Разработка рецептуры композиционного материала

Поиск концентрационных соотношений (рецептуры) КМ возможен по двум вариантам:

· с использованием расчета прочности КМ по свойствам компонентов;

с применением расчета упругих констант КМ по свойствам компонентов.

Поиск концентрации компонентов сводится к проведению обратных вычислений по зависимостям, связывающим аддитивное свойство КМ со свойствами отдельных компонентов через их доли, концентрацию арматуры.

Например, уравнение для определения прочности композита с непрерывными волокнами:

Уравнение для расчета модуля Юнга дискретного КМ

 

где

где Е _f, Е_m- модули Юнга волокна и матрицы.

Из формул выражают концентрацию волокон, подставляют численные значения, тем самым определяют рецептуру КМ.

ПРИМЕР

Прочность композита армированного дискретными волокнами с учетом концевых эффектов арматуры оценивается выражением :

(A).

Найдем из него концентрацию волокон V_f. Получаем:

(Б).

Подставляя численные значения, получаем:

 

В некоторых случаях решения формулы (Б), например, при L_кр/ d_f<1 и учете пористости значения V_fполучаются больше единицы, кроме того, V_fограничена возможностями методов смешивания и формообразования. Так концентрация, возможная при экструзии механической смеси, не превышает 0,7. В таких случаях изменяют илиL_кр или d_fпринимая V_fравной значениям ТЗ или технологии, а также учитывают ограничения диаметра и длины волокон, например, d_fограничена толщиной экструдируемого изделия. Диаметр волокна d_fдолжен быть в 100 раз меньше диаметра экструдируемого стержня. Кроме того, применение V_f<0,05 в КМ экономически и технологически неэффективно, и объемная доля арматуры не превышает 0,75.

Для этих случаев целесообразно выразить из формулы (A)L_кр и продолжить расчет концентрации V_fновой критической длиной волокна. ПРИМЕР

Принимаем для КМ Ф+ВМН решение изменить L_крпри сохранении всех остальных параметров и концентрации V_f= 0,21:

       Проводим уточнение выбора компонентов и рецептуры проектируемых КМ по удельным энергетическим затратам на изготовление материалов их образующих.

Рассчитываем общие энергетические затраты:

где W_mи W_f - удельные энергетические затраты на изготовление матричного и волоконного компонентов, (см. справочные табл. 1 и 2) Подставляя численные значения, получаем:

Разработка рациональной конструкции изделия из композита

Эта стадия производится с целью учета требований к форме детали, возникших на этапе проектирования структуры, свойств и состава КМ. В случае, если заменяется устаревший материала на композит с лучшими характеристиками, в чертеж вводят требуемые изменения, например сопряжения и конусность для технологичности формообразования прессованием; припуски на механическую обработку и радиуса кромок при литьевом способе; в чертеж проставляются новые базовые поверхности. Если в чертеж уже заложен КМ, эта стадия уже выполнена.

---

Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 266; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!