Справочник по композиционным материалам

Аналитические решения

Теоретические аппроксимации для расчета основных свойств композиционных материалов могут быть использованы для эскиз­ного проектирования и получения представлений о поведении материала. Можно также найти корреляцию между теоретически рассчитанными и эмпирическими значениями. Табл. 16.13 [22] является типичной распечаткой ЭВМ, где представлены свойства композитов в зависимости от угла намотки а. Все четыре мате­риала содержат 50 % волокна по объему.

Кривые на рис. 16.17—16.20 [23] позволяют сравнить значе­ния упругих констант и коэффициента Пуассона, полученные ранее экспериментальным путем и рассчитанные теоретически. На рис. 16.17 приведены теоретические кривые для двух мате­риалов А и Б, полученных с использованием одного и того же стекловолокна (£в = 10,5е МПа, GB = 4,3-10® ГПа, vB = 0,22) и разных смол. Смола А имеет следующие характеристики: Еи =

Рнс. 16.17. Зависимость модуля упру­гости при растяжении Е от объемного содержания смолы (матрицы)

* M. о ®

Слоистом пластике с однонаправленной ориентацией волокон:

Св — стекловолокно: См —> смола; Э ^ экспериментальные Данные

Рнс. 16.18. Зависимость модуля упру­гости при растяжении Е от угла намот­ки слоя а прн приложении нагрузки по окружности:

Е, ГПа______________________

Аналитические решения

FZ -

35 -

28 -

21 -

1 — теоретически рассчитанная кривая для объемного содержания смолы 43 %; 2 —■ экспериментальные точки

If -

'!_____ I

7 і г

О 20 40 60 80 <Х°

Аналитические решения

229

Е-стеклоIэпоксидная смола, V,

0

0,285

0,092

37,9

12,2

1,8

5

0,309

0,101

37,2

12,1

2,1

10

0,380

0,126

35,2

11,7

2,9

15

0,491

0,169

31,9

11,0

4,1

20

0,627

0,232

27,3

10,1

5,7

25

0,762

0,314

21,9

9,0

7,2

ЗО

0,862

0,415

16,3

7,9

8,8

35

0,901

0,533

11,0

6,8

10,0

40

0,868

0,660

8,1

6,2

10,8

45

0,780

0,720

6,5

6,5

11,0

948.1 TOC o "1-3" h z 00,0 637,8 202,7 37,9

911.6 1,4 628,1 200,6 48,3

815.7 4,1 599,2 193,7 66,9

690.2 13,1 548,1 183,4 91,0 560,5 23,4 475,7 169,6 119,3

444.7 37,9 386,1 152,4 148,2 346,1 57,2 290,3 133,8 175,8

16.13. Свойства моиослоя при различных углах намотки

V

Е, ГПа

Ов, МПа

°СЖ'

МПа

Тсд - МПа

А1

UX Y

UYX

ЕХ

Е Y

GXY

FX TU

FY TU

FXCU

FYCU

FXY

О = 50%, р = 1843 кг/м3

266.8 81,4 204,8 117,2 198,6 202,7 113,1 144,8 107,6 213,7 152,4 152,4 114,5 114,5 218,6

