КОНСТРУКЦИИ С ЗАПОЛНИТЕЛЯМИ ИЗ ПЕНОПЛАСТОВ
Определение модулей сдвига заполнителя
Модуль сдвига заполнителя определяется на образцах, вырезанных из трехслойных пластин и соединенных попарно специальными приспособлениями (рис. 4.4, а).
Блок из двух образцов нагружают продольными растягивающими усилиями и тензометром замеряют перемещения сдвига одного внешнего слоя относительно другого (рис. 4.4, б) Модуль сдвига находят по формуле[4]
Р-2Н
Где Р — усилие, приходящееся на два образца, в кг; Ь-—ширина образца в см; I — длина слоя заполнителя образца в см; 2Н — расстояние между срединными плоскостями внешних слоев в см;
Д— перемещение взаимного сдвига внешних слоев по показанию тензометра в см.
|
Рис. 4.4. Блок из двух образцов для определения модуля сдвига Заполнителя: П — до установки на машину; б — после установки на машину |
У панелей, испытываемых в условиях опирания по четырем кромкам, вдоль двух не нагруженных продольными усилиями кромок между внешними слоями тоже вклеиваются бруски (только короткие) для предотвращения значительного сближения внешних слоев вследствие малой жесткости заполнителя (см. рис. 2.28).
|
<0 Й L, С=С I 11 ) |
|
---------------------- Igi 860 ^ "ГШ IHiHl 1ГЧ |
|
Рис. 4.5. Приспособление для испытания панелей |
|
Кромки между внешними слоями брусками не усиливает, с тем чтобы поперечные силы воспринимались только заполнителем. Зто позволяет правильно оценить вибропрочность заполнителя. На рис. 2.29, 2.31 показаны опытные пластины и криволинейные цилиндрические панели с заполнителями из пенопластов. Панели испытывают на универсальных испытательных машинах с помощью специальных приспособлений. В качестве примера два таких приспособления показаны на рис. 4.5 и 4.6. Оба эти приспособления позволяют испытывать пластины как на продольное сжатие, так и на продольно-поперечный изгиб при различных условиях закрепления кромок. С помощью этих приспособлении испытываемую пластину устанавливают вертикально между двумя траверсами, передающими на нее продольные нагрузки. Верхняя траверса выполнена самоустанавливающейся в плоскости пластины. Траверсы имеют сменные устрой- |
В этом отношении исключение составляют пластины, испытываемые на поперечный изгиб при вибрационной нагрузке. Здесь
ства для различного крепления горизонтальных кромок пластины.
|
|
Между траверсами устанавливают стойки, к которым крепят обработанные по цилиндрической поверхности планки для свободного опирания вертикальных кромок пластины. При проведении испытаний пластин со свободными вертикальными кромками
|
|
|
|
Рис. 4.6. Приспособление для испытания панелей
Эти стойки снимают. Стойки выполняют сменными (нескольких размеров); расстояние между стойками можно устанавливать различное — по размеру пластин.
На рис. 4.7, а показана пластина, подготовленная к установке на приспособление для испытания при двух свободных кром-
;ах, а на рис. 1.7, б — пластина, подготовленная к установке на то же приспособление для испытания при четырех свободно опертых кромках.
В приспособлении, показанном на рис. 4.6 (в отличие от приспособления, показанного на рис. 4.5), нагруженные кромки пластины при свободном опирании устанавливаются не на ножи, а на ряд вкладышей, заложенных в разрезанные по диаметру роликовые подшипники, что обеспечивает независимость поворота кромки пластины в каждой точке.
|
Рис. 4.7. Пластина, подготовленная к испытанию на продольное сжатие в приспособлении, изображенном на рис. 4.5: <j — при двух свободных н двух свободно опертых кромках; б — при четырех свободно Опертых кромках |
На рис. 4.5 и 4.6 видны мешки, в которых при испытаниях на поперечный или продольно-поперечный изгиб создается избыточное давление для нагружения пластин равномерно распределенной поперечной нагрузкой. Криволинейные цилиндрические панели на описанных приспособлениях можно испытывать в условиях защемления и нагружения продольными усилиями криволинейных кромок и свободного опирания или свободы прямолинейных кромок.
В других работах для этих целей использовались приспособления в принципе такие же с незначительными отличиями.
При испытаниях пластин на продольное сжатие по мере роста нагрузки индикатором, установленным в центре пластин, замеряются прогибы. Критическая нагрузка определяется по моменту резкого возрастания прогибов. При испытаниях на продольное сжатие пластин с заполнителем из пенопласта этот момент в большинстве случаев почти совпадает с моментом, когда нагрузки достигают максимального значения.
На рис. 4.8 показано испытание на продольное сжатие пластин, свободно опертых по двум кромкам (при двух свободных кромках).
|
Рис. 4.8. К испытанию иа продольное сжатие пластины, свободна Опертой по двум кромкам при двух свободных: а — в приа особлении, изображенном на рис. 4.5; б — то же на рис. 4.6 |
|
Рис. 4.9. К испытанию на продольное сжатие пластины, защемленной по двум кромкам при двух свободных: А'— в приспособлении, изображенном i ~ рис. 4.5; б — то же на рнс, 4.& |
На рис. 4.9 показано испытание пластины, защемленной по двум кромкам (при двух свободных). На рис. 4.10 показано испытание пластин, свободно опертых по четырем кромкам.
|
|
Характерный вид пластин с заполнителем из пенопласта, разрушенных при испытаниях на продольное сжатие, показан на рис. 4.11 (пластины с короткими деревянными брусками, рас - - лиг» положенными вдоль кромки, ис - в пытывались в условиях свобод - ДГ^^Иу В ^ ного опирания по четырем кром - ill кам; пластины без таких брусков испытывались в условиях свободного опирания или защемления по двум кромкам при двух свободных кромках).
Рис. 4.10. К испытанию на продольное сжатие пластин, свободно опертых по четырем кромкам, в приспособлении, изображенном на рис. 4.5
Б. Испытания на выносливость Испытания трехслойных пластин на поперечный изгиб вибрационной нагрузкой (испытания на выносливость) проводятся на установках, одна из которых показана на рис. 4.12. Для устранения влияния собственного веса вибратор вывешивается с помощью амортизатора. Образец крепится между зажимами с резиновыми прокладками. Схема работы образца и характерный вид кривой Велера приведены на рис. 4.13.
За критерий степени нагружения принимается амплитуда колебаний, причем величина ее устанавливается по графикам предварительной статической тарировки каждого образца.
При испытании образцов разрушение, как правило, происходит по пенопласту в местах действия наибольших касательных напряжений. Касательные напряжения в заполнителе находят по формуле
_ Р Xxz ~ ~2(2h + 6jb
Где Р — максимальное усилие от действия вибратора в кг; b — ширина образца в см.
|
Рис. 4.11. Пластины, разрушенные прн испытаниях на продольное сжатие |
|
Рис. 4.12. Установка для испытаний пластины на выносливость при изгибе |
Txz кгс/см2
X разрушение по металлу Ф разрушение по пенопласту образец не разрушимся
0 1 2 3 4 5 1F~S lf-106
А) Число циклов N
Рис, 4.13. Схема работы образца (б) и характерный вид кривой
|
|
Велера (а)
Следует отметить, что вопрос о необходимой величине базы испытаний для пенопластов пока достаточно не исследован. В проводимых испытаниях условно принималось N— 10Х XI О6 циклов.
