Probleme metodologice ale analizei materialelor morfologice de fază bazate pe rășini sintetice modificate de termoplasturi (revizuire). Deformarea neliniară a structurilor compozite cu două persoane Studiul informativ al structurii materialelor

• Capitolul 1. Materiale compozite fibroase unidirecționale
• Analiza proprietăților mecanice și a modelelor de deformare
  • 1. 1. Materiale compozite fibroase și proprietățile acestora
  • 1. 2. Deformarea neliniară a materialelor compozite
    • 1. 2. 1. Diagrame de deformare a materialelor compozite din fibră
    • 1. 2. 2. Descrierea diagramei neliniare a deformării compozitelor stratificate

Capitolul 2. Material compozit cu dublă pagină

• 2. 1. Încălcarea monolitului materialelor compozite polimerice
• 2. 2. Model micromecanic al unui strat unidirecțional

Capitolul 3. Descrierea deformării neliniare a structurilor stratificate anisotropice

• 3. 1. Deformarea neliniară a materialelor izotropice
• 3. 2. Modelul comportamentului neliniar al materialului compozit din fibros unidirecțional
• 3. 3. Materiale compozite pe termosetare și legare termoplastică
  • 3. 3. 1. Compozite pe matricea termoizării
  • 3. 3. 2. Compozite pe matricea termoplastică
• 3. 4. Obținerea unui material compozit fibros din două partide
  • 3. 4. 1. Aspecte teoretice ale obținerii materialelor compozite cu două persoane
  • 3. 4. 2. Obținerea și proprietățile fibrei compuse
  • 3. 4. 3. Material compozit cu dimensiuni duble. Oferind tehnologia
• 3. 5. Rezultatele testelor de mostre de material compozit bidimensional
  • 3. 5. 1. Întinderea materialului de-a lungul direcției de armare
  • 3. 5. 2. Încărcarea materialului în direcția transversală
  • 3. 5. 3. Deformarea forfetării materialului

Capitolul 4. Calculul plăcilor și a cochililor cilindrice din materiale compozite cu două diagrame

• 4. 1. Calculul plăcilor stratificate din materiale compozite cu două diagrame
  • 4. 1. 1. Starea deformată a stresului a unei plăci compozite stratificate
  • 4. 1. 2. Întinderea panoului armat simetric
• 4. 2. Cilindru cilindric de materiale compozite de două luni
  • 4. 2. 1. Structura eșantionului. Metode de testare
  • 4. 2. 2. Rezultatele testului
  • 4. 2. 3. Descrierea comportamentului mecanic al carcasei cilindrice

Deformarea neliniară a structurilor compozite fără dual (Rezumat, termen, diplomă, control)

Studiile și dezvoltarea materialelor continuă continuu, ceea ce duce la apariția tuturor materialelor noi și noi și la progres constant în știința materială. În prezent, există un număr mare de materiale diverse privind fabricarea de structuri, mașini, instrumente. Printre acestea se dezvoltă cel mai intens de materialele care numite compozite sau compozite.

În prezent, cerințele impuse de proprietățile materialelor au devenit extrem de diverse datorită faptului că condițiile de funcționare a materialelor au devenit mai rigide și mai complexe. De exemplu, puteți specifica următoarele proprietăți care pot fi necesare din material: rezistență, rigiditate, rezistență la coroziune, rezistență la uzură, greutate redusă, durabilitate, rezistență la căldură, conductivitate termică, rezistență la fonic, etc. Este destul de natural ca utilizarea tradițională Materialele sunt foarte dificil de a satisface cerințele suficient de specificate. De aceea au existat idei pentru utilizarea combinațiilor adecvate de materiale, care permit obținerea proprietăților specificate.

Materialele compozite sunt materiale formate dintr-o combinație de două sau mai multe faze (fibre de armare discrete, particule și fază continuă - matrice) cu o limită clară a partiției dintre ele și caracterizată printr-un complex de proprietăți pe care fiecare componentă sunt separate postat. Utilizarea pe scară largă a compozitelor din industria aerospațială, constructor, petrol și gaz, agricultura, energia, auto și alte industrii se datorează posibilității de a crea materiale cu proprietăți avansate, în special cu rezistența și rigiditatea reglementată în gama largă. Utilizarea fibrelor de sticlă, carbon, boric, organice și alte fibre de înaltă rezistență ca elemente de armare și lianți polimerici în rolul matricelor vă permite să creați structuri cu o rezistență și o rigiditate semnificativ mai mare comparativ cu omologii metalici. În același timp, este posibil să se obțină un câștig semnificativ de masă și dimensiuni și de a spori fiabilitatea structurilor care nu numai datorită caracteristicilor specifice corespunzătoare ale materialului, ci și eliminând o serie de etape intermediare de prelucrare a materialelor tradiționale .

Trebuie remarcat faptul că, fiind materiale substanțial anizotropice, compozitele fibroase unidirecționale pe matricea polimerului sunt în mod clar insuficient insuficient în direcția transversală. Astfel, deformările limită în tensiune de-a lungul și, respectiv, din fibre, pentru fibră de sticlă, sunt 3% și 0,25%, pentru firmele de carbon 1,5% și 0,5%), pentru organoplastice 2% și 0,6%, pentru boroplastice 0,7% și 0,35%, adică raportul "limită deformarea de-a lungul fibrelor / limită deformare pe fibre" variază în intervalul 2. 12. Ca urmare a acestui fapt, în pachetul format dintr-un set de straturi unidirecționale, se produce crăparea și distrugerea matricei considerabil mai devreme decât fibrele obținute de rezistența sa Acest fenomen se numește monolitism.

Este destul de evident că lipsa notată nu este întotdeauna semnificativă. În produsele de unică folosință cu moduri de funcționare pe termen scurt (de exemplu, în structurile RDTT), încălcarea monolitică este considerată admisibilă și proiectarea sub starea de rezistență a fibrei permite obținerea unui grad extrem de ridicat de perfecțiune în greutate.

Pe de altă parte, atunci când un deficient monolit, designul pierde hermeticitatea, există o creștere rapidă a acumulării de deteriorări, rezistența ciclică a materialului este redusă, forma și dimensiunea produsului sunt pierdute, ceea ce este responsabil Structurile lungi și exploatate multiple (de exemplu, bateriile de presiune) sunt nevalide. Proiectarea pe un nivel de încărcare sigură (limita rezistenței matricei) duce la o forță de fibră de utilizare cu utilizare scurtă, adică implementarea incompletă a principalelor caracteristici ale compozitelor.

Una dintre cele mai de succes variante de rezolvare a acestei probleme (creșterea deformabilității transversale, cu condiția ca rezistența longitudinală să fie conservată) să fie un model al unui material compozit cu două persoane. Forța longitudinală a materialului este furnizată prin utilizarea fibrelor compozite formate dintr-o combinație de fibre elementare (fire) și o matrice rigidă și o deformabilitate transversală - datorită matricei elastice care leagă fibrele compozite.

Această disertație este dedicată cercetării destinate dezvoltării acestui concept în raport cu materialele termoplastice, deoarece polimerii termoplastici au o serie de beneficii față de termocozarea naturii operaționale și tehnologice. În același timp, cerința de deformativitate transversală ridicată a forțelor compozite a materialului cu propriul său deformabilitate de cel puțin 70% ca matrice elastică. Aceasta, la rândul său, este cauza manifestării materiale a unui mecanism de deformare substanțial neliniară, care implică necesitatea de a dezvolta un nou, capabil să ia în considerare un model puternic, model de descriere a deformării materialului.

Astfel, semnificația științifică și practică a lucrării este determinată de:

Propusă de modelul fenomenologic al deformării neliniare a compozitului

Dezvoltat de modificarea compozitului cu două diagrame

Studiu experimental al caracteristicilor mecanice ale componentelor și materialelor sursă cu structură diferită a ambalajului

Rezultatele calculării elementelor de structuri dintr-un compozit cu două diagrame și o evaluare a eficacității acestuia.

Primul capitol este dedicat analizei materialelor compozite existente pe matricea polimerică, proprietățile lor de rezistență și deformare, precum și modelele existente ale descrierii matematice a comportamentului neliniar al compozitelor.

Cel de-al doilea capitol discută problema încălcării km monolit și a modului de ao depăși. În special, pe baza analizei celor două moduri cele mai evidente de a menține integritatea matricei, până la distrugerea fibrelor fibrelor de rigiditate a elementelor de armare și reducând rigiditatea matricei, este confirmată de oportunitatea de separare a funcțiilor rigide ale liantului dintre cele două matrice, adică ideea principală a unui material compozit cu două persoane.

Al treilea capitol consideră modelul matematic al comportamentului neliniar al compozitului, ale căror rezultate sunt comparate cu datele experimentale privind probele de încărcare orientate spre unghiuri de 0 ° și 90 ° în direcția de încărcare și în timpul schimbării. Există, de asemenea, o tehnologie pentru obținerea și fundamentarea teoretică a modificării propuse a unui km cu două persoane, cu o combinație de două tipuri de polimeri: un termoplastic rigid termoplastic și elastic.

Al patrulea capitol este dedicat calculului elementelor de structuri pe baza modelului matematic propus de la un material compozit cu două persoane. Aici sunt considerate panouri orientate sub unghiurile de & Plusmn-φ în direcția de încărcare, precum și deformarea aximmetrică a carcasei cilindrice încărcate cu presiunea internă. Rezultatele de calcul sunt comparate cu experimentul.

În concluzie, sunt formulate principalele rezultate și concluzii.

Principalele rezultate ale lucrărilor sunt raportate la:

XVIII Conferința Europeană Internațională Sampe, Paris, 1997 (cea de-a 18-a Conferință și Expoziție Internațională de A 18-a Sampe Europe / Jec "97) - 8

All-Rusă Conferința științifică și tehnică "Materiale noi și tehnologii NMT-98", Moscova, 1998-

XXV Conferința științifică internațională a tinerilor "Citiri Gagarin", Moscova, 1999- și publicată în:

Brevetul nr. 2 097 197 (SH) -

Brevetul nr. 2 107 622 (BSH) -

Salov O. V. Dezvoltarea și crearea de kilometri fibroase cu două persoane. "Citirile XXII Gagarin": Tez. DOKL. Conferința științifică pentru tineret, aprilie 1996 - Mgatu. M., 1996, partea 3, p. 10.

Salov O. V. la problema comportamentului neliniar al structurilor stratificate. "Citirile lui XXIV Gagarin". Tez. DOKL. Conferința științifică de tineret din Rusia. Aprilie 1998 - MGATU, M.: 1998, Partea 6, p. 73.

Salov O. V. Material compozit din fibros cu dimensiuni duble pe matrice termosetare și termoplastice. // în Sat. "Lucrările științifice le matră. K. Tsiolkovsky. " Vol. 2 (74).-M.: Editura Latimes, 1999, p. 59-63.

Salov O. V. Stretching un strat unidirecțional cu un număr finit de fibre. "Lecturile lui XXV Gagarin". Rezumatele rapoartelor Conferinței științifice internaționale de tineret Moscova, 6-10 aprilie 1999. - M.: Editura "Latimes", 1999. Volumul 2, p. 708.

În concluzie, formulăm principalele rezultate și concluzii.

1. Soluția exactă a problemei micromecanice a compozitelor pentru un monostrat unidirecțional, întărit de un număr finit arbitrar de fibre și descrie procesul de distrugere a fibrelor. Influența proprietăților mecanice ale fibrelor și matricei asupra rezistenței compozitului în ceea ce privește pornirea fibrei la muncă este investigată. Sa confirmat că creșterea simultană a rigidității fibrelor de armare pe o parte și scăderea rigidității matricei cu cealaltă ca combinație a celor două modalități posibile de a rezolva problema monolit a compozitului reduce principalul caracteristicile materialului. Se încheie despre oportunitatea unui compozit cu două persoane.

2. Se propune un model fenomenologic aplicat de deformare neliniară a compozitelor, ceea ce permite descrierea comportamentului compozitelor și confirmate de rezultatele experimentale publicate în tensiune și compresie.

3. Se propune și se implementează un compozit termoplastic termoplastic bidimensional, în care funcționarea comună a fibrelor este asigurată prin legarea termoizării care leagă fibrele elementare și formarea fibrelor compozite și compozitul transversal este asigurat printr-o matrice termoplastică care leagă fibrele compozite. Un studiu experimental al proprietăților mecanice ale unui compozit cu două diagrame pe bază de sticlă și fibre de carbon a fost realizat și a fost stabilit că comportamentul materialului este caracterizat prin neliniaritate semnificativă cu tensiune transversală, compresie și schimbare.

4. Studiul teoretic și experimental al plăcilor cu diferite sisteme de armare și scheme cilindrice sunt efectuate. Sa stabilit că modelul propus de deformare descrie în mod satisfăcător comportamentul acestor elemente structurale.

Bibliografie

1. Materiale de aviație. Eliberarea 2: Materiale compozite nemetalice, Ed. A. T. Tumanova și G. M. Gijaeva. - M .: Oricum, 1977
2. Andreevskaya G. D. Fibre de înaltă rezistență orientată spre fibră de sticlă.-M: Știință, 1966
3. Babaevsky P. G., Kulik S. G. Rezistența la crack a compozițiilor polimerice întărite.-M.: Chimie, 1991
4. BADER E. YA., Perov B. V. Materiale compozite bazate pe matricea termoplastică.- Industria aviatică, nr. 1, 1990
5. Ya. Varna, A.Krasnikov. Crăpăturile transversale în compozitele stratificate ortodone. 2. Reducerea rigidității. Mecanica materialelor compozite, vol. 34, nr. 2, 1998, p. 211-233.
6. Vastilyev V. V., Dudchenko A.a., Elitatyevsky A. N. Privind particularitățile deformării fibrei ortopetrice atunci când este trasată. Mecanica polimerilor, № 1, 1970, p. 144-147.
7. Vasilyev V.V., Salov V. A. Dezvoltarea și studierea unei compoziții de stivuire a stivuirii cu două persoane cu deformare transversală crescută. - Mecanica materialelor compozite, nr. 4, 1984, p. 662 666.
8. Vasilyev V. V. Mecanica constructiilor din materiale compozite.- M.: Inginerie mecanică, 1988
9. Vildeman V. E., Sokolkin Yu. V., Tashkin A.a. Predicția deformării inelastice și distrugerea compozitelor stratificate. - Mecanica materialelor compozite, nr. 3, 1992, p. 315-323.
10. Vildeman V. E. Sarcinile regionale de mecanică de deformare inelastică și distrugerea materialelor compozite. Distribuție abstractă, prezentată pentru un grad științific de doctor Fiz.-Mat. Știință. - Perm: Ed. PGTU, 1998.
11. Voskresenskaya I. B., Yurchenko L. I., Mangusheva T. A., greacă A. P., Bezness V. D. Modificarea electrochimică a acoperirilor epoxidice polimer uretan. - Materiale polimerice compozite. - Kiev, voi. 49, 1991.
12. Goldman, A.Ya., Nikiforov H.h., Preobrazhensky I. I. Pe puterea și etanșeitatea cochililor de presiune internă rănită de sticlă unidirecțională. -Tr. Tsniots, voi. 17, 1971, p. 24-51.
13. Gul V. E., Zaborovskaya E. E., Dontsova E. P., Bubnova B. G. Cercetarea polimerilor termoseting de adeziune la sticla. - Compuși moleculari mari, vol. 5, nr. 2, 1963
14. EREMINA H.A., Barih A.a. Deformarea elasticoplastică a compozitului multistrat. - Mecanica materialelor compozite, nr. 6, 1994, p. 723 729.
15. Zinoviev P. A., Pesoshnikov E. M., Popov B. G., Temave L. P. Studiu experimental al unor caracteristici de deformare și distrugere a carbonului stratificat. - Mecanica materialelor compozite, nr. 2, 1980, p. 241 245.
16. Zinoviev P. A., Tarakanov A. I. Privind deformarea neliniară a materialelor compozite stratificate. // utilizarea materialelor plastice în ingineria mecanică. - M.: MWU, 1978. P. 72-80.
17. T. Buzunar, M. BIO. Metode matematice în afaceri de inginerie. - M.- d .: Ogiz Gittle, 1948
18. Materiale compozite. Director, ed. D. M. Karpinos. - Kiev: Hay Kova Dumka, 1985
19. Materiale compozite: Manual / V. V. Vasilyev, V. D. Protasov, V. V. Bolotin și D.- În total. ed. V. V. Vasilyeva, Yu. M. Tarnopolsky. - M.: Inginerie mecanică, 1990
20. Konokhov A. F. Anizotropia proprietăților mecanice ale polimerilor epoxiși vindecați într-un câmp magnetic constant. // Materiale polimerice în inginerie mecanică. Colectarea interuniversității de muncă științifică nr. 217.- ed. PPI, Perm, 1980. p. 117-124.
21. A. Krasnikov, i.varna. Crăpăturile transversale în compozitele stratificate ortodone. 1. Analiza stresului. Mecanica materialelor compozite, vol. 33, nr. 6, 1997, p. 796-820.
22. H. Lee, K.Nevuel. Ghid de referință epoxidic. - M.: Energie, 1973
23. Makarov O. N., PCHELFTSEV A.B., Barantsev a.b. Caracteristicile întăririi polimerului epoxidic într-un câmp magnetic constant. // Materiale polimerice în inginerie mecanică. Colectarea interuniversității de muncă științifică nr. 214. ed. Universitatea Perm, 1977. p. 80-86.
24. Makarov O. N., Ambrukin A. K. Metode de calculare și măsurare a rezistenței câmpului magnetic constant în zona de lucru a dispozitivelor magnetice. // Materiale polimerice în inginerie mecanică. Colectarea interuniversității de muncă științifică nr. 217.- ed. PPI, Perm, 1980. p. 109-116.
25. Probele I. F., Vasilyev V. V., Bunakov V. A. Armarea optimă a cochilii de rotație a materialelor compozite.- M.: Inginerie mecanică, 1977
26. Ogibalov P. M., Malinin N. I., Nettrebko V. P., Kishkin B. P. Polimeri structurali. Metode de cercetare experimentală. - M.: ED. Mosk. UN-TA, 1972
27. Persoanele A.C. Intensificarea procesului de impregnare a corpurilor poroase capilare cu efecte acustice pulsate. DISPOZITIVA REZUMAT, SIPRAT PENTRU GRADUL CANDULUI. acestea. Științe. - M.: ED. Mikm, 1971.
28. SARBAEV B. S. Modele fenomenologice de deformare din plastic a compozitelor fibroase. Insulta. Pentru un grad științific de doctor Tech. Științe.: MHTU-i. N. E. BAUMAN, 1996
29. Manual de materiale compozite: în 2-kN. Kn. 1 / ed. J. Familie - Per. din engleza A. B. Geller, m.m.gelmont, ed. B. E. Geller.-M.: Inginerie mecanică, 1988
30. Termoplastice pentru producerea compozitelor structurale. - Materiale plastice moderne, voi. 62, Nu. 2, 1985, pp. 44-47.
31. T. Fuji, M.Dzako. Mecanica distrugerii materialelor compozite. - M: Mir, 1982
32. R.hill. Teoria matematică a plasticității. - M .: Gittle, 1956
33. Enciclopedia chimică: în 5 t.: T. 4: Polymer Trypsin / Roll.: Zephyroov N. S. (CH. RED.) ȘI DR. - M.: Enciclopedia rusă mare, 1995
34. Khorony L. P., Shikula E. N. Deformarea neliniară a compozitelor fibroase stratificate. - Mecanica aplicată, Vol. 31, nr. 6, 1995, p. 49-56.
35. S. Tsai, H. Khan. Analiza distrugerii compozitelor. // Proprietăți incomplete ale materialelor compozite. M.: Mir, 1978
36. Chiao T. T. Unele proprietăți mecanice de inginerie ale materialelor compozite. // distrugerea materialelor compozite. Riga: Zinană, 1979. P. 240 243.
37. P. Beaumont, e. A. // J. Mater. Sci., Voi. 7, 1972. p. 1265.
38. J. Brillaud, A. El Mahi. Simularea numerică a influenței secvenței de stivuire asupra crăpării stratului transversal în laminatele compozite. Structuri compozite, voi. 17, nu 1, 1991, p. 23-35.
39. L.j.broutman. Compozit laminate de inginerie. - MIT Press, 1969
40. W.S.CHAN, A.S.D.WANG. Efectele unui strat de 90 ° pe crăpături de matrice și delaminare de margine în laminate compozite. Compozite știință și tehnologie, voi. 38, Nr. 2, 1990, pp. 143-158.
41. L J. Chen, c.t.sun. O nouă teorie a plasticității pentru compozitele de fibre anisotropice.-2-ND Simpozion Internațional de Materiale și structuri compozite, Pekin, 1992
42. Dasai M.B., Mellarri F.J., Mecanisme defectare în plastic armat din fibră de sticlă, ASTM, Bull., 76 iulie 1976
43. J. ECHAABI, F.TROCHU. O metodologie de derivare a ecuației implicite a criteriilor de eșec pentru laminatele compozite fiboase. - J. din materiale compozite, voi. 30, Nu 10, 1996, pp. 1088-1113.
44. Flight International, Nr. 4019, 1986, p. 12.
45. K.w.garett, j.e.bailey. Fractură transversală multiplă în 90 ° laminate încrucișate ale unui poliester armat cu fibră de sticlă. J. Material Sci., Voi. 12, 1977, pp. 157-168.
46. T.s.gates, c.t.sun. Model constitutiv elastic / viscoplastic pentru compozite termoplastice armate cu fibre.- Jurnal AIAA, voi. 29, Nu 3, 1989.
47. W.j.goodey. Probleme de difuzie de stres.- Ingineria aeronavelor, noiembrie 1946, PP. 385 389.
48. K.c.grarmoll, d.a.dillard, h.f.brinson. O metodă stabilă de soluție numerică pentru încărcarea în planuri a materialelor ortotropice laminate neliniare. - structuri composie, voi. 13, Nu 4, 1989, pp. 251-274.
49. Y.m.han, h.t.fiahn, r.b.croman. O analiză simplificată a crăpării stratului transversal în laminatele încrucișate. Proc. 2-nd conf. De ASC, ONU de Delaware, Sept. 1987, pp. 503-514.
50. Z.Hashin. Analiza laminatelor crăpate: o abordare variaală. Mecanica materialelor, vol. 4, 1985, pp. 121-136.
51. C. Heneff-Gardin, M.C.Lafarie-Frenot. Propagarea prafului transversal a oboselii în laminatele compozite cu fibre armate. Proc. 10-Int. Sampe Conf., Birmingham, Marea Britanie, 11-13 iulie 1989, Ed. Gatiti, pp. 145-153.
52. C.t.herakovici. Mecanica compozitelor fibroase. - N.-Y: John Wiley și Sons, Inc., 1998
53. J.m.m. De kok, h.e.h.meijer, a.j.m.peijs. Influența plasticității matricei asupra tulpinii de defecțiune a materialelor compozite încărcate transversal. din ICCM-9, voi. 5, 1995, pp.242-249
54. P.a.lagace. Comportamentul neliniar de stres de stres al laminatelor grafitului / epoxidului.-Aiaaj., Voi. 23, Nu 10, 1985, pp. 1583-1589.
55. G. Marom, E.White.// J. Mater. Sci. Vol. 7, 1972. P.1299
56. V. Monnard, P.-E.BOURBAN, J.-A.E.MANSON, D.A.ECKEL II, J.W.GILLESPIE JR., S.H.MC-KNIGHT, B.K.Fink. Prelucrarea și caracterizarea legăturilor sudate
57. Între compozite termoset și termoplastice .- Proc. Din cea de-a 18-a Conferință Internațională Sampe Europe, Paris, La apărare, 23-25 \u200b\u200baprilie 1997, PP. 111-122.
58. A. NANDA, T.KUPPUSAMY. Analiza plastica elastică tridimensională a plăcilor compozite laminate. - Structuri compozite, voi. 17, Nu. 3, 1991, pp.213 225
59. Probleme neliniare în analiza stresului: Papers Pres. La anul 1977 Conf. A grupului de analiză a stresului al Inst, a fizicii ținute la univ. Din Durham, Anglia, 20-27 septembrie 1977 / ed. De către P.Stanley.- Londra: Știința aplicată Publ., COP. 1978.
60. H.OHIRA. Analiza distribuției de stres în crăparea transversală compozită încrucișată. ICCM-V (Jul. - Aug. 1985, San Diego). PP. 1115-1124.
61. O. Orringer, Rainy J. Chon San-Chin. Comportamentul post-eșec al laminatelor și concentrației de stres. J. din materiale compozite, voi. 10, Nu 10, 1976.
62. Sarbayev B.S. Pe teoria plasticității solidelor anizotropice cu întărire izotropă și cinematică. - Știința materialelor computaționale, voi. 6, 1996, pp. 211 224.
63. C.t.sun. Modelarea compozitului matricei metalice continue ca material plastic elastic ortotropic // compozite metalice matrice: moduri de testare, analiză și eșec. ASTM STP 1032, W.Johnson, editor, am. Societatea de testare și materiale, Philadelphia, 1989
64. C.t.sun, j.t.chen. O regulă simplă de debit pentru caracterizarea comportamentului neliniar al compozitelor din fibre.- J. din materiale compozite, voi. 23, Nu 10, 1989.
65. F. TOUCHARD, M.C.LAFARIE-FRENOT, D. Gamby, D. Guedra-Degeorges. Variații cu unghiul de înclinare datorate plasticității de forfecare în laminatele compozite APC2. din ICCM-9, 1995, voi. 2, pp. 372-379.
66. K.c.valanis. O teorie a viscoplasticității fără o suprafață de randament. - Arch, de Mech, voi. 23, Nu 4, 1971, pp. 517-551 129.
67. J. Varna, L.A.Berglund. Reducerea mai multor cracare transversală și rigiditate în laminatele încrucișate. J. Tehnologia și cercetarea compozitelor, Vol. 13, Nu 2, 1991, pp. 97-106.
68. J. Varna, L.A.Berglund. Proprietățile termo-elastice ale laminatelor compozite cu fisuri transversale. J. Tehnologia și cercetarea compozitelor, Vol. 16, Nu 1, 1994, pp. 77-87.