S-стекло/эпоксидная смола, V

0

0,285

0,080

45,1

12,5

1,8

5

0,313

0,088

44,3

12,4

2,1

10

0,395

0,113

41,8

12,0

3,1

15

0,523

0,157

37,7

11,3

4,6

20

0,678

0,219

32,1

10,3

6,4

25

0,828

0,302

25,2

9,2

8,3

ЗО

0,933

0,407

18,3

8,0

10,1

35

0,962

0,531

12,4

6,8

11,6

40

0,911

0,668

8,5

6,2

12,6

45

0,803

0,803

6,6

6,6

12,9

Арамидное волокно! эпоксидная

0

0,285

0,022

67,2

5,2

1,6

5

0,376

0,030

65,8

5,2

2,1

10

0,633

0,053

61,6

5,2

3,4

15

0,996

0,092

54,0

5,0

5,5

20

1,340

0,150

42,9

4,8

8,1

25

1,525

0,230

30,6

4,6

10,9

ЗО

1,499

0,335

20,0

4,5

13,5

35

1,321

0,470

12,5

4,5

15,7

40

1,083

0,640

8,1

4,8

17,0

45

0,847

0,847

5,9

5,9

17,4

О = 50 о/„ ,

P =

1816 кг/м3

1120,4

0,0

741,2

203,4

37,2

1069,4

1,4

729,5

201,3

49,6

939,1

5,5

694,3

194,4

69,6

775,0

13,1

632,9

184,1

97,9

615,0

23,4

544,7

169,6

131,0

476,4

37,9

434,4

151,7

166,9

364,7

57,2

317,8

132,4

200,6

277,2

82,0

216,5

115,1

229,6

208,2

113,8

146,9

105,5

248,9

155,1

155,1

112,4

112,4

255,8

:, Ув. о = 50 %, р = 1295 кг/м3

TOC o "1-3" h z 1120,4 0,0 241,3 18,6 9,7

1036,3 0,7 237,2 18,6 13,1

841,9 3,4 223,4 18,6 20,0

635,0 7,6 197,2 17,9 31,0

465,4 13,8 157,9 17,2 46,9

337.6 22,8 113,1 17,2 65,5 246,8 33,8 73,8 15,9 83,4 180,0 49,6 46,2 15,9 96,5

131.7 69,6 29,6 17,2 104,8 96,5 96,5 21,4 21,4 107,6

Углеродное волокно/эпоксидная смола, о — 50 %, р = 1450 кг/м3

TOC o "1-3" h z 0 0,285 0,015 118,8 6,0 3,5 1120,4 0,0 741,2 37,2 27,6

5 0,416 0,022 116,6 6,1 4,3 1052,4 0,7 728,8 37,9 37,2

10 0,771 0,043 109,0 6,1 6,7 887,4 4,1 684,7 37,9 52,4

15 1,225 0,081 94,6 6,2 10,3 697,1 9,7 598,5 38,6 75,2

20 1,574 0,136 81,6 6,4 14,7 528,1 17,2 474,4 40,0 105,5

25 1,676 0,211 54,0 6,8 19,4 394,4 28,3 342,7 42,1 144,8

30 1,551 0,310 36,7 7,4 23,7 293,7 42,7 233,0 45,4 185,5

35 1,309 0,439 24,8 8,3 27,3 217,9 61,4 157,2 51,7 222,7

40 1,044 0,601 17,2 9,9 29,6 151,1 85,2 108,9 62,1 247,5

45 0,803 0,803 12,7 12,7 30,5 118,6 113,6 79,3 79,3 255,8

Аналитические решения

Рис. 16.19. Зависимость модуля упругости при сдвиге GCJX от угл£ намотки слоя а при кручении (1, 2— см. подпись к рис. 6.18)

Го їо бо

О го ьо во

О

Рис. 16.20. Зависимость коэффициента Пуассона v от угла иамотки слоя а при кольцевом растяжении (1, 2 — см. подпись к рис. 16.18)

= 4,29-10» ГПа, GM = 1,67-105 ГПа, цм = 0,284. Смола Б і £„ = = 5,41-Ю5 ГПа, GM = 1,96-105 ГПа, vM = 0,380.

Кривые для объемного содержания смолы Ум.0 = 0,21 об. ч. построить невозможно.

Большинство аналитических методов предполагает, что свой­ства материала являются аддитивной характеристикой даже в тех случаях, когда известно, что это не так. Аналитический метод в работе [21] учитывает наблюдаемую нелинейность. Сравни­тельные значения напряжений при линейном и нелинейном ана­лизе шестислойного цилиндра из армированной стекловолокном эпоксидной смолы при внутреннем давлении Рв = 27,58 МПа приведены в табл. 16.14 [21]. Четыре внутренних слоя'намотаны под углом 54°, а два наружных — под углом 83°. Как уже отмеча­лось, нелинейность снижает напряжение во внутренних слоях и увеличивает его в наружных слоях. На ряс. 16.21 представ­лена типичная зависимость эффективного модуля от угла намотки.

Справочник по композиционным материалам

Пластики, полученные методом намотки

Быстрое развитие исследований и применение материалов, полученных намоткой, привело к созданию большого числа специ­фикаций и стандартов на методы их испытаний. Следующие стан­дарты ASTM представляют собой интерес: ASTM D2290-76. Определение предела …

Другие виды испытаний

Ряд испытаний должен проводиться при повышенных темпера­турах. Зависит это от типа композиционного материала и области его применения. Обычные композиты не должны терять проч­ность и модуль после получасовой экспозиции при темпера­туре …

Влияние длительной выдержки в окем*М;-г! иа глубине 1737 м на свойства СВКМ

Показатель Исходные значения После выдерж­ки на глубине 1737 м в тече­ние 1045 сут Показатель Исходные значення После выдерж­ки на глубине 1737 м в тече­ние 1045 сут А0Ж( МПа £сш, ГПа …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.