Расчетный способ определения пористости композита

Для вычисления пористости в соответствии с полученными результатами по наполнению и плотности используют соотно­шение

П = [1/ ρ_км– (ν_в^масс/ ρ_{в ∙}∙100 + ν_св^масс / ρ_св ∙100)] ρ_км ∙ 100%

где ρ_км — плотность KM; ν_в^масс — содержание наполнителя, % (масс); ρ_в — плотность волокна; ν_св^масс — содержание связую­щего, % (масс); ρ_св — плотность связующего.

Более высокую точность дает метод термоструктурного ана­лиза, который проводят на шлифах, изготовленных из образцов КМ. Анализ проводят с использованием металлографического микроскопа, при этом для исследования берут несколько шли­фов с разных участков.

5.5. Определение механических свойств композитов

Оценку механических свойств КМ проводят как разруша­ющими методами на специально изготовленных образцах ма­териала, так и неразрушающими методами в изделии.

Контроль механических характеристик КМ обычно связан с определением стандартного набора параметров: прочность и модуль Юнга при растяжении и сжатии (σ , E), прочность и модуль при сдвиге (τ, G), коэффициент Пуассона (μ).

При выборе геометрии и технологии изготовления образцов необходимо моделировать процесс изготовления предполагае­мого изделия. Например, при оценке материалов, выполненных по технологии намотки, используют кольцевые или трубчатые образцы. Кольцевые - для оценки свойств в направлении ориентации армирующих наполнителей, трубчатые - для оп­ределения характеристик сдвига в направлении, перпендику­лярном направлению ориентации.

357

5.2. Определение свойств волокнистых наполнителей

Испытания плоских образцов на растяжение

Наиболее распространенным и хорошо изученным видом механических испытаний КМ является одноосное растяжение. Полученные при этом характеристики служат для оценки не­сущей способности материала, так как почти все критерии прочности включают прочность при одноосном растяжении.

При этих испытаниях определяют прочность σ⁺_x, модуль упругости E⁺_x,,коэффициенты Пуассона μ⁺_yx,,μ⁺_zx. (здесь х — продольная ось образца, у — ось, направленная по ширине образца; z ~ ось, перпендикулярная плоскости образца).

Перечисленные характеристики рассчитывают, используя следующие формулы:

 

σ⁺_x = Q⁺_x/F

E⁺_x= ∆Q/Fε⁺_x

μ⁺_yx= -ε⁺_y/ε⁺_x; μ⁺_zx= -ε⁺_z/ε⁺_x

где Q⁺_x ^— разрушающая нагрузка; F- площадь поперечного сечения рабочей части образца; ε⁺_x , ε⁺_y , ε⁺_z — относительные деформации мерных баз по соответствующим осям при увели­чении нагрузки на ∆Q.

Форма образца для испытаний на растяжение должна со­ответствовать следующим требованиям: в рабочей зоне образца, где производят измерения деформаций и напряжений, должно быть однородное напряженное состояние; разрушение образца должно произойти в расчетном сечении.

На практике используют образцы в виде двухсторонних лопаток с переменным по длине поперечным сечением, пря­моугольных параллелепипедов (полосок), трехслойных балок (рис. 5.5).

5. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА КОНСТРУКЦИЙ

Образцы простой формы в виде полосок вполне пригодны для определения кратковре­менной статистической проч­ности, модуля упругости и ко­эффициента Пуассона. Недо­статок образцов этого типа — трудность надежного крепле­ния в захватах испытательной машины.

Трехслойные балки ис­пользуют для определения уп­ругих постоянных нагружени-ем балки по четырехточечной схеме.

Рис.5.5. Образцы для испытаний на растяжение: а — лопатка; б — полоска с накладка­ми; в — трехслойная балка; 1 — ниж­няя обшивка; 2 — сотовый заполни­тель; 3 — верхняя обшивка

Чтобы предотвратить по­вреждение поверхности конце­вых участков образца в захва­тах, часто растягивающую на­грузку прикладывают к образ­цу через приклеенные к нему накладки. При этом модуль упругости материала накладок должен быть меньше, а отно­сительное удлинение при раз­рыве больше соответствующих характеристик испытуемого материала образца.

Толщину накладки рассчитывают, используя формулу

hнакл

= (1,5 - 4)h,

где h — толщина образца.

Угол наклона переходного участка к плоскости образца

составляет 30...35°.

Рекомендации по видам образцов, их форме, размерам для испытаний на растяжение приведены в ГОСТ 256-01—80.

Американским стандартом ASTMD 3039—76 рекомендованы для испытаний образцов на растяжение размеры, приведенные в табл. 5.1

 

358

359

5.5. Определение механических свойств композитов

Таблица 5.1 Размеры образца

 

 

---

Характеристика образца	Размер образца, мм, при схеме армирования

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 1107; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!