Completați forma muncii curente

Alte locuri de muncă

Teza.

Publicații. Total pe teză a publicat 8 lucrări științifice, inclusiv: 3 articole în reviste științifice și publicații recenzate de colegi recomandate de articolele RF-5 WAK în materialele de conferințe rusești. Structura și domeniul de activitate. Teza constă în introducere, cinci capitole, concluzii, o listă de surse utilizate de la 137 de nume. Volumul disertației 126 de pagini, inclusiv 28 ...

"Modelul fenomenologic al unui material compozit bazat pe matricea termoplastică și fibrele de cărbune scurte ale lui Mashtakkov a.P., Melikhov K.V., Manjak ..."

Modelul fenomenologic al materialului compozit bazat pe matrice termoplastică și fibre scurte de cărbune

Malikhov a.P., Melikhov K.V., Multek I.S.

JSC NPP "Radar MMS",

st. Petersburg, Rusia

Caracteristicile mecanice ale unui material compozit constând dintr-o matrice termoplastică armată cu fibre scurte de cărbune sunt investigate experimental. Caracteristicile sunt obținute pe eșantioane care au fost tăiate din plăci obținute prin turnarea prin injecție dintr-o serie de experimente privind întinderea uniaxială. Procesul de placă de turnare prin injecție a fost modelat prin metoda volumelor finite. În același timp, un sistem de ecuații de mișcare a topiturii de polimer a fost rezolvat ca un fluid newtonian vâscos, suplimentat cu o ecuație de folnică pentru determinarea tensoarelor de orientare a fibrelor în matrice. Pentru a construi un model analitic al materialului, s-a utilizat o schemă de omogenizare în două etape: în primul rând, conform schemei Mori-Tanaka, caracteristicile eficiente au fost determinate pentru includerea unității a unei forme date, apoi pe baza componentei calculate Din tensorul de orientare, au fost determinate caracteristicile eficiente ale întregii celule ale volumului reprezentativ în conformitate cu schema FOYT. Fibrele au fost luate cu elastic izotropic, matrice - elastic-plastic cu criteriul Mises și izotropic, puterea de întărire (modelul J2). Ca model de distrugere, un model de distrugere a "primului pseudo-cereale" a fost ales cu criteriul puterii lui Tsay-Hill. Caracteristicile matricei și fibrelor, precum și parametrii criteriului de distrugere au fost selectați pe baza condiției celei mai bune coincidență a curbelor de deformare calculate și experimentale pentru cele trei tipuri de probe care utilizează metoda celor mai mici pătrate. Rezultatele prezentate sub forma unei comparații a curbelor de deformare indică o coincidență satisfăcătoare cu experimentul atât în \u200b\u200belastic, cât și într-o regiune inelastică. Literatură

S. T. Chung și T. H. a câștigat. Simularea numerică a orientării fibrelor în turnarea prin injecție a termoplasticilor armate cu fibră scurtă. Inginerie și știință, la mijlocul lunii aprilie 1995, voi. 35, nu. 7. - p 604-618.

B. E. Verweyst, C. L. Tucker III, P. H. Foss_, J. F. O'GARA. Orientarea fibrelor în caracteristicile turnate prin injecție 3-D: predicție și experiment / prelucrare a polimerului internațional, 18 iunie 1999.

Mori T, Tanaka K. Stresul mediu în matrice și energia elastică medie a materialelor cu incluziuni greșite. Acta Metall 1973; 21: 571-574.

R. Christensen. Introducere în mecanica compozitelor / R. Christensen. - M.: MIR, 1982. - 334 p.

S. Kammoun, I. Dochri, L. Adam, G. Robert, L. Delannay. Primul model de defectare a cerealelor pseudo-cereale pentru compozitele inelastice cu fibre scurte nealiniate. Compozite: Partea A 42 (2011) 1892-1902.

J. M. Kaiser, M. Stommel. Forța de predicție a polimerilor armați cu fibre scurte. Journal of Plastics Technology 8 (2012) 3, 278-300.

Lucrări similare:

"Numărul contractului _ pentru furnizarea de servicii pentru asigurarea voluntară a autovehiculelor de la daune, delapidare sau deturnare (CASCO) Moscova" 201_g.Federal Instituție Bugetară de Stat din Institutul științific ... "

"Rezumat1 .. Numele Abay2. Raushan3 Numele. Patronymic midiyryza4. Data și locul nașterii 01.12.1994. Regiunea Karaganda. Karaganda5. CASSACK6 Naționalitate6. Podea feminin7. Starea civilă nu este căsătorită. Adresa de domiciliu Karaganda, fiabilă ... "

"Aviz de amendamente la anunțul de licitație electronică nr. 163 / A / AVR din data de 26 ianuarie 2017 și în documentația privind licitarea electronică, performanța lucrărilor asupra reviziei proprietății comune a clădirilor apartamentelor (reparații (înlocuire și ( sau) restaurare) Ava ... "

"Asociația publică" Federația Belarusă "Clasificarea și cerințele tehnice pentru mașinile de curse" Hărți "au fost introduse la 1 martie 2012 aprobate de Consiliul BFK din 25 februarie 2012 Minsk 20 ..."

"" În lumea profesiilor "Obiectivul: Formarea orientării profesionale a studenților prin extinderea ideii de a construi profesii de familiarizare cu programele și inițiativele președintelui și guvernului Federației Ruse pe Prestige ..."

"Consiliul pentru Drepturile Omului Treizeci de sesiuni Postul 5 Organisme ale Drepturilor Omului și Mecanisme Raportarea Grupului de lucru interguvernamental de deschidere a proiectului de Declarația Organizației Națiunilor Unite privind drepturile țăranilor și a altor persoane care lucrează în zonele rurale ale președintelui ..."

"Organizația de autoreglementare non-profit" Asociația regională a designerilor "(NP SRO" ROP ") Protocolul nr. 128 Întâlniri ale Consiliului Organizației de Auto-reglementare a Parteneriatului nonprofit" Asociația regională a designerilor "22 noiembrie, 2013 ... "

"Roil Platinum ™ Balsam metalic" Platinum ™ Balsam metalic "Platinum ™ Metal Balsam System Sistem de condiționare a metalelor Platinum ™: 500 ml., 4 l.Nanagement: în timp motorul dvs. poartă frecare. Roil Platinum ™ Balsam poate prelungi durata de viață și poate crește puterea motorului mașinii dvs., reduce costurile de reparație, reducerea ... "

"UDC 621.921 Selectarea modurilor de măcinare cu luarea în considerare a uzurii N.N. Borisov1, I.D. Ibatulin1, d.r. Zagidullina2 1Samar Universitatea Tehnică de Stat 2BASHKIR Universitatea de Stat oferă o metodologie pentru selectarea modurilor de șlefuire a pieselor cu un kin ... "

"Ministerul Educației și Științei din Federația Rusă Federală Statul Statul Autonomous Stabilirea învățământului superior" Studiul Național de Cercetare Universitatea Politehnică "Aprobând deputatul. Director al Institutului Cybernetics din Afaceri Academice S.A. GAIVORONSKY "_" 2015. Programul de lucru pentru disciplina "Consulting cu Automat ..."

2017 www.syt - "Biblioteca electronică gratuită - documente electronice"

Materialele acestui site sunt postate pentru familiarizare, toate drepturile aparțin autorilor lor.
Dacă nu sunteți de acord cu faptul că materialul dvs. este postat pe acest site, vă rugăm să ne trimiteți un e-mail, îl eliminăm în termen de 1-2 zile lucrătoare.

2.5.9. Îndepărtarea turnărilor din forme și tije din pietre

2.5.10. Finalizați operațiunile de procesare a turnării

2.6. Efectuarea turnărilor în forme de o singură dată cu pereți subțiri (Shell)

2.7. Alte metode de turnare în modele unice

2.8. Făcând piese turnate în mai multe forme

2.8.1. Efectuarea turnărilor în forme metalice (kokils)

2.8.2. Producția de turnare în forme metalice sub presiune ridicată

2.8.3. Stingerea stoarcerii

2.8.4. Turnarea continuă

2.8.5. Electroslak Mold.

2.9. Turnarea sub presiune reglabilă

2.10. Injectarea injectării

2.11. Turnarea centrifugă

2.12. Suspectzion Cast.

2.13. Aliaje de turnătorie

2.13.1. Conceptul de aliaje de turnătorie

2.13.2. Proprietăți de turnătorie ale aliajelor

2.13.3. Proprietăți mecanice

2.13.4. Proprietati fizice si chimice

2.13.5. Proprietăți tehnologice

2.13.6. Proprietăți operaționale

13.7. Caracteristică scurtă a aliajelor de turnătorie

2.13.8. Topirea aliajelor de turnare

2.14. Cerințe tehnologice pentru designul de turnare

2.14.1. Conceptul general al turnării tehnologice

2.14.2. Unele cerințe de bază pentru designul de turnare

2.15. Fundamentale ale proiectării producției de turnare

Secțiunea 3. Presiunea de prelucrare a metalelor

3.1. General

3.1.1. Bazele fizice de deformare plastică

3.1.2. Avantajele presiunii de prelucrare a metalelor

3.1.3. Efectul tratamentului cu presiune asupra structurii și proprietăților metalelor și aliajelor

3.2. Încălzirea metalelor înainte de presiunea presiunii

3.2.1. Selectarea modului de procesare a temperaturii

3.2.2. Dispozitive de încălzire

3.3. Tipuri de prelucrare a presiunii metalelor

3.3.1. Producția de închiriere

3.3.2. Presare

3.3.3. Desen

3.3.4. Forjare

3.3.5. Ștampila volumetrică

3.3.6. Foi de ștanțare

3.3.7. Metode speciale de prelucrare a presiunii

Secțiunea 4. Tehnologia de sudură, lipire și lipire

4.1. Sudarea bazelor fizice

4.1.1. Esența formării articulației sudate

4.1.2. Caracteristicile generale ale conexiunilor sudate

4.2. Sudarea topiturii

4.2.1. Esența procesului de sudare a arcului

4.2.2. Arc electric

4.2.4. Sudarea manuală a arcului

4.2.5. Sudarea automată a arcului sub stratul de flux

4.2.6. Sudarea arcului în gaze de protecție

4.2.7. Sudarea plasmatică

4.2.8. Sudarea electroslakului

4.2.9. Sudarea fasciculului de electroni

4.2.10. Sudarea laserului

4.2.11. Sudarea gazului

4.3. Sudarea presiunii

4.3.1. Metode de bază de sudare de contact

4.3.2. Contactați mașinile de sudură

4.3.3. Tehnologie de sudare punct și sutura

4.3.4. Tehnologie Sudarea capului

4.3.5. Sudarea condensatorului

4.3.6. Tipuri speciale de sudare cu presiune

4.4. Fizico - baze chimice de sudabilitate

4.5. Materiale structurale de sudare tehnologică

4.5.1. Caracteristicile oțelurilor de carbon de sudură.

4.5.2. Caracteristicile oțelurilor din aliaj de sudură.

4.5.3. Caracteristicile fontei de sudură

4.5.4. Caracteristicile de sudare a aliajelor de culoare

4.6. Producția de conexiuni sudate

4.7. Materiale de lipire și lipire

4.7.1. Lipire

4.7.2. Lipire

Secțiunea 5. Tehnologie pentru producerea de produse din pulberi, polimeri, cauciuc, compozit și materiale anorganice

5.1. Metalurgia pulberilor

5.1.1. Elementele de bază ale tehnologiei

5.1.2. Materiale de pulbere

5.2. Sinteza de înaltă temperatură de auto-propagare (SVS)

5.3. Polimeri

5.3.1. Structura și proprietățile polimerilor

5.3.2. Produsele care primesc produse

5.4. Materiale compozite (km)

5.4.1. Compozite cu matrice metalice

5.4.2. Compozite cu matrice polimerică

5.4.3. Metode de obținere a produselor de la km

5.5. Produse din cauciuc

5.6. Materiale anorganice

5.6.1. Sticlă anorganică

5.6.2. Ceramică

Secțiunea6. Metode tehnologice de procesare a pieselor de mașini

6.1. Informații generale

6.1.1. Metode de prelucrare a pieselor de piese de mașini

6.1.2. Precizia și prelucrarea rugozității

6.2. Bazele de tăiere a metalelor

6.2.1. Mișcare la schema de tăiere și de procesare

6.2.2. Caracteristicile tăierii și geometria unui strat tăiat

6.2.3. Elemente de tăiere de întoarcere

6.2.4. Coordonarea planurilor de cauciuc

6.2.5. Colțurile tăietorului în statică

6.2.6. Bazele fizice ale procesului de tăiere

6.2.7. Selectarea modurilor de tăiere și a căilor de îmbunătățire a productivității

6.3. Materiale pentru fabricarea uneltelor de tăiere

6.4. Informații generale despre mașinile de tăiat metalice

6.4.1. Clasificarea mașinilor de tăiat metalice

6.4.2. Diagrama mașinii cinematografice

6.5. Mașini de strunjire

6.5.1. Metoda de tratament

6.5.2. Masini de strungarie

6.5.3. Mașini de strunjire

6.5.4. Tokarno - mașini rotative

6.5.5. Mașini de rotire și semi-automate

6.6. Mașini de găurit și plictisitoare

6.6.1. Instrument pentru găuri și găuri de tăiere

6.6.2. Tipuri de mașini de găurit

6.7. Mașini de frezat

6.7.1. Metoda de frezare și tipuri de tăietori

6.7.2. Mașini de frezat de uz general

6.7.3. Luminări pentru mașini de frezat

6.8. Întindere

6.8.1. Tipuri de mașini și scopul acestora

6.8.2. Instrumente de tăiere și schemă de procesare

6.9. Procesează procesele de tăiere a roților

6.9.1. Metode de profilare a angrenajelor dinților

6.9.2. Instrumentul de bază

6.9.3. Metode tehnologice de tăiere a vitezelor

6.10. Filetat

6.10.1. Tool de filetare

6.10.2. Tăierea firelor cu tăietoare și piepteni

6.10.3. Tăierea tăietorilor de filet

6.10. 4. Tăierea firelor prin legături

6.10.5. Tăierea firelor cu tencuieli

6.10.6. Capete de tăiere a firului

6.10.7. Firele de rulare

6.11. Tratament abraziv

6.11.1. Instrumente abrazive

6.11.2. Măcinare

6.11.3. Honing.

6.11.4. Super finalizare

6.11.5. Lustruire

6.11.6. Revizuire

6.12. Metode electrice, chimice și combinate

6.12.1. Tăiere cu ultrasunete

6.12.2. Tăierea cu încălzire

6.12.3. Metode de tratare a electroeroziunii

6.12.4. Metode de tratare chimică

6.12.5. Metode de procesare a radiațiilor

6.13. Manufacturabilitate a designului de mașini, mecanisme și părți

5.4.2. Compozite cu matrice polimerică

Materialele compozite cu matrice polimerică se disting prin densitate scăzută (1200 ... 1900 kg / m 3), sensibilitate scăzută la incizie, căldură și conductivitate electrică, oboseală ridicată și rezistență specifică, prelucrare tehnologică, transmisie radio (o serie de materiale) și alții. Deoarece matricele compozite polimerice sunt folosite atât polimerii termoplastici (în principal), cât și termoplazici, iar umpluturile sunt oricăreia dintre cele enumerate mai sus.

Materiale bazate pe polimeri termoplasticicu umpluturi dispersate de diferite natură (talc, grafit, oxizi de metal, lubrifianți solizi stratificați, pulberi metalice, fibră de sticlă discretă etc.) sunt utilizate pentru fabricarea de părți și dispozitive de mașini și dispozitive medii, piese de dulapuri, roți de viteze și pinioane, rulmenți și sigilii, curele de acționare, rezervoare etc.

Printre compozitele termoplastice, materialele umplute din sticlă au fost cele mai utilizate. Fibra este utilizată ca fibră cu un diametru de 9 ... 13 pm din sticlă aluminara fără perii, scurt (0,1 ... 1 mkm lungime (3 ... 12 mm lungime) cu un grad de umplere 10. .. 40% din masele de polimeri. Plasticele umplute din sticlă pe bază de poliamide, policarbonat, polipropilenă etc. Sunt disponibile termoplasturi. Umplerea fibrei de sticlă termoplastice mărește caracteristicile de rezistență ale polimerilor și rezistenței la căldură, se reduce la 1,5 ... de 2 ori, se reduce în 2 ... 7 ori expansiunea temperaturii crește limita de rezistență și rezistența la uzură. Introducere în compozitele lubrifianților stratificați, cum ar fi grafitul, disulfura de molibden, nitrura de bor, etc., reduce coeficientul de frecare al polimerilor și crește rezistența la uzură.

