ТЗ определяет функции и потребительские качества ОТ
При рассмотренном на рис.5 подходе информационные потоки носят, в основном, двухсторонний характер. Среди недостатков этой функциональной схемы взаимодействия можно отметить следующие:
- ограниченность количества рассматриваемых вариантов конструкторско-технологических решений;
- недостаточные мотивации к принятию инновационных решений из-за опасения оказаться «крайним»;
- неточность выработки технических требований на отдельных этапах разработки
Задача решается (и появляется интеллектуальная собственность) тогда, когда на фоне двухсторонних информационных потоков появляется обратная связь в управляющих воздействиях. Наиболее слабым местом последовательного подхода является ограниченность рассматриваемых вариантов, поскольку в этом случае оптимальное решение может быть упущено из рассмотрения в силу ограниченности имеющихся для создания конструкции временных, материальных и других ресурсов.
База данных и база знаний
Технологические энциклопедии, атласы, справочники, публикации, конструкторские выставки.
Рис.6. База данных и база знаний
Лекция 3
Структура и классификация композиционных материалов. Определение КМ
Композит это монолитная гетерогенная система, состоящая из малых однородных областей (компонентов) разграниченных поверхностями раздела.
Волокнистые КМ и волоконные технологии с полимерными матрицами
|
|
|
Термины и определения
Прогресс в конструировании композитов определяется взаимосвязанным процессом открытия и использования новых энергетических ресурсов, созданием новых технологических процессов и оборудования, использованием новых материалов – веществ с комплексом необходимых свойств.
Композит – сложное объединение разнообразных химических элементов.
Развитие механики и технологии композитов привело к появлению многих специфических терминов в обозначении веществ, используемых для создания композита, прежде всего это следующие термины: армирующие наполнители, матричные материалы (и прекурсоры), граница раздела или межфазный слой.
Наполнитель (арматура)– это компонент, разделенный в объеме материала, усиливающее вещество различной химической природы, с задаваемой геометрической формой, с известной структурой и паспортизованными физико-механическими свойствами, дискретно распределяемое в конструируемой сплошной среде случайным (стохастическим) или организованным способом, как правило, твердая фаза на всех стадиях производства и эксплуатации композита. Вследствие протекания физико-химических процессов на поверхности наполнителя на любых стадиях изготовления композита паспортизованные физико-механические характеристики наполнителя могут претерпевать эволюцию без изменения структуры в объеме вещества. Через свойства наполнителя конструктор распределяет в композитной системе поглощаемую энергию и вводит информацию.
|
|
|
Матрица – это вещество различной химической природы, как правило, полностью гомогенный материал, формирующий непрерывную (монолитную) среду, в которую погружена система армирующих волокон или частиц. Методы механики композитов требуют знания физико-механических свойств матричных материалов. В процессе изготовления композита матричный материал может находиться в твердом, жидком, газообразном, компактном или диспергированном состоянии, вследствие чего исходное вещество легко вступает в химические реакции, приводящие к изменению его структуры и свойств в детали после отверждения и монолитизации композита. В технологическом процессе состояние матрицы позволяет изменять энтропию системы.
Прекурсор – это вещество-предшественник компонентов композиционных материалов. Термин относится и к армирующим наполнителям, и к матричным материалам. В технологии производства углеродных и графитовых волокон этим терминов называют твердые органические вещества в виде волокон (шелк, полиамиды, нефтянные пеки и т.п.), являющие исходным материалом при изготовлении филаментов графита или углерода. В технологии получения смолы как матричного материала термин иногда используется для обозначения полимера, возникающего на промежуточной стадии производства. При формировании углеродной матрицы КМ внутри пористого каркаса из углеродных волокон прекурсором называют газовую среду, разложением которой формируется матричный материал композита. В свою очередь, эта твердая углеродная матрица может быть прекурсором для создания керамической матрицы композита, если поровое пространство композита С-С пропитать жидким металлическим кремнием. Превращение прекурсора в компонент композита всегда связанно с протекание химических реакций.
|
|
|
Фаза – однородное по химическому составу и химическим свойствам часть термодинамической системы, отделенная от других частей (фаз), имеющих иные свойства, границами раздела на которых происходят скочкообразные изменения свойств. В композите фазы принято подразделять на наполнитель и матрицу в соответствии с выполняемыми функциями. Основная задача матрицы– обеспечение монолитности КМ, фиксация формы изделия и взаимного расположения волокон, распределение действующих напряжений по объему материала для равномерной нагрузки на волокна и ее перераспределение при разрушении отдельных волокон. Основная задача волокна – нести нагрузку, при этом оно должно быть технологичным и совместимым с матрицей.
|
|
|
Компонент - составная часть, элемент чего-либо. В КМ термин используется в том же смысле что и термин фаза, но объект может быть и мысленно и физически отделен от других частей системы или изготовлен отдельно. Фактически расширяет понятие фазы для КМ, так как может быть многофазным.
Граница раздела матрица- волокно– область взаимодействия компонентов, определяющая свойства КМ и их сохранность в условиях эксплуатации.
Препрег (преформа) – полуфабрикат, представляющий собой волокнистый плоский или объемный каркас, связанный механически или пропитанный связующим.
Монолитизация (отверждение) – процесс затвердевания связующего при изготовлении композита в результате реакций полимеризации, поликонденсации или кристаллизации. Количественной мерой монолитности КМ часто служит остаточная пористость, в объемных процентах. Под монолитизацией понимается термодеформационный цикл формирования КМ, включающий параллельное (сопряженное) протекание взаимозависимых процессов: уплотнение волокнистого наполнителя, его пропитку и соединение с матричным материалом. Математическое описание кинетики протекающих процессов опирается на реологические модели процесса монолитизации.
Аппреты – составы и покрытия, облегчающие процессы смачивания и пропитки межволоконного пространства, организацию связи по границам разделов и монолитизациюматреилаов при полученни готовых изделий. Аппретирование – вид физикохимической модификации границы раздела волокно-матрица, предусматривающий введение функциональных соединений (аппретов), способных зхимически прививаться к волоконной поверхности и имеющих хорошее сродство к полимерной фазе или взаимодействующий с ней химически.
Замасливатель – покрытие, защищающее химическиволокно от «сухого» контакта в пучке.
Композит – это материал, обладающий следующей совокупностью признаков: не встречаются в природе, поскольку создан человеком; состоит из двух или более компонентов, разделенных выраженной границей; имеет новые свойства, отличающиеся от свойств составляющих компонентов; неоднороден в микромасштабе и однороден в макромасштабе; состав, форма и распределение компонентов запроектированы заранее; количество каждого компонента в КМ должно быть достаточно большым.
Синергия (гр. synergeia– сотрудничество, содружество) – комбинированное действие каких-либо компонентов, при котором суммарный эффект превышает действие каждого компонента в отдельности. Совместное действие в одном направлении.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 276; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!