Справочник по композиционным материалам

Проектирование корабельных конструкций из композитов

Процесс конструирования судов с использованием стекло­пластиков включает не только проектирование конструкций, но и разработку самих композиционных материалов. Разработчик должен принять некие обоснования решения для обеспечения требуемой прочности материала, необходимой для выполнения

Поставленной задачи. Он должен, кроме того, иметь некоторые основы знаний о свойствах важнейших материалов на основе СП, так же как и о технике формования и сборки, и, кроме того, о влиянии изменяющихся факторов на свойства СП, чтобы он мог быть уверенным, что его требования выполнимы и могут быть достигнуты в необходимых границах по стоимости. Его инженер­ное решение с одновременным обеспечением факторов безопасности должно базироваться на рассмотрении природы нагрузок на мате­риал (например, долговременная статическая и циклическая) и условий окружающей среды при эксплуатации. Если область применения композитов новая и отсутствует прецедент по исполь­зованию аналогичных конструкций, необходимо составить про­грамму по усовершенствованию прототипа для оптимизации раз­работки. Это особенно важно, если применение приходится осу­ществлять в критических условиях по массе, безопасности, в жест­ких условиях эксплуатации или при ударных нагрузках.

За прошедшие годы накоплен значительный объем информации и опыта по конструированию, которыми может воспользоваться разработчик новых конструкций в области судостроения.

Так как методика разработки конструкций не является пред­метом данной главы, мы приведем в ней лишь некоторые советы о том, как воспользоваться имеющейся информацией для эффек­тивного применения таких материалов в судостроении.

Основополагающий труд по созданию стеклопластиковых кон­струкций опубликовали Гиббс и Кокс [15]. Хотя он относится к началу разработок, все же может служить справочником, со­держащим много общей полезной информации. Более поздняя и более краткая проработка этой проблемы дана Скоттом [42]. Данные по разработке способов сборки деталей из композитов опубликованы в работах [32, 40].

Разработка технологии сборки требует внимательного каче­ственного контроля и существенно зависит от выбранного типа соединения, адгезива и подложки так же, как и от условий при­менения. Использование самонарезающих винтов оказалось по­лезным для предотвращения расслоения композитов, особенно в условиях циклических или высоких ударных нагрузок. Труды ежегодных технических конференций по композитам являются прекрасным источником современной информации по материалам, разработке и фактическим данным, касающимся применения кон­струкций из АП. Примером практического применения компози­тов является отчет об исследованиях по результатам эксплуата­ции судов из стеклопластиков в ВМС США за 15 лет, описываю­щий особенности поведения различных деталей конструкций. Кроме того, имеется много технических брошюр, написанных разработчиками основных материалов. Методы разработки путей конструирования и критериев оценки АП все еще развиваются, поскольку в настоящее время оказались доступными новые мате-! риалы или их комбинации. Техника конструирования становится! 520

Все более сложной благодаря использованию ЭВМ и в результате этого должна базироваться на лучшем понимании механизмов разрушения композитов.