связующее, обработки поверхности волокон и т.д.)

б) на однонаправленном композите

Методы испытаний: - трехточечный изгиб, - кручение трубчатых стержней, - сдвиг в специальных приспособлениях и т.д.

Основные недостатки: - сложность определения типа и причин разрушения; - неоднородность напряженного состояния в опасных зонах.

слой: x1, y2
e
sx
Dsx
Dex
Dey
Одноосное нагружение:

диаграммы
e
sx
dsx
dex
а)
б)
в) аппроксимация, R>[R]
Нагружение под углом j к осям ортотропии