Puterea compozitelor bazate pe termoplastice ajunge la 150 ... 160 MPa cu o vâscozitate de șoc suficient de mare (Kcu \u003d 8 ... 60 J / m 2).

Materiale compozite bazate pe materiale plastice termorezistentecreate pe baza polimerilor care vindecă în timpul încălzirii sau sub acțiunea întăritorilor pentru a forma structuri de polimer tridimensionale la numărul de hidrocaldehidă, uree și melamină-formaldehidă, silicon și melamină-formaldehidă, silicon și alte rășini includ compozite pe bază de compozite la încălzire. Al doilea tip include compozite bazate pe polisiloxani, rășini epoxiști și poliesterii nesaturați.

Materialele plastice termorective, spre deosebire de termoplastice, se caracterizează printr-o absență completă a consumului rece, au o rezistență la căldură semnificativ mai mare, diferă în insoluctivitate, au o umflare minoră. Acestea prezintă stabilitatea proprietăților până la temperatura rezistenței la căldură, capacitatea de a rezista la încărcături lungi la temperaturi de la - 60 până la +200 ... 300 ° C, în funcție de tipul de polimer, au proprietăți dielectrice bune. Dar aceste materiale sunt mai puțin tehnologice decât termoplastice.

Rășinile epoxidice au cea mai mare aderență la umplutură. Rășinile epoxioase cerenate sunt rezistente la alcalii, agenți oxidanți, majoritatea acizilor organici. Cu toate acestea, compozitele bazate pe ele au proprietăți mecanice rezistente la nivel scăzut, ele au rezistență la căldură până la 200 ° C, în plus, aceste rășini sunt toxice.

Compozitele pe lianții silicon-organici și poliimidici (până la 280 ... 350 ° C) au cea mai mare rezistență la căldură.

Utilizarea rășinilor epoxidice și a poliesterii nesaturați face posibilă obținerea materialelor capabile să se vindece la temperatura camerei (întărirea la rece), ceea ce este foarte important în fabricarea de produse de dimensiuni mari.

Materiale compozite S. folosituri dispersatecare sunt utilizate în pulberi organice (făină de lemn, celuloză) și minerale (cuarț, talc, mica, oxizi de metal, lubrifianți stratificați, incl. Grafit, disulfură de molibden, nitrudă de bor) posedă proprietăți izotropice, rezistență mecanică scăzută și vâscozitate la șocuri.

La fel de materiale de armare fibroaseproduse din bumbac, fire de cablu, fibre de azbest, se utilizează fibră de sticlă. În consecință, aceste materiale sunt numite fibrități, fibre de cordonol, azboloknită, fibră de sticlă.

Fibre - materiale plastice pe bază de produse din bumbac impregnate cu rășină fenol-formaldehidă. Materialele au o creștere a pulberilor de presă, vâscozitatea șocului (până la 10 kJ / m2), dar au o fluiditate semnificativ mai mică, care nu permite obținerea unor părți cu pereți subțiri. Fibrele au proprietăți dielectrice scăzute, instabile cu climatele tropicale, au proprietăți anizotropice. Acestea sunt utilizate pentru fabricarea produselor de numire generală cu o rezistență sporită la vibrații și sarcini de șoc care funcționează la îndoire și răsucire, de exemplu, scripete de viteze, flanșe, mânere, capace etc.

Asbovolokniti. - compozite care conțin minerale fibroase - azbest, împărțirea pe fibre subțiri cu un diametru de până la 0,5 microni. Fenolo-formaldehidă și rășini de silicon sunt utilizate ca un liant. Acestea au o vâscozitate ridicată de vâscozitate și rezistență la căldură până la 200 ° C, medii de aciditate durabile, au proprietăți de frecare bune. Folosit în principal ca materiale pentru dispozitivele de frână (plăcuțe de frână, căptușeală, discuri de ambreiaj).

Asbolocanita pe bază de fenol-formaldehidă sunt utilizate pentru a produce piese de instalare electrică rezistentă la căldură cu rezistență la căldură (panouri electrice, colectoare de înaltă tensiune) și pe baza polimerilor de silicon - pentru piese pentru o perioadă lungă de timp la temperaturi de până la 200 ° C ( Material K-41-5) și pentru camerele de stingere ale contactoarelor de înaltă putere, blocuri terminale (KMK-218). Cele mai recente materiale de rezistență tropicală. Faaitat -asbovolooknita obținută prin impregnare Asbovoloconă cu o rășină fenol-formaldehidă urmată de umbrirea amestecului este utilizată pentru fabricarea țevilor rezistente la acid, rezervoare.

Fibra de sticla prezentați materialele plastice care conțin fibră de sticlă ca un material de umplutură. Fiberglass cu diametrul de 5 ... 20 μm rezistență ridicată, cu o rezistență la timp Q \u003d 600 ... 3800 MPa și high-modul (VM-1, VMP, M-11), având A \u003d 3900 ... 4700 MPA și un modul de elasticitate la tracțiune până la 110 GPA. Se utilizează fibre, fire, hamuri de diferite lungimi, care determină în mare măsură vâscozitatea șocului din fibră de sticlă. Fibra mai subțire, cu atât mai puțin defecțiunea și puterea mai mare.

Proprietățile mecanice ale fibrei de sticlă depind de compoziție, cantitatea și lungimea din fibră de sticlă, tipul de liant, procesele fizico-chimice care apar pe marginea din fibră de sticlă - liant, metoda de procesare. De exemplu, înlocuirea fibrelor de sticlă din sticlă E (aluminosilicat de mare) pe fibra sticlei S (rezistența la căldură rezistentă la căldură) în liant epoxidic face posibilă creșterea rezistenței compozitului cu 40%.

Pentru a îmbunătăți umedabilitatea legării din fibră de sticlă, reducerea tensiunilor care apar la interfață, se utilizează o creștere a aderenței între fibre și liant (prelucrare) a fibrelor cu compușii care conțin diverse grupări reactive (vinil, metacril, fenil, amino și intrigi etc.). O scădere a tensiunilor la o frontieră de frontieră cu un strat de fibră de liant, o scădere a contracției și porozității, o creștere a rezistenței la căldură contribuie la liant de umpluturi sub formă de pulbere, în special, pulberea liantului vindecat.

Fibrabilăle din fibră de sticlă sunt împărțite în: matrițe confuzibile, granulate și dispersate fin.

Construită din fibră de fibră de fibrăse obține prin impregnarea segmentelor de fibre cu o lungime de 40 ... 70 mm cu un flipper ulterior și uscarea pentru a îndepărta solventul (de exemplu, AG-4B). Dezavantajul acestor materiale este distribuția inegală a liantului, variația mai mare a proprietăților mecanice și a mai puțină fluiditate comparativ cu alte fibre de sticlă.

Fibre granulate(premixes)acestea sunt obținute prin impregnarea sticlelor și a stilurilor de sticlă neexecționate, urmate de uscare și tăiere pe granule cu o lungime de 5, 10, 20 și 30 mm. Diametrul granulelor este de 0,5 ... 8 mm. Materialul are fluiditate bună și fluiditate, o mai mare stabilitate a proprietăților mecanice. Această categorie de materiale include dsebles din fibră de sticlă dozabilă.

Fabric din fibră de sticlă din fibră de sticlăse face prin amestecarea fibră de sticlă tocată până la 1,5 mm cu un liant cu granulare ulterioară (granule cu o dimensiune de 3 ... 6 mm). "GROXCOCK" cu granule de până la 10 ... 50 mm de deșeurile de fibră de sticlă impregnate sunt disponibile.

Fiberglass granulată cu granule de până la 6 mm măsurate prin turnată prin injecție. Fibrabilă mică poate fi reciclată cu turnare prin injecție de injecție și în fabricarea produselor cu armătură metalică - turnare prin injecție. Fiberglass cu o lungime de 10 mm cu o lungime de 10 mm este prelucrată cu matriță și presare directă și cu o lungime a granulelor de 20 și 30 mm - numai prin presare directă.

Piese de caz sunt fabricate din piese de fibră de sticlă, elemente de scuturi, izolatori, conectori de conectare, derangers de antene etc. Produsele operate la temperaturi de la -60 până la +200 ° C sunt realizate pe bază de rășini anilino-fenol-formaldehidă și fibră de sticlă de alumină fără perii și pentru intervalul de temperatură - 60 ... + 100 ° C pe bază de rășini epoxidice.

Fibra de fibră de sticlă pe bază de rășini de silicon este acționată la o temperatură de 400 ° C și utilizând cuarț sau fibră de siliciu pe scurt și la temperaturi mai ridicate. Fiberglas pe bază de fibre de siliciu și rășini fenol-formaldehidă sunt utilizate pentru detalii privind protecția la căldură.

Bazat pe covoare de sticlă și rășini de poliester nesaturate prepreg., care sunt utilizate pentru fabricarea pieselor de dimensiuni mari (corp, bărci, detalii despre carcasă ale dispozitivelor etc.). Utilizarea fibrelor orientate permite obținerea de fibră de sticlă cu proprietăți mecanice crescute. De exemplu, fibra de sticlă orientată în fibră de sticlă are:  B \u003d 200 ... 400 MPa, Kcu \u003d 100 kJ / m2; În timp ce la AG-4B pe baza fibrei confuze:  B \u003d 80 MPa, Kcu \u003d 25 kJ / m2.

Organizații acestea sunt materiale compozite bazate pe lianți de polimeri, în care fibrele sunt polimeri organici (poliamidă, lavsan, nitron, vinol etc.). Pentru armare, hamuri, țesături și covorașe din aceste fibre sunt de asemenea utilizate. Lianții sunt utilizați rășini termorezistente (epoxid, fenol-formaldehidă, poliimidă etc.).

Utilizarea lianților de polimeri și a materialelor de umplutură cu caracteristici termofizice apropiate, precum și interacțiunea chimică între ele, oferă o stabilitate compozită a proprietăților mecanice, rezistența specifică specifică și vâscozitatea șocurilor, rezistența chimică, rezistența la contracție termică, atmosfera tropicală, abraziunea. Temperatura permisă a funcționării celei mai multe fibre organo este de 100 ... 150 ° C și pe baza de liant de polimid și fibre rezistente la căldură - până la 200 ... 300 ° C. Deficiențele acestor materiale ar trebui să includă o rezistență redusă în comprimare și fluaj.

Pentru a obține compozite de înaltă rezistență, fibre bazate pe poliamide aromatice (fibre aramide ale USD, Terlon, Kevlar), care au proprietăți mecanice ridicate, stabilitate termică într-o gamă largă de temperaturi, bunuri dielectrice și de oboseală. Sub rezistența specifică, aceste fibre sunt inferioare numai de boric și de carbon.

Borovolokniti. - Materiale compozite pe o matrice polimerică umplută cu fibre borice. Acestea au proprietăți mecanice bune, creep redus, conductivitate ridicată la căldură și electrică, rezistență la solvenți organici, combustibil și lubrifianți, radiații radioactive, sarcini alternative ciclice.

Fibrele borice sunt obținute prin precipitarea chimică a borului dintr-un amestec de gaz Bcl 3 + H2 pe un fir de tungsten la o temperatură de ~ 1130 ° C. Pentru a crește rezistența la căldură, fibrele sunt acoperite cu carbură de siliciu, de asemenea, precipitați din faza gazului de vapori din mediul de argon și hidrogen. Astfel de fibre sunt numite plăci. O rășini epoxidice modificate și polimide sunt utilizate ca liant pentru siguranțele Boronol. Borovoloknita KMB-3, KMB-ZK asigură productivitatea produselor la temperaturi de până la 100 ° C, KMB-1 și KMB-1K până la 200 ° C și KMB-2K până la 300 ° C. Pentru a crește tehnicile de procesare, se utilizează compozite care conțin un amestec de fibre borice cu fibră de sticlă.

Borovoloknitei sunt utilizate în tehnologia aviației și spațiale pentru fabricarea diferitelor profiluri, panouri, componente ale compresoarelor etc.

Karbovolokniti. (Focusul de carbon) - Materiale compozite bazate pe liant de polimer și fibre de carbon. Fibrele de carbon se disting prin rezistență ridicată la căldură; Rezistența specifică, rezistența chimică și vreme, coeficientul de expansiune linear termic scăzut.

Se utilizează fibrele de două tipuri: carbonizate și grafitizate. Ca materie primă, vâscoză sau poliacrilonitril (PAN) de fibre, piatră și ulei sunt utilizate, care sunt supuse unui tratament special termic. În procesul de prelucrare la temperaturi ridicate într-un mediu haotic, se produce o tranziție de la fibre organice la carbon. Carbonizarea se efectuează la o temperatură de 900 ... 2000 ° C și grafitizare - la temperaturi de până la 3000 ° C. Fibrele de carbon prin proprietăți mecanice sunt împărțite în rezistență ridicată și înaltă. Lianții utilizează polimeri termoizați: epoxi, fenol-formaldehidă, rășini fenolice epoxidice, polimide etc., precum și matrice de carbon.

Karboovolocrokes au proprietăți mecanice bune, rezistență statică și dinamică, rezistență la apă și chimică etc.

Karbovolocita de pe liantul epoxi-anilino-formaldehidă (KMU-3, KMU-CI) sunt funcționale la temperaturi de până la 100 ° C, pe epoxi-fenolic (KMU-1L, KMU-Ly) până la 200 ° C, pe o limiditate ( KMU 2, KMU-2L) până la 300 ° C, pe o matrice de carbon până la 450 ° C în aer și până la 2200 ° C într-un mediu inert.

Karboovolocitei sunt utilizate pentru fabricarea detaliilor structurale de echipamente de aviație și rachete, antene, nave, mașini, echipamente sportive.

Materiale compozite stratificatefoi de umplutură (țesuturi, hârtie, furnir etc.), impregnate și lipite între ele cu un liant polimer. Aceste materiale au proprietăți anizotropice. Elementele de armare fibroase utilizează țesuturi pe bază de fibre de înaltă rezistență de natură: bumbac, sticlă-asbotani, organicani, trata, organospective, boroorggenetic. Țesăturile diferă unul în celălalt prin raportul dintre fibre la bază și rață, în funcție de tipul de țesături, care afectează proprietățile lor mecanice. Compozitele locale sunt produse sub formă de foi, țevi, semifabricate.

Getinax. - plastic bazat pe rășini fenolice modificate, amino-formaldehidă și carbamid și diverse soiuri de hârtie.

OrganogeNERINAX se face pe baza hârtiei din fibre sintetice, cel mai adesea din poliamidele aromatice și alcool polivinilic. Poliimide, fenol-formaldehidă, rășini epoxiști și altele sunt folosite ca lianți. În comparație cu Ghetynaksami, au o rezistență mai mare în medii agresive și stabilitatea proprietăților mecanice și dielectrice la temperaturi ridicate.

Textolit. - plastic stratificat pe bază de legare la polimer și țesături de bumbac. Materialul are proprietăți mecanice ridicate, rezistență la vibrații. În funcție de scopul principal, texolitele sunt împărțite în garnituri structurale, electrice, grafite, flexibile.

Textolitul de proiectare a mărcilor PTK, PT, PTM este utilizat pentru a face roțile de transmisie, lagărele de alunecare care funcționează la temperaturi în zona de frecare nu mai mare de 90 ° C, în fabricile de rulare, turbinele, pompele etc. sunt disponibile sub formă de foi gros de la 0,5 la 8 mm și plăci groase de la 8 la 13 mm.

Textolitul electric este utilizat ca material izolator electric în mediile de temperatură de funcționare de la minus 65 la + 165 ° C și umiditate până la 65%. Produce sub formă de foi cu o grosime de grade de 0,5 până la 50 mm A, B, G, HF. Rezistența electrică în uleiul transformator la 8 metri pătrați / mm. Brand A - cu proprietăți electrice crescute pentru funcționarea în ulei de transformator și în aer în timpul unei frecvențe industriale de 50 Hz. Brand B - cu proprietăți electrice crescute pentru operarea aerului la o frecvență de 50 Hz. Mark G - în funcție de proprietățile și zonele de utilizare similare brandului A, dar cu toleranțe avansate pentru deformare și grosime. Mark HF - pentru a funcționa în aer la frecvențe înalte (până la 10 6 Hz).

Un textolit grafit este utilizat pentru fabricarea rulmenților de laminare și este produsă sub formă de foi cu o grosime de 1 ... 50 mm, până la 1400 mm lungime și o lățime de până la 1000 mm.

Textolitul de garnitură flexibil este utilizat pentru a produce garnituri de etanșare și izolare în nodurile mașinilor expuse la uleiuri, kerosen, benzină. Eliberarea sub formă de foi cu o grosime de 0,2 ... 3,0 mm.

ÎN asbotextoliți și asbogytinaksakh. ca umpluturi, respectiv Asbotan sau Asbobumaga (până la 60%) și ca un liant - fenol-formaldehidă și rășini melamo-formaldehidă, polimeri silici-organici, care determină temperatura de funcționare admisă.

Materialele pe baza melaminei-formaldehidă permit activitatea produselor la temperaturi de până la 200 ° C, pe fenol-formaldehidă până la 250 ° C și pe un silicon la 300 ° C, cu o operație pe termen lung. Temperatura scurtă poate ajunge la 3000 ° C. Asbotextoliții sunt utilizați în principal pentru fabricarea plăcuțelor de frână, a garniturilor de frână, a materialelor termice și a materialelor de protecție termică.

Fibra de sticla realizate pe baza de fibră de sticlă și diverse lianți de polimeri. La rășinile fenol-formaldehidă (caste, caste-C, caster, ele sunt mai rezistente la căldură decât PTK-ul texolit, dar rezistența mai slabă a vibrațiilor. Pe rășinile de silicon (STK, SK-9F, SK-9A) au rezistență ridicată la căldură și îngheț, au o rezistență chimică ridicată, nu provoacă coroziunea metalului în contact cu acesta. Gyklotels sunt folosite în principal pentru produse de mare dimensiune radio.

Vâscozitate ridicată a șocului Kcudo 600 kJ / m 2, rezistență la timp de până la 1000 MPa posedă materiale anizotropice din fibră de sticlă, sticlă armată cu abur (înotată). Conform rigidității specifice, aceste materiale nu sunt inferioare metalelor și, în conformitate cu puterea specifică în 2 ... 3 ori depășesc acestea.

Materiale plastice umplute cu gazde asemenea, poate fi atribuită clasei compozitelor, deoarece structura acestora este un sistem constând din faze solide și gazoase. Ele sunt împărțite în două grupe: spumă și poroplaste. Spumăau o structură celulară, porii în care sunt izolați unul de celălalt cu un strat de polimer. Popoplastes.acestea au un sistem poros deschis, iar produsele gazoase sau lichide prezente în ele sunt comunicate între ele și mediul înconjurător.

Spumă se prepară pe baza polimerilor termoplastici (polistiren, clorură de polivinil, poliuretan) și rășini termorezistente (fenol-formaldehidă, cauciuc fenol, siliciu organic, epoxi, carbamidă). Pentru a obține o structură poroasă în majoritatea cazurilor, componentele care formează gaz sunt introduse în liant polimer porofors.Cu toate acestea, există și materiale autonome, de exemplu, poliuretetic, poliurethe spumă. Spumele bazate pe rășini termoplastice sunt mai elastice din punct de vedere tehnologic, dar intervalul de temperatură al funcționării lor de la -60 până la + 60 ° C.

Popoplastes. se obține în principal prin spumarea mecanică a compozițiilor, cum ar fi aer comprimat sau utilizând agenți speciali de spumare. Atunci când solidificarea masei spumate, solventul, îndepărtarea în procesul de uscare și întărirea de pe pereții celulelor, le distruge. Prin intermediul porilor pot fi obținute prin umplerea compoziției cu substanțe solubile în apă. După apăsarea și tratarea produsului, acesta este imersat în apă încălzită, în care sunt spălate substanțe solubile.

Popolopers sunt utilizate pentru fabricarea de amortizoare, scaune moi, bureți, filtre, ca garnituri de absorbție și izolare fonică în instalații de ventilație, amortizoare, garnituri în căști și căști etc. Densitatea lor este de 25 ... 500 kg / m 3.

Cadre metal-dimensionalematerialele compozite în care baza de transport este o plasă de metal tridimensional, iar cavitatea intercrotonă este umplută cu o compoziție de polimerică care conține diverse componente funcționale (figura 5.11).

Smochin. 5.11. Structura materialului-cadru din metal-polimer (a) și material mat (b):

1 - particule metalice, 2 - polimer, 3 - lubrifiant solid, 4 - grafit pirolitic

În ingineria mecanică, materialele auto-lubrifiante metalice pe bază de metal-ceramică și lianți de polimeri care conțin diverse lubrifianți uscați (grafit, disulfură de molibden, cadmiu de iodură etc.) în ingineria mecanică. Astfel de materiale sunt utilizate pentru a face rulmenți de alunecare, separatoare la rulmenți, inele de piston etc.

Pentru a obține un cadru metalic-ceramic, sunt utilizate pulberi de bronz, oțel inoxidabil, ceramică din sticlă. Cavitățile intermediare sunt umplute cu fluoroplastic-4D prin impregnarea cu o suspensie apoasă de 50% de fluoroplastică sau un amestec de fluoroplast-4d cu plumb. Materialul antifrictiției ceramice metalice MPK, realizat pe baza pulberilor din oțel inoxidabil, conține pirografic și fluoroplast - 4.

Tehnologia de obținere a acesteia este după cum urmează: Cadrul cu porozitate 20 ... 70% este comprimat din pulberi metalice. Apoi, într-o cameră specială, gazul cu conținut de carbon este trecut prin pori la o temperatură a pirolizei de gaz și depunerea grafitului pe pereții cadrului înainte de umplerea a aproximativ 3/4 din volumul porilor, după care este efectuată de O impregnare cu vid multiplu a suspensiei fluoroplastice-4 cu tratament termic simultan.

Materialele auto-sensibile ale tipului de mai sus sunt operaționale la temperaturi de până la 250 ° C.

Extrem de promițătoare utilizarea cadrului de bandă a materialelor de auto-lubrifiere, care sunt o bază metalică (bandă), la care se acumulează un strat de cadru din metal-ceramic poros. Porii de cadre sunt umplute cu compoziții fluoroplastice-pe bază de 4 și lubrifianți solizi.

Panglică Materialeextrem de tehnologic, vă permite să efectuați rulmenții de alunecare (rulare) și inserțiile de orice dimensiune) permit funcționarea fără lubrifiere la temperaturi de până la 280 ° C la presiuni mari (până la 200 ... 300 MPa) și viteze de alunecare. Utilizarea unei baze metalice de bază și a unui cadru poros de bronz asigură o radiază bună din zona de frecare și în porți și pe suprafața fluoroplastic-4 cu lubrifianți solizi - coeficientul de frecare scăzut și rezistența la uzură ridicată a perechilor de frecare. În străinătate sunt materiale de bandă utilizate pe scară largă TUDU, DP, DQ.

Unul dintre deficiențele materialelor cu bandă de cadre este o grosime mică a stratului permafront de suprafață (10 ... 20 μm), care elimină posibilitatea prelucrării mecanice a rulmenților după instalarea în carcasă.

Utilizarea efectivă a materialelor de auto-lubrifiere a cadrului a căror cadru este sinterizat din fibrele metalice sau grilele și diferite compoziții de polimer sunt utilizate ca matrice, precum și materialele pe bază de țesuturi cargofice carbitice și metalizate impregnate cu lianți de polimeri cu lubrifianți solizi.

În prezent, utilizarea pe scară largă materiale din lemn compozite,prezentarea materialelor din lemn de întărire (umpluturi), combinate în matrice (de obicei polimer) cu introducerea aditivilor speciali. În unele cazuri, ele sunt numite numele anodettei sau KDPM (materiale polimerice din lemn compozițional).

Choppers. - Produse mari de dimensiuni mari fabricate prin metoda de presare a particulelor de lemn fierbinte amestecate cu legare. Conform GOST 10632-89, plăcile sunt eliberate în dimensiune 2440x1220; 2750x1500; 3500x1750; 3660x1830; 5500x2440 mm, grosime de la 10 la 25 mm, lustruit și nu lustruit. În conformitate cu scopul plăcii împărțite în trei ștampile: P-1 (P-1M multi-strat și P-1T cu trei straturi)- cazuri, panouri și alte părți în radio și instrument, elemente de mobilier și construcții. Faltele care se confruntă pe bază de polimeri termoși și termoplazici, materiale de vopsea; P-2 (P-2T și P-20 cu un singur strat, împărțit în grupe A și B) - a făcut corpul de instrumente, mașini, containere și containere (cu excepția alimentelor), rafturilor, elementelor de mobilier și structurilor de construcții. Aplicați căptușită cu furnir, materiale plastice de hârtie decorative și fără orientare; P-3 (P-ET)- Detalii privind corpurile corpului auto, partițiile de vagoane, elemente ale structurilor de susținere a construcțiilor. Calitatea suprafeței plăcii este împărțită în soiuri lustruite (soiuri 1 și II) și deblocate (soiuri I și II).

Plăci de fibre de arbore (GOST 4598-86) În funcție de densitate, este împărțită în moale (M), semi-solidă (PT), solidă (T) și Superhard (ST) și, în funcție de limita de rezistență la îndoire - de șapte mărci: M- 4, M-12, M-20, PT-100, T-350, T-400 și ST-500, unde numerele înseamnă dimensiunea minimă a rezistenței la sobe la îndoire în KGF / cm2. Grosimea plăcii 2, .5; 3.2; patru; cinci; 6; 8: 12; 16 și 25mm, lățimea de la 1220 până la 1830 mm și lungime de la 1200 la 5500 mm. Proiectat pentru utilizarea în produse și structuri protejate de umiditate.

Plastică laminată din lemn (PAL) - Laminat laminat cu mai multe straturi, cu rășini sintetice, foi de furnir de diferite rase de lemn. PAL se caracterizează prin rezistență ridicată și rezistență la uzură, un mic coeficient de frecare și bun mai în vârstă.

PALo grosime de 1 până la 15 mm este realizată sub formă de foi dreptunghiulare, grosime de la 15 la 60 mm - sub formă de plăci. Foi și plăci, lipite împreună de lungimea foilor de furnir, sunt numite solide și de la mai multe sunt compozite (cu mai multe proprietăți reduse). Foi solide sunt produse cu o lățime de 950 mm și o lungime de 700, 1150 și 1500 mm și 1200x1500 mm; Compozit 2400x950, 4800x1200, 5000x1200 mm; Plăci solare: 750x750, 950x700 (1150, 1500); 1200x1200 (1500), plăci compozite produc aceleași dimensiuni ca și foile compozite. În conformitate cu GOST 13913-78 și GOST 20366-75, PAL este împărțită în 11 mărci.

La numărul noduri promițătoare și părți din KDPMpot fi atribuite:

cilindri de transportoare;

rulmenți de locuințe;

surd și capace de trecere, trape;

părți centrale ale roților și rolelor (centre de roți cu benzi din oțel);

blocuri de cabluri pentru macarale, telphere, polispers, etc.;

scripeți, asteriscuri, unelte, fixate pe arbori care utilizează compuși cellpone;

cargo, contragreutate, calm, Flywheels cu interiorul jetoanelor metalice comprimate și partea exterioară a CDPM;

panouri de autoturism intern, autobuze, vagoane, cabine de diferite mașini etc.;

pistoane de cilindri pneumatici și hidraulici;

rame de ferestre;

cadre pentru detalii din spumă poliuretanică;

profile gnuto-lipite și panouri de furnir;

panouri sandwich cu folii exterioare de placaj, federali, DSTP, DSG1, DBSP sau metal (otel, aluminiu) si o parte centrala a spumelor cu umpluturi de lemn;

piese de spume cu materiale de umplutură din lemn de izolare structurală și termoizolantă (de exemplu, părți de fixare a tavanelor, încălzirii, zgomotului și vibrațiilor Izolarea vagoanelor, locomotivelor diesel, frigidere și ușă de garaje, izolarea termică a țevilor cu garnitură volatilă etc.);

rezervoare (rezervoare de gaz, receptoare etc.).

lagăre de alunecare care funcționează în modul de transfer selectiv;

Bineînțeles, direcțiile promițătoare considerate de utilizare a KDPM nu pretind exhaustivitate, nu epuizează toate domeniile posibile de utilizare și pot fi extinse semnificativ.

"Definiții și clasificarea compozitelor compozitelor polimerice numite materiale obținute din două sau mai multe componente și ..."

-- [ Pagina 1 ] --

Subiect 1. Definiții și clasificarea polimerului

Compozite. Mecanism de interacțiune a componentelor

Era modernă poate fi numită vârsta de polimeri și materiale compozite.

Definiții și clasificarea compozitelor polimerice

Materiale de apel compozite obținute din două sau mai multe componente și

constând din două sau mai multe faze. O componentă (matrice) formează continuu

faza, cealaltă este umplutura. Materialele compozite sunt sisteme heterogene și pot fi împărțite în trei clase principale:

1. Sisteme de matrice constând din faza continuă (matrice) și fază dispersată (particule discrete).

2. Compoziții cu umpluturi fibroase.

3. Compoziții care au o structură reciprocă a două sau mai multe faze continue.

Avantajele compozițiilor polimerice eterogene comparativ cu polimerii omogeni:

1. Ridicarea crescută, rezistența, stabilitatea dimensiunii.

2. Creșterea distrugerii și a puterii de impact.

3. Rezistența la căldură crescută.

4. Reducerea permeabilității gazelor și a vaporilor.

5. Proprietăți electrice reglabile.

6. Cost redus.

Este imposibil să se realizeze o combinație a tuturor acestor proprietăți în aceeași compoziție. În plus, realizarea avantajelor este adesea însoțită de apariția proprietăților nedorite (dificultatea fluxului, prin urmare, turnarea, deteriorarea unor proprietăți fizico-mecanice).

O variație largă a proprietăților compoziției poate fi realizată numai prin schimbarea morfologiei și a rezistenței la aderență între faze.

Pentru transmiterea uniformă a efectelor externe prin matrice și distribuția acestuia pe toate particulele de umplutură, este necesară o prindere solidă la marginea materialului de umplere a matricei realizate datorită adsorbției sau interacțiunii chimice.

Existența unui astfel de ambreiaj între componentele necomplicate în materialele plastice eterogene le deosebește de amestecurile mecanice.

Matricea poate fi metalică, ceramică, carbon. Umplerul este reprezentat ca particule și fibre care au proprietăți fizicomecanice semnificativ mai mari decât matricea.

Particulele sunt, de obicei, numite umplutură dispersată, au o formă nedefinită, cubică, sferică sau scalabilă, cu dimensiuni de la fracțiunea de mm la microni și valori nanometrice.

Filtrul inert practic nu modifică proprietățile compoziției.

Umplerea activă modifică semnificativ proprietățile compoziției. De exemplu, fibrele au caracteristicile extralative ale căror două ordine de mărime mai mari decât proprietățile matricei. Ele pot fi continue și scurte. Diametrul fibrelor subțiri 5-15 μm, gros (boric sau carbidremium) - 60-100 μm. Lungimea fibrelor scurte de la 1-2 la 20-50 mm.

Numele compozitelor corespunde naturii fibrelor: sticlă, cărbune, organo, borplastică etc. pentru variante hibride - biplastice din sticlă, organoboroplastie etc.

Orientarea fibrei determină trecerea de la materiale plastice umplute la materialele plastice armate. Acesta este un sistem de fibre orientate, matrice polimerului legat. Materialele plastice includ materiale, componenta indispensabilă a cărei polimer este situată în timpul perioadei de turnare a produselor într-o stare plastic sau vâscoasă și în timpul funcționării - în sticlă sau cristalină. Materialele plastice pot fi omogene sau eterogene. Materialele plastice sunt împărțite în termoplastice și reactoare.

Clasificarea compozitelor:

1. Prin natura, matricea:

termoplastic termoplastic.

hibrid.

Matricea termoreactivă este o matrice obținută prin vindecarea epoxidice, eterice, imediate, siliconice și a altor oligomeri în procesul de fabricație a compozitelor.

Matricea termoplastică este o matrice care este topită pentru impregnarea umpluturii și apoi răcită. Acesta este PE, PP, polariilenerulfone, sulfuri, cetone.

Matricea hibridă poate combina componentele termosetare și termoplastice.

2. prin natura și forma umpluturii.

Substanțe organice și anorganice de origine naturală sau artificială. Modulul de elasticitate al umpluturii poate fi mai mic sau mai mare decât modulul elasticității liantului. Modul de umplere cu module mici, care utilizează de obicei elastomeri, fără a scădea rezistența la căldură și duritatea polimerului, dau materialului o rezistență crescută la sarcini alternante și de șoc, dar crește coeficientul de dilatare termică și reduc stabilitatea de deformare. Cu cât modulul superior al elasticității umpluturii și gradul de umplere, cu atât este mai mare stabilitatea de deformare a materialului.

Compozite umplute dispersate, materiale bazate pe fibre scurte și continue.

Natura chimică a particulelor este diversă: cretă, mica, oxizi de metal, sticlă, carbon sub formă de funingine sau fullerene, aerosil, fulgi de sticlă sau argilă, incluziuni cauciucului etc.

Fibre de armare - sticlă, organică, carbon și colab., De asemenea, fibre borice și carbură rezistente la nivel înalt, care sunt mai des utilizate pentru consolidarea metalelor.

3. În funcție de structura compozitelor polimerice, matrice - pentru materialele bazate pe particule fibroase dispersate și scurte, materiale plastice stratificate (bidimensionale) și volumetrice bazate pe materiale țesute și nețesute.

Materiale de gradient cu structură variabilă.

4. În funcție de gradul de orientare a umplerii, anizotropia materialului:

Compozite cu un aranjament haotic de particule și fibre, cu o structură izotropă, compozite cu o orientare unidirecțională a fibrelor, cu anizotropie accentuată, 90o), compozite cu orientare ortoperă încrucișată (0, cu o anizotropie dată, compozite cu rulare Orientarea fibrelor la unghiuri care diferă de la 90, compozite cu o structură ventilator constând din straturi cu orientare diferită a fibrelor.

5. Conform metodelor de fabricare a materialelor și produselor:

metode Singaddia - extrudare și înfășurare "umedă", Pultruzia (broșă), turnare prin vid, metode în două etape de pre-obținere impregnate cu legare ne-orientate (premix) sau orientate (Prepregs) de materiale fibroase (produse semifabricate) cu Turnarea ulterioară a metodelor de material (laminate) "uscate" de înfășurare, presare, turnare autoclavă.

6. Prin numărul de componente:

pCM-uri cu două componente, cu trei componente, combinând particule dispersate și fibre scurte, PCM hibrid polivolocon, combinând fibrele cu închisoare (gamingoplastie de sticlă) sau substanțial diferită (hidroplastie de sticlă), structuri poliamatice, de exemplu, pe baza unei combinații de termosetare și termoplastice lianți.

7. În ceea ce privește conținutul de umplere:

cu o structură neautorizată - conținutul conținutului de umplutură de 30-40% - cu o structură concentrată - 50-75%, organo-bins și extrem de umplut - 75-95% -.

8. Potrivit funcționalității:

single-funcțional (structural), multifuncțional, capabil de auto-diagnosticitate (inteligent), multifuncțional capabil de auto-testare și auto-adaptare (intelectuală).

La construirea plasticului compozit, există două etape (vezi tabelul):

1-calculat - analitic, 2 - experimental - tehnologic.

1 - Include: Analiza condițiilor de încărcare specificate și determinarea metodei de proiectare a plasticului cu proprietățile necesare. Se utilizează prezentări și formule preluate din mecanica materialelor compozite:

a) abordarea fenomenologică se bazează pe utilizarea ecuațiilor teoriei elasticității, creepului etc. Pentru materiale anisotropice, b) - stabilirea dependențelor caracteristicilor mecanice ale compoziției de la dimensiunea particulelor de umplutură, proprietățile mecanice ale componentelor, conținutul lor volumetric etc. Aceste dependențe sunt analizate pe microscopice, macroscopice și niveluri intermediare. Nivelul micro este nivelul de eterogenitate structurală, proporțional cu dimensiunile transversale ale elementelor de umplutură - diametrul particulelor de umplutură sau grosimea stratului de armare.

Tabelul necesar Caracteristicile mecanice ale componentelor compozite din plastic selectați și alegerea raportului schemei de armare în compoziție

- & nbsp- & nbsp-

Mecanismul raportului de dimensiune a formei de interacțiune al componentelor PCM ia în considerare mecanismul de transmitere a tensiunilor de pe matrice la umplutură în funcție de configurația sa.

În cea mai simplă variantă de realizare, atunci când polimerul este întărit cu fibre continue unidirecționale și este întins în direcția orientării lor, deformarea componentelor este aceeași și tensiunile care apar în ele sunt proporționale cu modulul de elasticitate a fibrelor și matrice. Dacă fibra este discretă în același model, distribuția de tensiune este neomogenă de-a lungul lungimii fibrei. Tensiunea la capetele fibrei este absentă, dar solicitările tangente apar la marginea matricei de fibre, care implică treptat fibrele în funcțiune. Creșterea tensiunilor de tracțiune în fibre continuă până când ajung la nivelul mediu al solicitărilor observate în fibre continue. În consecință, lungimea pe care se întâmplă acest lucru se numește "ineficientă". Cu o creștere a deformării, lungimea "ineficientă" crește și ajunge la valoarea maximă la o tensiune corespunzătoare rezistenței fibrelor. În acest caz, lungimea "ineficientă" se numește "critică". Este o caracteristică importantă a interacțiunii compozitelor și poate fi calculată în conformitate cu formula Kelly LDC / DVV \u003d WH / 2MAT (1) în care DVI și WH este diametrul și rezistența fibrei; MAT - rezistența randamentului matricei sau rezistența adezivă a sistemului.

În funcție de rezistența fibrelor și de tipul de matrice polimerică, raportul dintre LDKR / DVV poate varia de la 10 la 200; Când păpuși 10 μm, LDC \u003d 0,15-2,0 mm.

Din raționamentul de mai sus, rezultă că atunci când trecerea de la fibre continue la o parte discretă a lungimii fiecărei fibre nu va percepe încărcarea completă. Cu cât fibra de armare este mai scurtă, cu atât mai puțin eficacitatea acestuia. Cu matricea L LDKR în nici un caz nu poate transmite suficientă fibră de tensiune pentru distrugerea sa. Din aceasta rezultă că capacitatea de întărire a fibrelor scurte (o creștere a caracteristicilor extrachartice a polimerului) este foarte scăzută. Mai ales dacă luați în considerare orientarea fibrelor, care în astfel de materiale nu se întâmplă ideal.

Structura materialelor bazate pe fibre scurte este destul de haotică. Avantajul umpluturilor cu fibre scurte este determinat de posibilitatea procesării de mare viteză a materialelor din produs. Cu toate acestea, în procesul de turnare sau extrudare, distrugerea suplimentară a fibrelor, a cărei lungime este redusă de obicei la 0,1-1 mm.

Când se deplasează într-o umplutură de pulbere dispersată, capacitatea de a transmite tensiunea de pe matrice la umplutură este atât de scăzută, astfel încât contribuția sa la creșterea rezistenței compozitului să înceapă să concureze cu o scădere a rezistenței matricei datorită apariției stresul și dezvoltarea defectelor. Din acest motiv, puterea unui astfel de compozit nu este de obicei în creștere în comparație cu puterea matricei (uneori chiar scade oarecum).

La umplerea termoplasticilor vâscoși, materialele de umplutură rigidă în cantitatea de peste 20% există o tranziție de la fluxul de plastic la distrugerea fragilă. În același timp, există o scădere semnificativă a vâscozității șocurilor, a lucrării de distrugere. Modulul de elasticitate crește cu o creștere a cantității de umplutură, dar dimensiunea și cantitatea de fisuri, "pseudopor" care apare în timpul procesului de încărcare atunci când se efectuează matricea din particule dispersate la momentul tensiunii corespunzătoare aderenței sistemului putere. Studiile teoretice și experimentale arată că prin reducerea dimensiunii particulelor de umplutură și a împrăștierii diametrelor lor, este posibil să se reducă în mod semnificativ probabilitatea apariției defectelor mari.

Cauza principală a întăririi este schimbarea direcției de creștere a fisurilor atunci când sunt contaminate cu particule solide ale umpluturii. Cea mai probabilă direcția de creștere a fisurilor este perpendiculară pe direcția valabilității forței aplicate. Dacă particula de umplere este situată în această direcție, fisura trebuie să-și schimbe direcția pe tangentă la suprafața particulei. În consecință, dacă particulele au forma fibrelor și întinse în direcția forței curente. Propagarea fisurilor de-a lungul particulelor de umplutură este exclusă.

Atunci când se utilizează fibra monolitică a secțiunii circulare, indicatorii proprietăților mecanice ajung la un maxim de obicei la 2 \u003d 0,65 - 0,7. Atunci când se utilizează metode de precizie pentru fabricarea fibrelor de profil, este posibilă creșterea 2 până la 0,85, după care rezistența compozițiilor începe într-o măsură mai mare depinde de rezistența la adeziune la marginea legării fibrelor decât cea a rezistenței fibrei.

Cu același grad de umplere (2 \u003d 0,7) și raportul dintre moduli de elasticitate (E2 / E1 \u003d 21), rigiditatea plasticului cu fibrele triunghiulare din direcția transversală depășește rigiditatea plasticului cu fibrele din secțiune circulară circulară de 1,5 ori.

Înlocuirea golurilor de fibre monolitice face posibilă creșterea dramatică a valorilor specifice ale rezistenței și rigidității produselor în timpul comprimării și îndoirii, deoarece cu aceeași masă a fibrelor crește momentul inerției.

Este ineficient să se utilizeze fibre goale în compozițiile de întindere datorită puterii reduse a fibrelor de profil. Când treceți, este mai bine să utilizați fibre de profil.

O altă direcție în crearea polimerilor umpluți dispersați este modificarea lor prin particule de cauciuc pentru a reduce fragilitatea și pentru a crește stroopiness.

Rezultatele pozitive au fost obținute pentru polistirenul rezistent la șoc, epoxi și alte matrice. Mecanismul de întărire a materialelor pare a fi foarte complex, dar rolul principal este alocat frânării dezvoltării fisurilor cu particule de cauciuc. Mulți autori indică fezabilitatea creării pentru a crește rezistența stratului de tranziție având o aderență ridicată la polimerul matricei și la faza de cauciuc.

Să revenim la un compozit unidirecțional bazat pe fibre continue și să luăm în considerare modelele micromecanice ale distrugerii sale. Fibrele elementare au caracteristici foarte mari de rezistență, de zece ori depășesc puterea probelor în vrac. De exemplu, rezistența sticlei vrac este de 50-70 MPa și sub formă de fibre - 2,5-3,0 GPA; O imagine similară este observată pentru fibrele organice și de carbon, a cărei rezistență ajunge la 4-6 GPA. O astfel de diferență este explicată fie prin influența unui factor de scară largă (magnitudinea suprafeței fibrelor determină dimensiunea unui posibil defect), fie efectul de orientare, foarte caracteristic fibrelor organice.

La testarea fibrelor elementare, se observă o variație mare a valorilor rezistenței experimentale. Prin urmare, se confruntă, de obicei, cel puțin 50 de eșantioane, media și dispersia.

Pe baza ipotezei unei legături slabe, Weibull a primit următoarea ecuație a probabilității de distrugere P () a eșantionului la tensiunea și lungimea eșantionului L:

P () \u003d 1 - EXER (-L), (2)

ale căror constante sunt determinate din distribuția experimentală obținută a rezistenței fibrelor elementare. Parametrul P caracterizează defectele probelor.

Valorile coeficientului variază de la 3-5 pentru normal și până la 10-12 pentru fibrele de sticlă "intacte".

Foarte rar se ocupă de fibrele elementare, de obicei cu un fascicul constând dintr-o varietate de fibre. Conform reprezentanțelor teoretice ale Daniels, o scădere a rezistenței fasciculului de fibre independente în comparație cu rezistența medie a boului este determinată de dispersia puterii lor. În procesul de încărcare, la atingerea limitei de rezistență a oricărei fibre, acesta este rupt și nu mai participă la lucrare.

Efortul este redistribuit la fibrele întregi, procesul continuă până la distrugerea asemănătoare avalanșelor, iar apoi toate fibrele din firul (fascicul). AT \u003d 10, rezistența firului H este de aproximativ 80% din rezistența medie a fibrei elementare.

Analiza diagramei de încărcare a firului - face posibilă urmărirea întregului proces de pauză graduală de fibre. De asemenea, face posibilă identificarea unor defecte ale firului, în special diferențe (mai multe afișaje) ale fibrelor, consolidând polarismul distrugerii lor. Interacțiunea (conectarea) a fibrelor datorate unui spațiu de răsucire sau parțial se manifestă în caracterul graficelor

- Asta devin mai linear. Coeficientul de ceaibulla pentru un pachet de fibre nelegate ar trebui să rămână aceleași ca și pentru fibrele elementare: în cazul conectării acestora, tinde să crească.

Matricea polimerică care leagă fasciculul într-un singur integer - microplastic - conduce la o creștere a puterii sale. În același timp, rezistența este aproape independentă de lungimea eșantionului (\u003d 30-50), ceea ce indică o schimbare a mecanismului de distrugere. Faptul este că fibra ruptă în orice loc nu încetează să perceapă sarcina, ca în fir, dar continuă să lucreze la același nivel de stres ca și în fibrele adiacente. Acest lucru se întâmplă la distanța de LDC de la distrugător, în conformitate cu mecanismul, care a fost considerat mai sus pentru materialele bazate pe fibre scurte.

Conform teoriei statistice a rezistenței dezvoltate de Goraland și Rosen, distrugerea compozitului unidirecțional sub tensiune are loc prin acumularea golurilor, zdrobind fibrele din matricea polimerică. În acest caz, rezistența teoretică a fibrelor TP în compozit este egală cu rezistența unui fascicul nelegat al lungimii de fibră "critice" a LCR.

tR \u003d (LDKE) -1 / În practică, procesul de strivire a fibrelor nu poate fi terminat. De obicei, este întreruptă de apariția și dezvoltarea fisurii trunchiului datorită supratensiunilor din secțiune, unde se acumulează cel mai mare număr de defecte sau scade la marginea secțiunii de legare a fibrelor. Acest mecanism permite obținerea celor mai înalte valori de rezistență, deoarece este asociată cu disiparea energiei pentru formarea suprafețelor libere mari. Pe baza acestui fapt, atunci când se ia în considerare implementarea forței fibrelor în compozit, este recomandabil să se compare valorile experimentale ale boului cu puterea TP, care ar putea fi atunci când implementarea mecanismului de concasare a fibrelor:

KP \u003d WH / TR, unde KR este coeficientul de rezistență.

Valorile reale ajung la 60-80% pentru sticla unidirecțională, organo și fibră de carbon bazați pe superputere.

Se propune, de asemenea, o abordare similară studierii implementării rezistenței din fibră de sticlă cu compresie longitudinală.

În prezent, sunt luate în considerare două variante principale ale mecanismelor de distrugere:

Distrugerea datorată pierderii de stabilitate a fibrelor pe bază elastică;

Delaminarea materialului din efectele tensiunilor de forfecare.

Principala dependență generată de luarea în considerare a primului model de distrugere se leagă de rezistența materialului atunci când se comprimă HOA cu modulul de schimbare a matrixului GM și conținutul său volumetric M:

hOA \u003d Calculele GM / VM efectuate în conformitate cu această formulă oferă valori teoretice foarte mari ale HOA. De exemplu, atunci când modulul de schimbare GM \u003d 1-1,5 GPA, caracteristice rășinilor epoxidice și m \u003d 30%, rezistența în comprimarea HOA ar putea fi de 3-5 GPA, în timp ce pentru materialele reale nu depășește 1,5 GPA.

Se poate argumenta că, în toate cazurile, există o proporționalitate între rezistența fibrei de sticlă atunci când comprimarea HOA și trecerea adăugării:

hOA \u003d K Adăugați, ceea ce sugerează că cel de-al doilea mecanism este predominant. Acest lucru poate fi explicat prin defecte cu structura probelor și un câmp neomogen de stresuri care rezultă din testare. Metodele speciale de pregătire și cercetare a fibrelor unidirecționale ne-au permis să crească HOA la 2-3 GPA pentru a crește, adică o măsură semnificativă a fost capabilă să implementeze mecanismul de pierdere a stabilității fibrelor, mărind coeficientul puterii de 30- 40 până la 60-70%.

În comprimarea organoplasticelor, distrugerea are loc de-a lungul unui plan de schimbare orientat spre un unghi de 45 ° față de axa fibrei, care este caracteristică fibrelor din plastic.

Un mecanism similar, aparent, are loc pentru arderea de carbon, deși în acest caz este combinată cu elementul schimbării.

Diversitatea mecanismelor de distrugere compozită vă permite să ridicați problema optimizării proprietăților liantului. De exemplu, pentru a mări rezistența materialului atunci când se întinde de-a lungul fibrelor, este necesar să se reducă lungimea "critică", care se realizează prin creșterea rigidității matricei. Pe de altă parte, acest lucru duce la o creștere a concentrației de stres și creșterea crack-ului trunchiului. Concurența acestor mecanisme este observată sub forma unei dependențe extreme de rezistența compozitului din limita de randament de liant, care variază cu o schimbare a temperaturii, vitezei de testare sau introducerea aditivilor de plastifiere.

În fiecare caz, optimul este al tău:

depinde de natura fibrelor, de prezența stresurilor tehnologice existente și a defectelor. Inconsecvența cerințelor pentru liant este exacerbată în timpul contabilității rezistenței sale tehnologice, la căldură, capacitatea de a absorbi efectele dinamice (vâscozitatea șocurilor) etc. Cel mai slab loc al materialelor compozite este rezistența și deformabilitatea scăzută în timpul schimbării. Prin urmare, solicitările tehnologice și operaționale conduc adesea la materialul de cracare.

Rezistența la fisură a compozitului este luată pentru a caracteriza vâscozitatea specifică a distrugerii GC - energia disipată atunci când se formează noua suprafață. Cu cât este mai mare vâscozitatea specifică a distrugerii, cu atât este mai mare rezistența compozitului la rezolvare. Vâscozitatea intermediarului crește cu o creștere a deformării matricei, aderenței dintre fibră și matrice, precum și grosimea interleavarelor de liant între fibre (VCB).

Modificarea matricelor epoxidice cu cauciuc nu a dus la o îmbunătățire semnificativă a proprietăților materialelor. Se poate datora faptului că zona de plasticitate din compozit este limitată de dimensiunea spațiului intersoloconz. Se observă un efect mult mai mare atunci când se utilizează matrice termoplastice, de exemplu, PSF poliarsenulfonon, deformabilitatea căreia ajunge la 80-100%. În acest caz, valorile GC cresc aproape o comandă.

Modelele micromecanice ale compozitelor polimerice fac posibilă identificarea dependențelor analitice care arată efectul proprietăților fibrelor, matricelor, interacțiunii lor adezive, structurii materialelor și mecanismelor de distrugere asupra caracteristicilor elastice macroscopice ale stratului unidirecțional. Ei sunt cel mai de succes. Ei descriu modulul limită al elasticității și rezistenței compoziției compozite. În cazul în care deformările fibrelor și matricelor sunt aceleași, apar următoarele relații aditive, care arată contribuția fiecărei componente proporțional cu conținutul său volumetric al CE \u003d EUV + EMM

- & nbsp- & nbsp-

Aceste ecuații sunt numite "Măriți regula".

Deoarece contribuția matricei polimerice nu depășește de obicei 2-5%, atunci nu poate fi luată în considerare:

EC () \u003d EUV și K () \u003d BB Prelundere a compozitului compozitului la tracțiune în direcția transversală este compusă din deformarea fibrelor și a liantului. Modulul elastic E () poate fi calculat conform formulei 1 / EK () \u003d b / eb + m / ex, ar trebui să se țină cont de faptul că modulul elasticității fibrelor în direcția transversală coincide cu modulusul de elasticitate în direcția longitudinală numai pentru sticla izotropă și fibrele borice. Pentru fibrele de carbon și organice, modulul transversal este semnificativ mai mic decât longitudinal. O dependență similară are loc pentru un modul de schimbare al unui compozit unic-direcțional "în plan" din fibre.

Rezistența compresiei și schimbării de tensiune compozită depinde de mulți factori, în primul rând pe proprietățile matricei, interacțiunea adezivă, structura materialului - prezența porilor și a altor defecte. Dependențele analitice în acest caz pot fi corelate numai. Se crede că armarea reduce rezistența compozitului în direcția transversală (transversală) cu aproximativ 2 ori comparativ cu rezistența unei matrice omogene.

Proprietățile elastice convenționale ale puterii și rigidității compozitelor sunt cele mai importante caracteristici ale oricărui material. Când eșantionul este încărcat cu o întindere sau comprimare, apar eforturi normale și deformările corespunzătoare care cresc până la distrugerea materialului.

Tensiunea limită (maximă) se numește rezistența sa. Pentru materiale elastice liniar, există o proporționalitate directă între tensiunea și deformarea legii gâtului \u003d E. Coeficientul de proporționalitate caracterizează rigiditatea materialului și este indicată ca un modul de elasticitate sau modulul Yung E.

Această lege este de asemenea efectuată atunci când eșantionul este încărcat cu tensiuni și deformări și deformări care apar, de exemplu, atunci când se iau.

Coeficientul de proporționalitate în acest caz se numește modulul de schimbare G: \u003d .g.

Atunci când se întind materialul simultan cu alungirea, apare dimensiunile sale transversale, care se caracterizează prin coeficientul Poisson, care stabilește conexiunea dintre deformările de-a lungul X și peste eșantionul S: X \u003d μ y.

Proprietățile elastice ale materialelor izotropice sunt bine descrise de două constante E și G, relația dintre care corespunde ecuației G \u003d E / 2 (L + μ).

Raporturile reduse sunt bine descrise de materiale izotropice ale căror proprietăți în toate direcțiile sunt aceleași. Acestea pot include polimeri umpluți dispersați, precum și compozite pe bază de fibre scurte sau continue ale structurii haotice. (Pentru materialele fibroase există întotdeauna un anumit grad de orientare, determinat de influența factorilor tehnologici.) La încărcarea oricărui design, starea de tensiune de stres este cel mai adesea devine eterogenă. În același timp, este posibil să se identifice tensiunile principale (maxime) care ar putea fi cauza distrugerii sale. De exemplu, în cazul unei țevi care se află sub presiune interioară sau exterioară, tensiunile cercului sunt de două ori tensiunile axiale, adică jumătate din grosimea materialului izotropic din punctul de vedere al tensiunilor axiale este ineficientă. Inomogenitatea câmpului de tensiune poate fi semnificativ mai mare. Pentru cochilii de randament (pușcă, lansatoare de grenade), raportul dintre solicitările radiale și axiale ajunge la 8-10 sau mai mult. În aceste cazuri, este necesar să se profite de capacitatea remarcabilă a materialelor fibroase care pot fi orientate în matrice în conformitate cu distribuția principalelor solicitări operaționale.

Luați în considerare un exemplu de un strat unidirecțional. Izotropenul stratului unidirecțional în direcția perpendiculară pe axa orientată din fibre a valorilor tipice ale constantelor elastice ale compozitelor unidirecționale este prezentată în tabelul. unu.

- & nbsp- & nbsp-

Rezistența la tracțiune a stratului unidirecțional de-a lungul fibrelor poate fi de la 1,0 la 2,5 GPA, în funcție de nivelul rezistenței fibrelor, cum ar fi conținutul liantului. În același timp, rezistența din direcția transversală nu depășește 50-80 MPa, adică Coeficientul de anizotropie este de 20-30.

O mică deviere a direcției încărcăturii din direcția de orientare a fibrelor practic nu afectează rezistența compozitului atunci când se întinde. Prin urmare, sunt permise unele fibre optice (3-5 °), create de un aspect special sau o creștere a etapei de înfășurare pentru a crește rezistența transversală a materialului. În cazul compresiei, acest lucru este inacceptabil, deoarece contribuie la dezvoltarea tensiunilor de forfecare care determină rezistența materialului în comprimare.

Compoziția unidirecțională este baza unei structuri complexe care este creată printr-o combinație de straturi individuale în conformitate cu cerințele operaționale pentru elementul de proiectare. Metode de fabricare: turnare cu vid sau autoclave, presare, înfășurare.

Luați în considerare alte modele teoretice pentru descrierea proceselor de deformare și distrugere a compozitelor stratificate ale unei structuri complexe. Este posibil să se distingă două abordări principale în dezvoltarea metodelor de calcul: fenomenologice și structurale. În abordarea fenomenologică, materialul compozit este considerat un mediu anizotrop omogen, al cărui model este construit pe date obținute experimental. Criteriul de rezistență selectat aparține întregului material ca întreg. Avantajul modelelor fenomenologice este simplitatea calculelor. Cu toate acestea, pentru materialele cu o schemă complexă de armare, sunt necesare o mulțime de coeficienți empirici, ceea ce necesită un număr mare de experimente. În plus, modelele fenomenologice nu iau în considerare procesele structurale în distrugere: formarea de fisuri, cuptor cu microunde etc.

Determinarea dimensiunilor optime ale particulelor de umplutură Tensiunea care rezultă din diferite părți ale suprafeței particulelor (micro-fibră sau microfibră) depinde de distanța R de la suprafața corespunzătoare Secțiunea \u003d - O (1 -) / 2R, unde este Poisson coeficient.

Rezistența cu creșterea suprafeței specifice a umpluturii foarte dispersate crește la un anumit maxim, în funcție de natura componentelor compoziției.

Diametrul optim D de fibre continue în plastic ortotropic întins la o distanță predeterminată între fibre este determinată prin ecuația D (1/2 - 1), în care 1, 2 - alungiri relative în timpul ruperii liantului și fibrelor de umplutură, respectiv.

Selectarea formei particulelor de umplutură Forma de particule afectează mecanismul distrugerii plastice. Dimensiunea și forma produselor, tehnologia de prelucrare este luată în considerare.

În cazul produselor de grosime mică și a configurației complexe, se acordă preferință materialelor de umplutură extrem de dispersate (pulberi), deoarece acestea sunt ușor distribuite în liant, menținând în același timp distribuția originală în procesul de formare a produsului.

Utilizarea umpluturilor foarte dispersate reduce probabilitatea distrugerii, de separare a produselor după prelucrarea mecanică ulterioară.

Incluziile solide în proba întinsă reduc tensiunea în zona de contact a liantului cu umplutura, dar în particula sferică, tensiunea depășește

De 1,5 ori tensiunea în zonele liantului scoase din ea, adică Utilajul de umplutură percepe cea mai mare parte a încărcăturii.

Efectul umpluturii crește dacă particulele au o formă elipsoidală și sunt orientați spre axa de deformare.

Selectarea componentelor cu un raport optim de caracteristici mecanice Condiții: interacțiunea de aderență mai mult Cozzia de lovire, ambele componente lucrează împreună până la distrugere, comportamentul elastic ideal al materialului de umplere și liant.

Determinarea gradului optim de umplere chiar și fibrelor de armare nu are întotdeauna un efect de armare asupra materialelor plastice. În cazul în care raportul dintre caracteristicile de deformare ale unui liant și consolidarea în plastic unidirecțional satisface starea cu B, chiar și o scădere liniară a rezistenței la tracțiune \u003d C (1 - C) este observată înainte de conținutul volumetric critic al fibrelor (B, CR) .

Datorită deformării nesemnificative a liantului cu o pauză egală cu C, tensiunea percepută de fibre este prea mică pentru a compensa reducerea rezistenței matricei polimerice. Numai începând cu b, kr, rezistența totală a fibrelor armate poate compensa reducerea rezistenței matricei, iar rezistența plasticului începe să crească.

Fiecare plastic este caracterizat prin ea, KR, care pentru liantul polimer selectat, cu atât mai mic decât cele mai puternice fibrele de armare și cu tipul de fibre selectate cresc cu o creștere a rezistenței liantului cu.

Gradul maxim de completare, max în cazul ideal corespunde unei astfel de densități a ambalajului fibrelor la care se ating reciproc prin formarea suprafețelor cilindrice. Densitatea maximă a ambalajului se realizează la diferite grade de umplere.

Ltd., Max \u003d 0,785, Hexagonal LLC B, Max \u003d 0,907 Tetragonal Ltd. LLC Dacă se utilizează fibre de diametre diferite, se pot realiza apoi în, max \u003d 0,924.

Gradul optim este mai mic decât maximul, optimul 0,846 / (1 + min / d) 2, unde min este distanța minimă posibilă între fibre.

Caracteristicile structurii și proprietăților materialelor compozite polimerice (PCM).

PCM cu conținut ridicat de fibre. Proprietățile fizico-mecanice ale compozitelor depind în mod semnificativ de conținutul relativ al componentelor. În conformitate cu "regula amestecului", cu atât mai mare conținutul de fibre, cu atât este mai mare densitatea ambalajului lor, cu atât mai mare (cu alte lucruri egale) trebuie să existe un modul al elasticității și forței compozitelor. Calculul conținutului de masă al fibrei de ox în material se face pe baza cantității lor din eșantion, care este determinată din considerente tehnologice (densitate liniară, număr de straturi de parametri de țesut sau de înfășurare). Pentru fibră de sticlă, puteți utiliza metoda de ardere a liantului. Raportul dintre WH + SV \u003d 1 are loc.

Teoretic, conținutul maxim posibil al fibrelor unui diametru cu un pachet hexagonal dens este de 90,8% în volum. Luând în considerare dispersia reală a diametrelor fibrelor (10%), această valoare scade la aproximativ 83%. În multe lucrări, fibra optimă este considerată optimă \u003d 0,65. Această valoare caracterizează aparent grosimea filmelor de liant (ele diferite) și cadrul fibros format prin turnarea materialului cu una sau altă metodă. Impactul factorilor de putere (tensiune la înfășurare și presiune de presare) în acest caz este ineficient, deoarece va duce doar la distrugerea fibrelor.

Modul real de a crește proprietățile elastice convenționale ale compozitelor prin creșterea conținutului fibrei este de a compacta stabilirea prepregelor până la poziția poziției lor în structura compozitului. O scădere a vâscozității liantului și o creștere a efectelor factorilor de forță a fost capabilă să crească conținutul de sticlă și fibre organice într-un compozit unidirecțional de până la 78% în volum. În același timp, caracteristicile sale elastice au crescut în consecință. Teoretic, conținutul fibrelor nu depinde de diametrul lor, dar practic este de mare importanță. În cazul fibrelor de carbon având un diametru de două ori mai mici comparativ cu sticla sau fibrele organice, a fost posibilă creșterea conținutului lor în fibra de carbon la numai 65%, deoarece depășirea frecării într-un astfel de sistem și eliminarea excesului de legare mai dificilă.

Când utilizați fibre organice, HM, există posibilitatea obținerii unei organoplastice foarte încărcate cu un conținut de fibre de până la 90-95%. Acest lucru se realizează datorită termodeptormării ireversibile a fibrelor în direcția perpendiculară pe axa lor, ceea ce duce la o schimbare a secțiunii transversale a fibrelor de la rotund la secțiunea transversală a unei forme arbitrare, datorită contactului cu fibrele adiacente. Interacțiunea dintre FIQ-uri este realizată fie prin intermediul straturilor mai subțiri ale liantului, probabil parțial amplasate în interiorul fibrelor, fie printr-o legătură automată, care este formată cu difuzia reciprocă a componentelor fibrei.

Modulul de elasticitate și rezistență a probelor de inele variază liniar în aproape întreaga gamă de creștere a conținutului volumetric al fibrelor, ceea ce indică punerea în aplicare a "regulilor de amestec".

Efectul creșterii caracteristicilor elasticității compozitului (20-40%) este atât de semnificativ încât se suprapune semnificativ scăderea observată a proprietăților de schimbare și transversale a materialelor, precum și o creștere a absorbției lor de apă.

Compozitele foarte întărite și extrem de întărite ar trebui să fie utilizate în elemente care nu prezintă încărcături de forfecare. Pentru a crește rezistența la intemperii, straturile exterioare ale designului pot fi făcute din compozite cu conținutul obișnuit sau ridicat al liantului.

Plasticul hibrid și gradient armat (HAP) cu

Proprietăți mecanice reglabile

Crearea de materiale compozite hibride polimerice care combină două sau mai multe tipuri de fibre, organice, carbon și borogne, reprezintă o direcție promițătoare pentru dezvoltarea tehnologiei moderne, deoarece determină extinderea posibilității de a crea materiale cu proprietăți specificate. Cel mai semnificativ factor care influențează natura comportamentului mecanic al HAP, în special atunci când este trasil, este amploarea deformărilor limiting ale fibrelor care consolidează materialul. Gap, în care fibrele având caracteristici deformative apropiate sunt combinate includ organospecții și materiale plastice de carbon.

Comportamentul mecanic al unor astfel de materiale sub tensiune, comprimare, îndoire și schimbare corespunde în principal principiului de aditivitate, adică "amestecuri".

O altă natură a modelelor este observată în studiul HAP, combinând fibrele cu o deformabilitate diferită. Atunci când tracționarea, distrugerea fibrelor apare simultan, distrugerea fibrelor nu apare simultan, distrugerea fibrelor și a boroorganoplasticelor.

Deformarea limită a compozitului este determinată în acest caz, în principal prin deformarea fibrelor ale căror conținut volumetric predomină.

Denotați prin indicele "1" fibre de înaltă module, indexul "2" - modul redus.

Cu un conținut ridicat de fibre cu un modul mare de elasticitate (și valoarea scăzută a deformării limitative 1), rezistența compozitului este calculată prin formula K1 \u003d 1 (ECSB + E11 + E22) cu un conținut ridicat de fibre cu un modul scăzut al elasticității rezistenței compozite de a calcula prin formula K2 \u003d 2 (ECSB + E22) mecanismul de distrugere a materialelor cu trei componente se schimbă pentru a obține un anumit raport critic de fibre de scară diferite, în care distrugerea fibrelor cu diferite alungiuni discontinue este egal, adică K1 \u003d.

k2. Neglijarea forței matricei, obținem un raport de 1 E11 + 1E22 \u003d 2 E22 după transformarea căreia avem:

1/2 \u003d k \u003d E2 (2 - 1) / 1 E1 ca 2 \u003d 1 - 1, apoi μKR2 \u003d K / (1 + K).

Pentru cărbuni, este posibil să se ia E1 \u003d 250 GPA, E2 \u003d 95 GPA, 1 \u003d 0,8%, 2 \u003d 3,5%, apoi K \u003d 0,3; μKR1 \u003d 23% sau μKR2 \u003d 77%.

Conceptul de volum critic are loc pentru compozite bazate pe același tip de fibre. Caracterizează tranziția de la distrugerea fibrelor care leagă la distrugere.

Datorită diferenței mari în caracteristicile elastice ale μk, este foarte mic și este de 0,1-0,5% din fibre.

Luați în considerare curbele de deformare ale plasticului de carbon cu conținut diferit de un modul diferit. La secțiunea inițială I, curbele de deformare sunt deformate, cu fibre de sticlă, carbon și sticlă, modulul elastic este compus din două componente și îndeplinește idei aditive. Probele care conțin cantitatea de fibre de carbon sunt mai critice, distruse în timpul deformării de 0,7-0,9%. Secțiunea neliniară din curbele de deformare - Coalstoplastics, în care conținutul de fibră de carbon este mai puțin critică, poate fi considerat un complot de "pseudoplasticitate", datorită fracției treptate a fibrelor de carbon într-o matrice din fibră de sticlă, care asigură integritatea materialului. Porțiunea neliniară II se încheie cu deformare egală cu aproximativ 2%. Mai mult, există aproape o porțiune liniară III, pe care modulul elastic corespunde proporției fibrelor de sticlă din compozit și deformarea limită

- limitarea deformării fibrelor de sticlă 2 3-3,5%.

Când eșantionul este reîncărcat, diagrama este complet liniară și corespunde celei de-a treia porțiuni a curbei inițiale. În același timp, zdrobirea fibrelor, aparent, apare pentru alte două sau trei cicluri de încărcare - descărcarea, deoarece numai după aceasta este stabilită o dependență constantă de corelare a rezistenței electrice din deformarea probelor.

Dependența de rezistența atunci când HAP de tracțiune pe raportul dintre fibrele care formează diferite se caracterizează printr-o curbă cu un minim corespunzător raportului critic al fibrelor.

Pentru materialele testate pentru comprimare, diagrame și dependențele de rezistență sunt aproape liniare. Fibrele organice și de carbon cu rezistență scăzută (pe comprimare), în timp ce într-o matrice de sticlă sau boropastică nu poate pierde stabilitatea în timpul deformării și, prin urmare, la tensiuni de 2-3 ori mai mari decât în \u200b\u200bstilurile organo și de carbon convenționale. Aceste efecte, precum și o creștere a deformabilității fibrelor de carbon într-o matrice din fibră de sticlă când sunt trase, mulți autori numesc sinergic.

Fibrele de diferite tipuri sunt amestecate în același strat sau straturi alternative.

Mai jos sunt mai multe exemple ale combinației cele mai raționale de fibre diferite în HAP:

combinația dintre sticla și fibrele organice permite obținerea de materiale, pe de o parte, cu o rezistență mai mare în comprimare și schimbare (comparativ cu organoplasticia), pe de altă parte, crește caracteristicile specifice ale sistemului hibrid atunci când tracționează (comparativ cu fibra de sticlă );

Gapul bazat pe o combinație de sticlă și fibre de carbon au un modul mai mare de elasticitate comparativ cu fibra de sticlă, în timp ce caracteristicile specifice ale rezistenței materialelor în timpul comprimării sunt reduse și ușor scăzute în timpul tensiunii; Lucrarea distrugerii eșantioanelor crește;

adăugarea fibrelor de găurire în fibră de sticlă vă permite să creșteți în mod semnificativ modulul elastic, menținând (sau crește) rezistența materialelor în timpul comprimării.

Unul dintre tipurile de decalaj este PCM-urile gradientului, structura și proprietățile care sunt spațial neomogene. Schimbarea reglabilă, reglabilă în proprietățile convenționale elastice ale PCM în unele cazuri vă permite să creați un câmp de tensiune uniform. De exemplu, atunci când încărcați cochilii omogene de la presiunea internă sau externă PKM, cu o creștere a grosimii structurii, se observă o reducere semnificativă a caracteristicilor elastice efective. Doar straturile adiacente mediului de concasare sunt complet încărcate. Începând cu o grosime, PCM încetează practic să perceapă o sarcină suplimentară, iar o creștere a grosimii cochiliei nu are sens. Teoretic, este posibil să se evite acest fenomen dacă utilizați PCM cu variabile (în creștere în grosime) de către modulul elastic.

În același timp, caracteristicile de dimensiune de masă ale materialului vor fi îmbunătățite cu 1,5-2 ori.

Aproape această opțiune poate fi implementată, de exemplu, înfășurarea cochiliei straturilor PCM, treptat (în conformitate cu calculul) prin creșterea cantității de fibre de carbon relativ la geam. Cu probleme similare (și decizia lor), trebuie să vă întâlniți și atunci când creați supermarketuri sau bande de rotoare care se rotesc la viteză mare. Varing Poziția straturilor cu conținut diferit de fibre face posibilă creșterea rezistenței la schimbare, vibrații și oboseală, a apei și a rezistenței la intemperii materialelor.

Compozitele gradient-structurale extind semnificativ posibilitățile PCM.

Aproape toate "construcțiile naturale" au o astfel de structură (trunchiuri și plante, ace de protecție ale plantelor și animalelor, ciocurile și pene de păsări și multe alte exemple). Evident, în această problemă există o întârziere puternică a naturii și există o rezervă imensă de creștere a caracteristicilor de performanță ale produselor create artificial.

Compozitele "intelectuale" la sfârșitul secolului XX. Un nou termen a apărut în știința materială - "intelectuală"

materiale. Conceptul adoptat de material "intelectual" îl determină ca material structural capabil de auto-identificare și auto-adaptare. Aceste materiale ar trebui să fie capabile să recunoască situația emergentă (funcția senzorială), să o analizeze și să facă o soluție (funcție de procesor), precum și să excite și să efectueze reacția necesară (funcția executivă).

În prezent, nu există compozite care să răspundă la toate cerințele enumerate. Cu toate acestea, parțial (fasate) aceste sarcini pot fi rezolvate, în primul rând, sarcinile de a crea materiale informative despre statul lor, despre apropierea încărcăturilor operaționale la maxim admisibilitatea, la crăpare, coroziune chimică, absorbția apei etc.

Cerința principală a elementelor senzoriale ale unor astfel de compozite este sensibilitatea la expunerea mecanică și capacitatea de a fi distribuită pe tot parcursul volumului. Senzorul perfect este relaxant pentru a transforma deformarea în semnale electrice. În acest sens, fibrele conductive sunt promițătoare, care pot fi încorporate în compozite în timpul turnării lor. Acestea includ fire Constantan sau Nichrome, carbon conductiv sau fibre borice, filme piezoelectrice din polivinilidenfluorură și multe altele.

Controlul proprietăților viscoelastice ale compozitelor polimerice (detectarea defectelor) se efectuează cu ajutorul metodelor acustice, fixând relația dintre viteza sonoră și coeficientul de absorbție. Atunci când se utilizează proprietățile magneto-dielectrice ale polimerilor pentru diagnosticarea PCM, se recomandă adăugarea de particule dispersate (coloidale) de materiale conductoare magnetice și electrice, incluzând fier ultrafină, cupru, nichel, nanoparticule de nichel (Fullerenes și nanotuburi).

Principiul actual al mecanismelor executive (adaptare) este deformarea, ca rezultat al oricărui fenomen - încălzire, alimentarea unui semnal electric etc. pentru a activa materialul, cel mai acceptabil efect piezoelectric, electric și magnetostrici și efectul de memorie al formă. Aceste mecanisme asigură transformarea semnalului electric în deformarea declanșatoare. Cel mai mare efect este observat pentru metalele de memorie metalică. Aliajul de titan și nichel oferă deformare până la 2%. Un alt indicator important al servomotorului este modulul elastic, care determină posibilitatea de a crea o anumită stare de tensiune de stres. Acesta este, de obicei, comparabil cu modulul elastic al materialului principal.

Procesul de fabricare a compozitelor "intelectuale" corespunde în principal procesului de producere a unui produs din materialul principal. În același timp, este necesar să se introducă informații și elemente executive în material, minimul perturbând structura sa. De asemenea, este necesar să atrageți atenția asupra complexității proceselor micromecanice care apar în timpul întăririi liantului.

"Intelectual" compozite - Desigur, materialul viitorului, cu toate acestea, în străinătate (în SUA, Japonia, Marea Britanie, Canada), există o activitate intensă științifică și tehnică cu privire la crearea unor astfel de materiale pentru tehnologia modernă, în special aviația , rachetă și spațiu și t. p., precum și pentru comunicarea în masă. Ca exemple de structuri care utilizează materiale "inteligente", marginea frontală a aripii aeronave F-15, se poate observa un reflector de segment și mecanisme executive ale rotirii navelor spațiale, avioane cu zgomot redus și vibrații. Firmele germane care creează generatoare electrice uimitoare sunt monitorizate de starea lamelor având un diametru de până la 100 m sau mai mult. Fibrele optice plasate în interiorul materialului fac posibilă monitorizarea integrității sale structurale și evaluarea încărcăturilor care acționează pe lame pentru a le suporta automat la un nivel optim. De asemenea, este controlată de posibilitatea de a separa materialul, de exemplu, datorită grevei fulgerului.

Dependența proprietăților materialelor plastice compozite asupra interacțiunii componentelor Influența reciprocă a componentelor din zona interfacială este determinată de compoziția compoziției și a condițiilor formării sale. În cazuri rare, este posibil să se stabilească o dependență funcțională între caracteristicile mecanice și interacțiunea.

Atunci când o aplicație mărește rezistența la aderență, se observă o corelație între rezistența la aderență și tensiunea de tensiune distructivă.

Alegerea schemei de localizare a fibrelor se face pe baza datelor privind distribuția câmpului de putere și natura încărcării.

Solicitările reziduale în produsele fabricate din materiale compozite afectează proprietățile operaționale. Sub tensiune reziduală (mecanică, termică, contracție, difuzie etc.), există tensiuni echilibrate reciproc în cantitatea produsului, au apărut în ea ca rezultat al efectelor energiei externe, termice și altor câmpuri și există în produsul după încetarea câmpului și dispariția tensiunilor temporare. Temperatura temporară, contracție, tensiunile de difuzie dispar, de îndată ce temperatura, adâncimea de întărire, gradul de cristalinitate sau cantitatea de substanțe absorbite vor fi aceleași în termeni de material. Tensiunea temporară a timpului dispar după terminarea câmpului extern.

Solicitările reziduale apar într-un produs turnat numai în cazul în care tensiunile maxime de timp dintr-o parte a volumului produsului depășesc rezistența la randament a materialului și va fi ireversibilă la temperatura normală de deformare (plastic și extrem de aters) sau datorită inegalului Gradul de transformare (întărire, cristalizare) Zonele separate ale materialului vor dobândi diferite proprietăți termoelastice. Diferența în proprietățile termoelastice a matricei polimerice și a umpluturii duce, de asemenea, la apariția tensiunilor reziduale.

Procesul de turnare se efectuează la temperaturi ridicate și presiuni.

Prin urmare, apar gradienți de temperatură, care sunt și mai mari, deoarece întărirea de obicei curgând exotermică.

Atunci când se răcește în straturi de suprafață, apar solicitări termice semnificative, ceea ce poate duce la apariția deformărilor ireversibile suplimentare și pot provoca o creștere a solicitărilor reziduale în produsele finite.

Metodă pentru determinarea solicitărilor reziduale. Metoda de solvent.

Proba este tratată cu un solvent, care pătrunde în polimer și mărește rezistența stratului de suprafață. Când tensiunea de suprafață depășește tensiunea distructivă a stratului de umflare, va apărea rețeaua de fisuri mici. În acest caz, LG \u003d LGM + NLGOST, în cazul în care OST este o tensiune reziduală (kg / cm2), m și n sunt valori constante.

Tensiune la limita contactului liantului cu umplutura.

Motivul principal este contracția matricei de polimer în timpul întăririi și răcirii, care diferă semnificativ de contracție de temperatură a umpluturii asociate cu matricea legăturii adezive. Presiunea rășinii vindecate pe umplutură poate fi calculată prin ecuația (1 2) TE2P \u003d (1 + 1) + (1 + 2) (E1 / E 2) unde 1 și 2 - coeficienții de expansiune termică, T - Diferența dintre temperaturile de întărire și răcire, 1 și 2 sunt coeficienții modulelor Poisson, E1 și E2 - deformare (1 - liant, 2 - umplutură).

Dacă tensiunile care apar în material sunt asimetrice, ele pot provoca o distorsiune a formei.

Subiect 2. Rășini de poliester nesaturate

În oligoethers nesaturați se numesc esteri oligomerici obținuți utilizând monomeri nesaturați care conțin o grupare de vinil. Astfel de oligomeri sunt utilizați pe scară largă în producția de materiale plastice armate și alte materiale compozite. În același timp, se utilizează oligofefii nesaturați de două tipuri: oligofeffermainații și oligoefiracheles.

Ideea unei combinații de polimeri și monomeri reactivi a fost propusă de K. Ellis În anii 1930, care a constatat că rășinile de poliestere nesaturate obținute în interacțiunea glicolilor cu anhidridă maleică sunt vindecabile într-un material solid insolubil atunci când adăugați un inițiator de peroxid. Ellis a brevetat această descoperire în 1936.

Oligoether-oligoether-oligoetherinatele sunt obținute prin interacțiunea unei anhidride maleice cu alcooli dioxidului (etilenglicol, dietilen glicol, 1,2-propilenglicol), în timp ce pentru a regla numărul de legături duble din oligomerul obținut și prepararea unui polimer finit cu cerințele necesare Proprietățile sistemului de reacție introduc, de asemenea, alți dicarboi ai acizilor (adip, izoftal, anhidridă ftalică etc.). Trebuie remarcat faptul că, în procesul de sinteză a oligomerilor, care se efectuează în timpul încălzirii de la 50 la 230 ° C, este o izomerizare parțială sau aproape completă a unităților de maleinatie în fumarat: legăturile duble fumarate sunt de 20-60 de ori mai active decât Reacțiile de topire în timpul reacțiilor și contribuie la obținerea unui polimer întărit mai mare.

Mai târziu, Ellis a constatat că produsele mai valoroase pot fi obținute prin interacțiunea cu o rășină alchid de poliester nesaturată cu monomeri cum ar fi acetat de vinil sau stiren. Introducerea unor monomeri reduce semnificativ viscozitatea rășinii, ceea ce facilitează adăugarea inițiatorului la sistem și permite procesul de întărire este energic și complet. În acest caz, polimerizarea amestecului trece mai repede decât fiecare componentă separat.

Deoarece vindecarea trece de-a lungul unui mecanism radical, inițiatorii servesc ca o sursă de radicali liberi și inițierea reacției în lanț a polimerizării sunt introduse în amestec în timpul întăririi. Radicalii liberi pot fi formați din peroxizi sau alți compuși instabili, de exemplu, azosocedutenina. Pentru a crește viteza descompunerii lor în compoziție, activatorii (promotorii) sunt introduși suplimentar de inițiatorii tipici de întărire sunt benzoil Hieroxid și de benzoil hidroperoxid / dezintegrarea benzoilurilor sunt cel mai eficient accelerând aminele terțiare (dimetil, dietil, dietanolanină), dezintegrarea IEC, Ciclohksanone Sărți de cobalt acid. Pentru a vindeca legarea polymaleinatstrolului la 20 - 60 ° C. Nafthenate Co este de obicei utilizat. La 80 - 160 ° C - șina benzoilului, dicumila.

Oxigen - inhibitor. Prin urmare, sunt introduse substanțe de ceară. Posedând temperatura scăzută de înmuiere și de a fi surfactanți, acoperă suprafața liantului și protejează-o de la accesul oxigenului.

Uneori, pentru a crește rezistența la foc la lianții polimaloizi introduc anti-epires: compuși organici care conțin sb2O3, clor și fosfor.

Compozițiile de poliester restricționate sunt obținute prin înlocuirea stirenului pe monomeri mai puțin volatili (de zbor și toxici), cum ar fi divinylbenzod, viniltoluolet, dialelofulat.

În loc de Stiren, Triethy-Lenglikoldimetacrilat (TGM-3) este utilizat cu succes ca diluant activ:

La temperatura camerei, rășinile lichide sunt stabile timp de mai multe luni și chiar ani, dar atunci când adăugați inițiator de peroxid este solidificat în câteva minute. Curățarea apare ca urmare a "reacției atașamentului și convertirea legăturilor duble în simple; În acest caz, nu se formează subproduse secundare. Stirenul este cel mai des folosit ca un monomer de îmbinare. Interacționează cu legăturile duble reactive ale lanțurilor polimerice, cusându-le într-o structură tridimensională solidă. Reacția de întărire trece cu eliberarea de căldură, ceea ce, la rândul său, contribuie la un flux mai complet al procesului. Sa stabilit că, de obicei, aproximativ 90% din duble legături disponibile în reacția reacției sunt reacționate.

Oligo-etiracriilele sunt obținute prin policondensarea alcoolilor polihidrici, acizi dicarboxilici alifatici extreme și acizi alifatici acrilic nesaturați. Pentru sinteza acestor oligomeri, sunt de obicei utilizați alcooli de dioxid (glicoli). Oligoefi-hainele sunt substanțe lichide sau moleculare cu o greutate moleculară de 300-5000. Polimerizarea în prezența inițiatorilor de polimerizare radicală, aceștia se transformă în polimeri impliciți și insolubili ai unei structuri tridimensionale, care, în funcție de structura chimică a oligomerului original, sunt materiale elastice sau elastice. Oligo-etirachos sunt capabili de copolimerizare cu diverși monomeri (stiren, metacrilat de metil, etc.), precum și cu poliestermaleinați.

Oligoei-Eastens au un anumit avantaj față de oligofeffer, sunt capabili de homopolimerizare, ceea ce vă permite să pregătiți lacuri și alte compoziții pe baza acestora fără utilizarea monomerilor volatili și toxici nesaturați.

În tehnica de vindecare a oligoephirachythmului prin polimerizare radicală sau copolimerizare; Contracția în vrac în timpul întăririi este de 4-10%.

Inițiatorii de întărire la 50-120 ° C (întărire la cald) sunt peroxizi de benzoil, dicumila etc. Pentru întărirea la temperatura camerei (cura rece), se utilizează sisteme binare (de exemplu, peroxid de benzoil + dimetilanilină; cumol hidroperoxid + naftend sau cobalt Linoet).

Curățarea oligoepiraturilor poate fi, de asemenea, inițiată de emisii de lumină, de înaltă energie (-LChi, electroni rapizi) și catalizatori de polimerizare ionică.

Oligomerii epoxidacrilați pot fi considerați un fel de oligoefiracilați. Acestea sunt obținute prin interacțiunea oligomerilor care conțin grupări epoxidice ca capăt cu metacril sau acizi acrilici.

Alil All Alcool Eters Prepolimerii sunt obținuți prin polimerizarea esterilor de alcool alil și a acizilor ftalici sau izoftalici. Este mai puțin probabil să se utilizeze diallylmalinoactiv, dietilen glicol-bis-alilalkarbonat sau cianurate de trialil.

Polimerizarea este efectuată în mediul de monomer, plantarea unui pompolimer cu metanol sau într-un strat subțire al monomerului cu un exces de exces de exces la o anumită etapă de reacție în vid.

Reacția este oprită înainte de gelare, adică Înainte de conversia a 25% din toate legăturile duble din monomer. Greutate moleculară 6000, temperatura de înmuiere ~ 60O S.

Prepolimerii au o viabilitate lungă la N.U. și o viteză mare de întărire la 135-160 ° C în prezența dicozilului sau a ferbenzoatului de terțbutil. Prepolimii sunt utilizați mai des în producția de prepreguri și premixuri cu o vâscozitate redusă și forme de umplere la presiune scăzută.

Rășinile de poliester sunt utilizate în producția unui număr mare de produse, inclusiv bărci, panouri de construcție, piese auto și aeronave, tije de pescuit și cluburi de golf. Aproximativ 80% din rășinile poliesterice produse în Statele Unite sunt utilizate cu umpluturi de întărire, în principal cu fibră de sticlă.

Rășinile poliesterice anonime sunt utilizate în producția de butoane, mobilier, marmură artificială și chit de corp.

Spre deosebire de cele mai multe alte materiale plastice, care constau dintr-un ingredient, rășinile de poliester conțin adesea mai multe componente (rășină, inițiator, umplutură și activator). Natura chimică și raportul de componente pot varia, ceea ce permite obținerea unui număr mare de diferite tipuri de rășini de poliester.

Ca sursă de legături duble reactive pentru un număr mare de rășini poliesterice nesaturate, se utilizează anhidrida maleică. Când se interacționează cu glicoli (se utilizează de obicei propilen glicol), se formează lanțuri de poliester liniar cu o greutate moleculară de 1000 ... 3000. În ciuda costului mai mic al etilenglicolului comparativ cu costul propilenglicolului, primul este utilizat numai la obțineți mai multe rășini speciale. Acest lucru se datorează compatibilității slabe din poliester bazată pe etilenglicol cu \u200b\u200bstiren. În procesul de esterificare, configurația CSI a anhidridei maleice se îndreaptă spre structura fumaronă trans. Aceasta se dovedește a fi utilă datorită reactivității mai mari a legăturilor duble ale fragmentului fumaric în reacția cu stirenul. Astfel, gradul ridicat de izomerizare în structura trans este un factor important în prepararea rășinilor de poliester reactive. În ciuda gradului ridicat de izomerizare a unei anhidride maleice, care atinge mai mult de 90%, pentru a obține rășini poliesterice cu o capacitate de reacție crescută, se utilizează acid fumaric mai scump.

Alți acizi cu două axe sau anhidride, cum ar fi acidul adipic și izoftalic sau anhidrida ftalică, sunt adesea la reactivul principal pentru schimbarea proprietăților finale ale rășinii și a numărului de legături duble.

Structura tipică a rășinii poliesterice este prezentată mai jos (în care R este o grupare alchil sau arii de modificare a acidului cu două axe sau a anhidridei):

Oh, despre CH3O OH 3 II II.11 I N N [O-C-C-O-CH2-O-C-CH \u003d CH-C-CH-CH2] NOH Datorită unei varietăți de proprietăți și rășini de poliester cu costuri reduse sunt utilizate pe scară largă pentru a obține diverse produse .

Tipurile de rășini de poliester nesaturate Varietatea proprietăților de rășini de poliester le face potrivite pentru utilizare în diferite câmpuri. Următoarele sunt caracteristicile scurte ale celor șapte tipuri specifice de rășini de poliester nesaturate.

- & nbsp- & nbsp-

Acest tip de rășini de poliester este obținut prin esterificarea propilenglicolului cu un amestec de anhidride ftalici și maleice. Raportul dintre anhidridele ftalice și maleice poate varia de la 2: 1 până la 1: 2. Rășina alchidă din poliester rezultată este amestecată cu un stiren într-un raport de 2: 1. Rășinile de acest tip au o gamă largă de aplicații: sunt utilizate pentru fabricarea de paleți, bărci, părți de duș, rafturi, piscine și rezervoare de apă.

2. rășini elastice de poliester

Dacă în loc de anhidrida ftalică, sunt utilizați acizii liniari cu două axe (de exemplu, adipină sau sebacing), atunci se formează o rășină poliesterică semnificativ mai elastică și moale nesaturată. Dietilena sau dipropilen glicolii folosite în loc de propilen glicol dau, de asemenea, elasticitate rășinilor.

Adăugarea unor astfel de rășini de poliestere la rășini rigide cu scop general reduce fragilitatea și simplifică prelucrarea. Se pot obține și rășini elastice la înlocuirea unei părți din anhidrida ftalică cu acizi monosocondari ai uleiului înalt, care creează grupuri flexibile la capetele lanțurilor polimerice. Astfel de rășini sunt adesea folosite pentru turnarea decorativă în industria mobilei și în fabricarea cadrelor pentru picturi. Pentru a face acest lucru, umpluturile de celuloză sunt introduse în rășini elastice (de exemplu, o coajă de piuliță cu pereți) și le-au aruncat sub formă de cauciuc siliconic. Reproducerea excelentă a firului de lemn poate fi realizată atunci când se utilizează forme de cauciuc siliconic, turnați direct pe firul original.

3. Rășini de poliester elastic Rășini de poliester de acest tip ocupă o poziție intermediară între rășini rigide cu scop general și elastic. Acestea sunt utilizate pentru fabricarea de produse rezistente la șocuri, cum ar fi bile, căști de protecție, garduri, piese de mașini și aeronave. Pentru a obține astfel de rășini, în loc de anhidridă ftalică, utilizați acidul izoflic. În primul rând, reacția acidului izoftalic cu glicol este obținută printr-o rășină poliesterică cu un număr scăzut acid. Apoi se adaugă anhidrida maleică și esterificarea continuă. Ca rezultat, lanțurile de poliester sunt obținute cu locația predominantă a fragmentelor nesaturate la capetele moleculelor sau între blocurile constând din polimer glicol-izoftalic. În acest tip de esterificare, anhidrida ftalică este semnificativ mai puțin eficientă în comparație cu acidul izoftalic, deoarece esterul de mono ftalicic este înclinat la transformarea opusă într-o angidru cu acele temperaturi ridicate care sunt utilizate în prepararea rășinilor de poliester cu greutate moleculară mare.

4. rășini de poliester cu o mică contracție

La turnarea cu poliester armat cu fibră de sticlă, diferența în contracție între rășină și fibră de sticlă duce la aspectul cochililor de pe suprafața produsului. Utilizarea rășinilor de poliestere cu o mică contracție slăbește acest efect și astfel produsele obținute nu necesită măcinare suplimentară înainte de pictura, ceea ce reprezintă un avantaj în fabricarea unor părți de mașini și aparate de uz casnic.

Rășinile de poliester cu o contracție mică includ componente termoplastice (polistiren sau metacrilat de polimetil), care sunt doar parțial dizolvate în compoziția inițială. La vindecare, însoțită de o schimbare în starea de fază a sistemului, se produce formarea de microfges compensând contracție obișnuită a rășinii polimerice.

5. Rășini de poliester rezistente la influențele atmosferice

Acest tip de rășini de poliester nu trebuie să devină galben atunci când sunt expuse la lumina soarelui, pentru care absorbanții radiației ultraviolete (UV) sunt introduse în compoziția sa. Stirenul poate fi înlocuit cu metacrilat de metil, dar numai parțial, pentru metacrilat de metil interacționează slab cu legături duble de acid fumaric, care face parte din rășina poliesterică. Rășinile de acest tip sunt utilizate în fabricarea de acoperiri, panouri exterioare și lumini de acoperiș.

6. Râuri din poliester rezistent chimic Grupările esterului sunt ușor hidrolizate de alcalin, ca urmare a cărora instabilitatea rășinilor de poliester la alcalin este dezavantajul lor principal.

Creșterea scheletului de carbon al glicolului original duce la o scădere a proporției legăturilor esențiale din rășină. Astfel, rășinile care conțin "bisglolkol" (produsul interacțiunii de bisfenol A cu oxid de propilenă) sau bisfenolul hidrogenat au, au un număr semnificativ mai mic de obligațiuni esențiale decât rășina cu scop general corespunzător. Astfel de rășini sunt utilizate în producerea de componente ale echipamentelor chimice: capace sau dulapuri de evacuare, reactoare chimice și containere, precum și conducte.

7. Rășini de poliester rezistente la foc

Produsele turnate și materialele plastice stratificate din rășini poliester armate din fibră de sticlă sunt un material combustibil, dar au o rată de combustie relativ scăzută. O creștere a rezistenței la rășină la aprindere și combustie se realizează atunci când este utilizată în locul unei angidride ftalice a acizilor de dioxid de halogenați, cum ar fi tetrafluoroptale,. Tetrabromfalive și "clorură" (produs de atașare hexaclorciclopentadienă la anhidrida maleică, care este, de asemenea, cunoscută sub numele de acid het). De asemenea, poate fi utilizat dibromneopentil glicol.

Creșterea suplimentară a rezistenței la incendiu se realizează prin introducerea diferiților inhibitori de combustie la rășină, cum ar fi esterii acidului fosforic și oxidul de antimoniu. Rășinile de poliester rezistente la foc sunt utilizate în producția de capace de evacuare, părți ale echipamentelor electrice, panouri de construcție, precum și pentru fabricarea cazurilor de anumite tipuri de nave navale.

Cele șapte tipuri de rășini de poliester nesaturate sunt utilizate în mod obișnuit în industrie. Cu toate acestea, există încă rășini de scop special. De exemplu, utilizarea triallisocianului în loc de stiren îmbunătățește semnificativ rezistența la căldură a rășinii. Înlocuirea stirenului pe mai puțin volatile Dialofulat sau Viniltoluolet, se poate reduce pierderile de monomeri în timpul procesării rășinii poliesterice. Rășini speciale pot fi obținute cu o întărire cu ufacitate, pentru care sunt introduși astfel de agenți de fotosensibilitate, cum ar fi benzoin sau eteri săi.

Producția de rășini poliesterice nesaturate este de obicei pentru producerea de rășini de poliester nesaturate, se utilizează procese periodice. Acest lucru se datorează unei varietăți de produse sursă necesare pentru obținerea diferitelor rășini, deoarece frecvența procesului permite o tranziție rapidă și ușoară la producerea altor rășini. Procesele continue sunt utilizate, de obicei, pentru producția de rășină generală cu scop multiplu.

Materialul structural preferat pentru fabricarea echipamentelor este oțelul rezistent la coroziune, datorită rezistenței sale chimice la rășini polimerice și alți reactivi utilizați în producția de rășini de poliester.

Deoarece ionii de fier și cupru inhibă polimerizarea radicală liberă a rășinilor de poliester, aceste materiale nu sunt utilizate pentru fabricarea reactoarelor. Atunci când sunt utilizate ca produsele inițiale ale materialelor care conțin halogen, sunt preferate reactoarele cu căptușeală din sticlă.

De obicei, glicolul este încărcat în reactor și apoi se adaugă anhidridele ftalici și maleice. De regulă, excesul de 5 - 10% de glicol de utilizare pentru a compensa pierderile cauzate de evaporare și reacții laterale. Înainte de agitare și încălzire, aerul din reactor este deplasat cu gaz inert. Prima etapă a reacției este formarea "semi-fug" - apare spontan la o temperatură relativ scăzută, după care masa de reacție este încălzită pentru a completa formarea eterului. Debitul gazului inert prin reactor poate fi crescut pentru a distrage apa generată în timpul reacției de condensare. Pentru îndepărtarea mai completă a apei din glicol returnat în reactor, este adesea folosit un schimbător de căldură încălzit.

În ultima etapă a esterificării, temperatura masei de reacție crește la 190 - 220 ° C. Temperatura mai mare favorizează izomerizarea lui Maleatov la Fumarats, dar, în același timp, provoacă reacții adverse pentru duble legături. Există o temperatură optimă la care fracția de fumarat atinge un maxim. Pentru o rășină cu scop general, acest lucru are loc la 210 ° C.

Pentru a controla gradul de esterificare, aciditatea și vâscozitatea masei de reacție sunt determinate și se ajunge la poliester pe realizarea valorilor necesare pompate în reactorul final.

În acest reactor, numărul necesar de stiren este deja localizat, iar rășina alchidă din poliester se dizolvă în ea în timp ce sosesc. Pentru a elimina orice procedee de polimerizare care pot apărea atunci când se poate adăuga o rășină alchide fierbinte cu o stiren, un inhibitor poate fi adăugat suplimentar la masa de reacție. Uneori, pentru a menține temperatura necesară, masa de reacție trebuie să fie răcită. După finalizarea procesului, conformitatea proprietăților masei de reacție a cerințelor tehnice. Un ciclu complet de producție durează 10-20 de ore. Metoda descrisă de producere a rășinilor poliesterice este adesea implementată ca un proces de topire. Topul reactivilor este încălzit până când convertirea ajunge la nivelul necesar. Într-o altă metodă, se utilizează o cantitate mică de solvent (toluen sau xilen) pentru a îndepărta apa eliberată în timpul eserierii sub formă de amestec azeotropic.

Solventul nu depășește 8% din întreaga masă de reacție; Acesta este separat de decantarea apei și returnat la reactor. După terminarea procesului de esterificare, solventul rămas este distilat de la amestecul de reacție mai întâi la presiunea atmosferică și apoi pentru îndepărtarea completă - sub vid. În esterificare, pot apărea unele reacții adverse. De exemplu, se poate produce un atașament al grupării hidroxil glicol la o legare dublă a unui fragment maleic sau fumarium cu formarea unui polimer ramificat. Sa stabilit că aproximativ 10 - 15% din legăturile duale ale unui polimer nesaturat sunt consumate pe reacțiile adverse.

Cel mai simplu proces continuu de producere a rășinilor de poliestere nesaturate este reacția unui amestec de anhidride maleice și ftalic cu oxid de propilenă.

Pentru a iniția această reacție în lanț, este necesar să aveți o cantitate mică de glicol. Deoarece reacția interacțiunii anhidridelor cu grupele epoxidice apare la temperaturi relativ scăzute, comunicarea duală a maleatului nu este izomerizată într-o configurație mai activă. Pentru a implementa această izomerizare necesară pentru o interacțiune ulterioară cu stirenul, polimerul rezultat trebuie să fie supus unei încălziri suplimentare.

Producția continuă de rășină poliesterică din anhidride și glicoli poate fi de asemenea efectuată într-o serie de reactoare încălzite cu agitator, pompând în mod consecvent rășina prin reactoare cu diferite moduri de temperatură.

Rășini de poliestere nesaturate nesaturate Rășini de poliester nesaturate sunt vindecate de introducerea inițiatorilor care servesc sursa radicalilor liberi și inițierea reacției în lanț a polimerizării.

Radicalii liberi pot fi formați din peroxid sau alți compuși instabili, cum ar fi compuși azo. Acești compuși pot fi deteriorați pentru fragmente radicale atunci când sunt încălzite sau expuse la emisiile ultraviolete sau la alte emisii de energie ridicată. De regulă, rășina poliesterică conține un inhibitor, care este, în esență, un catlificator al radicalilor liberi. Reacția de polimerizare cu introducerea inițiatorilor începe numai după ce efectul inhibitorilor este depășit. Această perioadă de inducție face posibilă amestecarea mecanică a inițiatorului de rășină conținând un generator cu agentul de armare și puneți-l în forma necesară pentru întărire înainte de începerea reacției de polimerizare. Inhibitorii de polimerizare buni sunt hidrochinonă și derivații săi, precum și halogenuri cuaternare de amoniu.

Majoritatea inițiatorilor peroxidanți atunci când intră în decomparumele de masă polimer relativ încet. Pentru a crește viteza descompunerii lor, sunt utilizate activatori (promotori). De fapt, activatorii sunt catalizatori pentru inițiatori.

Atât inițiatorul, cât și activatorul sunt compuși reactivi, a cărei interacțiune rapidă este însoțită de aprindere sau chiar o explozie. Acești compuși trebuie adăugați la rășină, convinși înainte de a adăuga al doilea la prima dizolvare a primului. Multe rășini conțin un activator predeterminat.

Comportamentul rășinii din poliester în timpul întăririi este determinat de raportul dintre efectele inhibitorului, inițiatorului și activatorului.

Substituenții din atomul de carbon etilen pot afecta capacitatea de reacție a legăturii duble. Efectul spațial se datorează faptului că grupările de volum scindează dublu legături și reduc posibilitatea celui de-al doilea grup de reacție să ia o poziție favorabilă pentru atac, reducând astfel reactivitatea întregului compus. Polaritatea este determinată de capacitatea unui grup de înlocuire pentru a atrage sau de a da electroni. Grupurile electronice (de exemplu, metil, fenil și halogen) fac o legătură dublă de electronegativ. Această acțiune se manifestă în stiren, viniltololat și stiren clorurat.

Încărcătoare electrice (de exemplu, vinil sau carbonil) fac o legătură dublă cu electropozitivă. Acest lucru se întâmplă în fragmente de acid fumaric în circuitele rășinii poliesterice. Polaritatea opusă a legăturii duble în stiren și fragmente fumărie ale rășinii alchidice contribuie la interacțiunea lor și la rășinile poliesterului. Stirenul monomeric, mai mobil decât lanțurile polimerice lungi ale unui poliester nesaturat, poate fi homopolimerizat. Se stabilește experimental că raportul molar de stiren și dublu legături de poliester 2: 1 este optim.

Inițiatori și activatori

Există o mare varietate de inițiator de sisteme - un inhibitor - un activator disponibil pentru utilizare în producția de rășini de poliester. De exemplu, o rășină cu scop general, inhibată de hidrochinonă poate fi foarte tratată atunci când se utilizează un astfel de inițiator de peroxid activ, ca peroxid de metil etil cetonă în combinație cu un dezactivator - naftend sau octiat de cobalt. Într-un alt caz, un inițiator semnificativ mai stabil este introdus pentru a vindeca o rășină poliesterică: terțorebenzoat. Acest lucru vă permite să umpleți compoziția poliesterică cu carbonat de calciu și fibră de sticlă zdrobită. Un astfel de inițiator care conține și compusul turnat este stabil la temperatura camerei timp de luni, dar poate fi vindecat timp de un minut cu apăsare la cald la o temperatură de 140 - 160 ° C.

Alegerea unui inițiator adecvat și a cantității sale depinde de tipul de rășină și de temperatura întăririi sale, de la timpul necesar întregului proces și de timpul gelificării. Deoarece niciunul dintre inițiatorii disponibili nu îndeplinește, de obicei, toate cerințele necesare, este folosit pentru a obține cele mai bune rezultate utilizând diferite combinații de inițiatori și inițiatori cu activatori.

Cu întărirea termică a rășinilor poliesterice, inițiatorul cel mai frecvent utilizat este benzoil peroxid (BP), care este extrem de eficient și ușor de utilizat. Este ușor solubil în stiren, poate fi depozitat pentru o lungă perioadă de timp fără pierderi de activitate, stabil la temperatura camerei și ușor de descompus la temperaturi ridicate. În plus, BP provoacă un vârf de temperatură ridicată de temperatură exotermă, care contribuie la întărirea completă a rășinii. Cantitatea de BP administrată în rășină variază de la 0,5 la 2% în funcție de tipul de rășină și de monomerul utilizat. Când se utilizează BP sub formă de pastă (de obicei într-un amestec cu un fosfat de trictipil 50%), cantitatea inițiatorului a introdus ușor crește (~ 1 - 3%).

Uneori este de dorit (sau chiar necesar) pentru a efectua procesul de întărire a rășinii de la început până la capăt la temperaturi scăzute, astfel încât căldura eliberată în timpul polimerizării este disipată. Acest lucru este deosebit de important atunci când formarea umedă a materialelor plastice stratificate atunci când utilizarea încălzirii este dificilă. În astfel de cazuri, peroxidul de metil ketonă (PMEK) este de obicei utilizat ca inițiator. Deși utilizarea PMEK nu duce la o înrădăcinare completă a rășinii la temperatura camerei, adăugând un activator. (De exemplu, coafarea de naftenat) duce la gelare și o respingere aproape completă a rășinii pentru o perioadă scurtă de timp.

Subiect 3. Rășini bazate pe diete complexe

Vinyl carboxilic

Rășinile bazate pe diesterii complexi ai acizilor de vinil carboxilic sunt polimeri termoizperați, a cărei catenă principală este esterificată prin resturile de hidroxil termic, R, acrilic (I: R \u003d H) sau metacril (II: R \u003d CH3): -O- c-r \u003d CH2. Lanțul principal al macromoleculelor acestor rășini este epoxidic, poliester, poliuretan sau alte segmente și materiale aproape valoroase sunt obținute pe baza rășinilor epoxidice.

Deși diverse DVK a fost obținut în cantități de laborator de la sfârșitul anilor '50, producția industrială a acestor rășini a fost stabilită numai în 1965. Shell Kemikal sub marca "Rășini epogonyl". Aceste rășini au fost identificate ca epoxidacrilați și au o rezistență chimică excelentă, superioară rezistenței celor mai bune rășini de poliester (pentru acea vreme).

În 1966, Dow Kemikal a lansat rășina "Derakan", care este o diester complicată de acizi de vinil carboxilic, precum și o serie de rășini similare destinate acoperirilor. În 1977, firmele interplastice și Reichhold Kemikal au început producția de DVK numită "Corecin" și "Corrode"

respectiv.

Caracteristicile rășinii

Rășinile pot fi utilizate ca în formă pură (adică fără diluant) și într-un amestec cu alte ingrediente. În acest din urmă caz, rășina poate conține un comonomer care conține vinil reactiv (stiren, viniltoluolet, triacrilat de trei metilolpropane) sau un "diluant" non-reactiv (metil etil cetonă, toluen). De regulă, rășina bazată pe esteri ai acidului metacrilic conține stiren și utilizat în producția de materiale plastice din fibră de sticlă armată chimic (CCMS). Rășinile - derivatele - acidul acrilic sunt furnizate nediluat, iar agenții răniți corespunzători sunt administrați direct la primirea de acoperiri și vopsele tipografice cu acțiunea radiației UV.

Proprietățile fizice și câmpurile de utilizare a DVK depind de tipul de grupări terminale (metacril sau acrilic), pe numărul și tipul de agenți răniți, precum și pe natura și greutatea moleculară a blocurilor care alcătuiesc lanțul principal din macromoleculele rășinii. Ca rezultat al întăririi, Stiren - conținând DVKM-II dobândește o rezistență ridicată la efectele acizilor, bazelor și solvenților. Derivații de acid acrilic sunt mai sensibili la hidroliză comparativ cu derivații de acid metacrilic și, prin urmare, ele nu sunt de obicei utilizate în fabricarea de materiale rezistente chimic. Datorită reactivității ridicate, aceste rășini sunt preferabile pentru a construi metoda de radiație.

Substanțe rezistente la DVK - Solid sau Waxy. Prin urmare, pentru a se asigura că este necesar pentru procesarea vâscozității și creșterea reactivității acestora, atât diluanții reactivi, cât și cei inertici sunt introduși în compoziție.

Partea principală a macromoleculelor DVK constă din blocuri oligomerice epoxidice de greutate moleculară diferită. Cu cât este mai mare greutatea moleculară a unor astfel de blocuri, cu atât este mai mare rezistența și elasticitatea rășinii, dar sub rezistența la căldură și rezistența la efectele solvenților.

În comparație cu poliesterii complexi, DVK se caracterizează prin întreținerea mai mică a grupărilor esterice și a fragmentelor de vinil. Aceasta duce la o creștere a stabilității acestor rășini la hidroliză, precum și la o scădere a temperaturii de vârf a exotermei. Rășină de contracție în timpul tratării scade. Pe lângă poliesterii complexi, DVK are o perioadă limitată de valabilitate, care este asigurată de introducerea inhibitorilor de polimerizare ("capcane" de radicali liberi) în timpul producției de rășină.

Fabricarea rășinii.

DVK este obținut prin interacțiunea dintre acizii metacrilici sau acrilici cu rășină epoxidică oligomerică. Acid reacția de atașare la epoxid (esterificare) este exotermă. Ca urmare a acestei reacții, se formează grupări hidroxil libere pe unitatea oligomerică, dar nu apare formarea de subproduse (așa cum, de exemplu, în timpul poltificării, când se formează apă). După capătul reacției sau în timpul curgerii sale în amestecul de reacție, se adaugă diluanți adecvați sau inhibitori de polimerizare.

Rășinile epoxidice care sunt utilizate pentru producerea de DVK pot fi bazate pe Bisfenole A (în cazul DVK-ului cu scop general și rezistent la căldură), pe fragmente fenol-novolac (DVK rezistent la căldură), precum și pe derivatul tetrabrum al BISFHENOL A (DVK rezistent la incendiu). Când se obține DVK cu grupări acrilice la capete, blocurile epoxidice oligomerice pe baza bisfenolului A. sunt de obicei utilizate ca polimer al lanțului principal.

Întărire

DVK, similar cu rășinile poliesterice nesaturate, conțin legături duble, care reacționează cu formarea cusăturii intermoleculare. Acest proces apare în prezența radicalilor liberi, care sunt formați ca rezultat al transformărilor chimice, termice sau de radiații. Procesul de întărire care curge printr-un mecanism de radical liber include etapele de inițiere (perioada de inducție), creșterea și ruperea lanțului. Inițierea stadiului, limitând viteza procesului, în timpul căreia inițiatorul suprimă acțiunea inhibitorilor de polimerizare. Aceasta duce la o reacție în dublu legăturile de vinil eter, care face parte din macromolecule, și sorent.

Turnarea produselor semifabricate (Prepregs) bazate pe DVK pentru turnarea volumetrică sau pentru materiale plastice sunt utilizate cu apăsarea directă a fitingurilor pentru țevi, aparate de uz casnic, rotor, pompe și piese auto. De obicei, aceste prepreguri conțin aproximativ fracțiuni de masă egale de rășină, fibră de sticlă zdrobită și umpluturi. Acestea includ, de asemenea, inițiator "ascuns", pigmenți, lubrifianți anti-adezivi și agenți de îngroșare.

Subiect 4. Rășini polubutadiene

Rășinile polubutadiene sunt greutatea moleculară ridicată, rășini termorezistente de hidrocarburi. Acestea au proprietăți electrice excelente, rezistență chimică semnificativă, stabilitate termică suficient de ridicată, au o absorbție cu umiditate scăzută și sunt ușor vindecate în prezența inițiatorilor de peroxid. Acestea pot fi utilizate pentru reciclare prin turnare directă și prin injecție, turnare prin injecție, metodă de ieșire umedă sub formă de plastic stratificat și pentru prepararea prepregelor. Datorită faptului că există mulți derivați din polibutadienă, domeniul de aplicare al acestor polimeri este extins: sunt utilizați ca modificatori ai altor rășini, pentru fabricarea acoperirilor, a adezivilor și a compușilor de umplere electrică electrică.

Rășinile de polibutadienă au fost obținute în jurul anului 1955 și utilizate în compușii de tip "Bud" din laboratoarele "INJI". Rășina, care a fost aplicată în acești compuși, a constat dintr-o cantitate mare de 1,2-polibutadienă lichidă, un anumit număr de copolimeri ButadieSestrol și aducte ale acestor două rășini. De atunci, produse similare produc Richardson și litiu. În 1968, sub marca "Gisil" a început să producă polibutadienă cu un conținut ridicat de legături duble și o cantitate mică de grupuri de izocianat la capetele macromoleculei. Acesta a introdus un anumit număr de inițiator de peroxidant.

Această rășină este acum produsă de Diananiam și Nippon Soyuz sub denumirea comercială "Nisso-RV". Această rășină este o polibutadienă lider astactică cu o greutate moleculară de 1000 - 4000, aproximativ 90% din duble legături care sunt amplasate în lanțurile laterale (grupări de vinil).

Există trei tipuri de rășină:

tipul B nu conține grupe funcționale finale; Tipul G conține grupări hidroxil și grupări de tip C - carboxil la ambele capete de macromolecule. Alte rășini de polibutadienă sunt acum produse sub numele de "Ricon" de către compania "Colorado Kemikal Speshialtiz". Rășinile "Dimenit" sunt un amestec de 1,2- și 1,4-polibuta-dnen (DN-702, Pd-503 DNenits sau amestecuri cu monomeri-co-reactivi, cum ar fi viniltoluol (RM-520, RM-503 ) sau oligomerul stirebutadiene (PDPD-753).

Tipurile industriale de rășini de polibutadienă sunt, de obicei, un amestec de greutate moleculară mică 1,2- și 1,4-polibutadienă. Acești izomeri se disting prin furnizarea Centrului de reacție care participă la polimerizare. 1,2-polibutadienă, în care duble legături sunt amplasate în lanțuri laterale, mai reactive decât 1,4-polimeri, unde dublu legături sunt în lanțul principal. Prin urmare, rășinile cu un conținut mare de 1,2-polibutadienă sunt întărite mai repede și mai ușor, iar rășinile cu o fracțiune semnificativă din polimerul 1,4 sunt de obicei utilizați pentru a obține materiale foarte elastice.

Pentru ca rășina de 1,2-polibutadienă (PBD) să fie mai convenabilă procesării în materiale compozite, acesta trebuie obținut cu o greutate moleculară mare și distribuție îngustă a greutății moleculare (mm). Pentru a crește reactivitatea rășinii la diferite transformări chimice, grupele funcționale de capăt (de exemplu, hidroxil, carboxil sau izocianat) sunt introduse în macromoleculele sale și amestecuri conținând polibutadienă și monomeri reactivi, cum ar fi stiren și viniltoluolet. Grupările hidroxilului de capăt permit reacții cu poliuretane și grupări carboxil cu grupări epoxidice. PBB conținând grupuri de izocianat de izocianat sunt utilizate în principal pentru a obține umpluturi electrice izolatoare.

Cu un conținut ridicat de grupări de vinil (peste 85%), rășinile de polibutadienă sunt ușor vindecate în prezența inițiatorilor de peroxid. Grupurile funcționale capăt reactive vă permit să măriți greutatea moleculară a rășinii înainte de întărire. O creștere a MM determină o scădere a curgerii rășinii la coasere, ceea ce determină gelatinizarea și aspectul unor structuri rigide de polimer.

Ca rezultat, un timp tehnologic mai convenabil al rășinii de reciclare este, de asemenea, realizat în reactor. Etapa de creștere a lanțului poate fi monitorizată (în timp) pentru a obține polimeri cu proprietăți diferite: de la lichide foarte vâscoase până la solide cu mm înalt. Abilitatea de a crește lanțul este baza pentru utilizarea pe scară largă a rășinilor polibutadiene în prepararea compozițiilor de presă, a acoperirilor, a adezivilor, a compușilor de umplere electrică electrică și a materialelor plastice stratificate termorezistente. Următorii derivați de polibutadienă pot fi utilizați atât ca modificatori pentru alte rășini, cât și la primirea materialelor plastice speciale stratificate

- & nbsp- & nbsp-

Rășină de întărire Similitudinea procesului de întărire a rășinilor de polibutadienă cu întărirea polimerilor poliezi bine-cunoscuți atunci când utilizați inițiatorii de peroxid îi face extrem de utilă pentru tehnologia materialelor compozite.

Curățarea polimerului trece prin trei etape: gelificare cu temperatură scăzută, întărirea la temperaturi ridicate și ciclismul termic. La temperaturi scăzute există o creștere a greutății moleculare și a vâscozității rășinii.

Acest lucru poate provoca gelificare și începutul vindecării. Încurajarea temperaturii ridicate începe la o temperatură de 121 ° C, în timp ce reacțiile sunt predominante prin duble legături de grupări de vinil. În această etapă a procesului se formează produse solide. Ciclizarea termică începe la o temperatură de ~ 232 ° C, iar fragmentele nesaturate rămase ale substratului polimeric reacționează la formarea rețelei de densitate.

Mai jos sunt datele tipice ale modului de procesare prepreg:

Temperatură de turnare, ° С

Presiune, MPa.

Ciclul curent la 77 ° C pentru grosimea plasticului stratificat 3,2 mm, min |

Perioada după întărire ................... Nici o structură și proprietăți chimice, rășinile polibutadiene au proprietăți electrice excelente și rezistență chimică. Conținutul ridicat de componente hidrocarbonate și conținutul minim de legături aromatice sunt cauza valorilor scăzute ale constantei dielectrice și a coeficientului de atenuare, precum și rezistența chimică excelentă. Un mic conținut de fragmente aromatice explică rezistență ridicată la săpare, precum și rezistența la formarea de urme conductive.

Aceste proprietăți ale rășinilor polibutadiene, similare cu comportamentul polietilenului, sunt asociate cu stabilitatea acestor polimeri. Pentru formarea de carbon în piroliză sub acțiunea de înaltă tensiune. Absența legăturilor esențiale care fac poliesterii vulnerabile la efectele acizilor și bazelor explică hidrofobicitatea, precum și stabilitatea rășinilor polibutadiene la acțiunea acizilor și alcalii.

Utilizarea km bazată pe PBD datorită combinației unice de proprietăți electrice excelente cu rezistența chimică a CBS bazată pe PBD a fost utilizată cu succes în proiectarea corectă a antenelor radar la bord. Pentru a lucra în banda de frecvență care depășește K-Interval (10,9 - 36,0 GHz), s-au utilizat fibre de fibre epoxidic armate, care sunt în mod necorespunzător, care îndeplinesc acest scop datorită valorilor ridicate ale constantei dielectrice (4,5 - 5,0).

Acest lucru devine clar dacă luăm în considerare faptul că grosimea peretelui de răsturnare, după cum rezultă din egalitatea de mai jos, este funcția constantă dielectrică și a lungimii de undă de lucru:

n 0 d \u003d, 2 (păcatul 2) 0,5 unde d este grosimea peretelui de corectare a antenei; P este un număr întreg 0 (n \u003d 0 pentru un perete subțire, p-1 pentru grosimea peretelui egal cu lungimea jumătateului); 0 - lungimea de undă în spațiul liber; - constanta dielectrică; - unghiu de incidenta.

Deoarece grosimea peretelui de răsturnare ar trebui să fie direct proporțională cu lungimea de undă activă, dar invers proporțională cu constanta dielectrică, atunci combinația la care frecvența este în creștere simultan și materialul compozit cu o constantă dielectrică ridicată, creează o problemă a inconsecvenței grosimii peretelui atunci când se utilizează valuri mai lungi.

Este evident că, dacă lungimea de undă scade simultan și permeabilitatea dielectrică a materialului crește, atunci apare posibilitatea reducerii grosimii pereților de răsturnare. Cu toate acestea, utilizarea pereților subțiri duce la o problemă asociată cu distrugerea lor de la șocuri, care pot accelera cu o eroziune de suprafață gravă de structuri stratificate subțiri.

O altă problemă care rezultă din utilizarea materialelor cu proprietăți dielectrice mai mari este posibile abateri ale grosimii peretelui de răsturnare, ceea ce duce la creșterea costului producției sau la utilizarea materialelor suplimentare pentru a furniza o grosime exactă "electrică". Atunci când se utilizează antene pe aeronave și nave la km, din care sunt fabricate zâne, se fac cerințe suplimentare: ele trebuie să aibă proprietăți stabile într-o gamă largă de temperaturi și în condiții de umiditate ridicată. Cerințe stricte pentru materialele asociate cu valorile ridicate ale frecvențelor de lucru și condițiile complexe de mediu nu sunt ușor de îndeplinit prin utilizarea materialelor compozite convenționale. Cu toate acestea, aceste cerințe pot fi implementate mai complete atunci când se utilizează materiale de polibutadienă.

La primirea prepregelor, rășina de întărire se desfășoară în prezența unui inițiator de peroxid. În ciuda excelenței de procesare a acestui km și simplitatea vindecării, care este completată într-o singură etapă în 2 ore la 177 ° C, proprietăți mecanice scăzute în direcția transversală o limitează ca material structural. Acest dezavantaj poate fi asociat cu o densitate mare de cusături intermoleculare, ceea ce duce nu numai la fragilitate, ci și la o adeziune scăzută a legării la fibrele de carbon.

La obținerea materialelor plastice stratificate din polibutadienă în scopuri structurale, se utilizează diferite fibre de armare: sticlă, cuarț și aramid (Kevlar-49). Compozitele armate de fibră "Kevlar-49" cu o fracțiune de volum de 60% sunt adecvate pentru fabricarea de derangers de antene radar. Pentru a crește unii indicatori mecanici ai materialului, în special rezistența la tracțiune în direcția transversală și în timpul schimbării intermediare, proprietățile adezive și umectabilitatea fibrei Kevlar-49 trebuie îmbunătățite.

O cerință suplimentară la utilizarea acestor materiale pentru fabricarea antenelor radar de răsturnare este o absorbție cu umiditate scăzută.

Depozitare Rășinile polubutadiene nu necesită condiții speciale de depozitare comparativ cu solvenții organici, ușor de încălzit, asociat, ușor inflamabili, cum ar fi heptan sau toluen. Când sunt depozitate la temperaturi 0, 20 sau 35 ° C timp de 10 săptămâni, modificările sau soluțiile de vâscozitate vizibile sunt notabile. Cu toate acestea, ar trebui să evitați depozitarea mai lungă la temperaturi mai mari de 35 ° C datorită înclinării soluției la gelare.

Rășinile epoxidice Rășinile epoxidice sunt unul dintre cele mai bune tipuri de lianți pentru un număr mare de compozite fibroase, care se explică din următoarele motive:

Aderență bună la un număr mare de materiale de umplutură, consolidarea componentelor și substraturilor;

O varietate de rășini epoxidice disponibile și agenți de întărire, permițând obținerea după metrarea materialelor cu o combinație largă de proprietăți, satisfăcând diferite cerințe de tehnologie;

Lipsa eliberării apei sau a oricăror substanțe volatile în timpul fenomenelor chimice și mici în scădere în timpul întăririi;

Rezistența chimică și proprietățile bune de izolare electrică.

Componenta principală a lianților epoxiici este un amestec de produse oligomerice cu grupări epoxidice în legăturile terminale (rășini epoxidice).

Ei primesc:

interacțiunea epiclorhidrină cu dioxidul (mai puțin frecvent policomi) alcooli sau fenoli cu formarea de oxitrii diglighcid CH2-CH2CIC + HO-R-OH CH2-CH2-sau - (- O-CH2-CH (OH) -CH2- O-RO O) -O-CH2-CH2CI / O sau CH2-CH2CI + H2N-C6H4-NH2 \\ / O sau CH2-CH2CICI + HO-C6H4-C (CH3) 2-C6H4- Oh Bisfenol A / O este cea mai frecventă rășină obținută din produsele policlorenzate de epiclorhidrină și difenilolpropan (bisfenol A) (ED) sau epiclorhidrină și metilolfenol (rășini epoxifenol EF, EN). Recent, sunt utilizate rășini din epiclorhidrină și anilină (rășină), diaminodifenilmetan (EMDA).

Aplicație Rășinile epoxidice sunt utilizate la obținerea diferitelor materiale compozite și a pieselor structurale. Acestea sunt, de asemenea, utilizate ca compuși de încapsulare și etanșare, pulberi de presă și pentru fabricarea de adezivi.

Rășinile epoxidice sunt foarte rezistente la efectele acizilor, alcalii și umidității, nu sunt deformate atunci când sunt încălzite la o temperatură ridicată, au o contracție scăzută și o rezistență voluminoasă specifică. Rășinile epoxidice pot fi utilizate nu numai pentru a proteja materialele din acțiunea mediului, ci și pentru piesele de conectare adezive. În industria electronică, de exemplu, rășinile epoxidice sunt utilizate pentru modulele sudate cu Encapapo, umpleți înfășurările transformatoarelor și motoarelor, precum și pentru etanșarea îmbinărilor cu cabluri electrice.

De la cel de-al doilea război mondial, rășinile epoxidice sunt utilizate pentru a face echipamente (de exemplu, matrițe utilizate pentru ștanțare sau modele în fabricarea pieselor). Plăcile de armare sub formă de particule sau fibre sunt ușor introduse în rășină, reducând costurile sale și creșterea stabilității dimensiunii. Posibilitatea de a înlocui metalele de rășinile epoxidice se datorează celor doi factori: eficiență în producție și viteză (fără costuri mari de materiale). În plus, aceste rășini păstrează bine forma și dimensiunile, au proprietăți mecanice ridicate și o contracție scăzută, ceea ce vă permite să faceți părți cu toleranțe mici de la ele.

Turnarea compușilor de turnare epoxidă (amestecuri de rășină pulverizate, parțial vindecate care dobândesc fluiditate în timpul încălzirii) sunt utilizate pentru producerea tuturor speciilor de piese structurale. Amplasarea și substanțele de armare sunt ușor introduse în rășini epoxidice, formând o masă de turnare. Rășinile epoxidice asigură o contracție scăzută, o bună aderență cu materiale de umplutură și substanțe de armare, stabilitate chimică, proprietăți reologice bune.

Legarea din toate materialele polimerice cunoscute Rășinile epoxidice au cea mai mare rezistență a aderenței. Ele sunt folosite pentru a impregna setul de substraturi, dând în același timp contracția minimă. Prin urmare, aceste rășini pot fi utilizate pentru a conecta multe materiale eterogene. În plus, ele pot fi vindecate la temperaturi diferite și la viteze diferite, care sunt foarte importante în eliberarea industrială a adezivilor.

Fabricarea kilogramelor de înfășurare și sub formă de materiale plastice stratificate este una dintre cele mai importante aplicații de rășină epoxidică sau legare - aceasta este obținerea compozitelor plastice stratificate și a fibrelor pentru fabricarea pieselor structurale. Astfel de detalii sunt utilizate în diferite industrii, inclusiv în construcția aeronavelor, în spațiu și echipament militar. Materialele plastice stratificate sunt, de asemenea, utilizate în industria electronică pentru fabricarea plăcilor de circuite imprimate. În industria chimică și petrochimică, containerele și țevile fabricate din compozite epoxidice sunt utilizate pe scară largă.

Rășinile epoxioase pot fi utilizate în diferite procese: cu o înfășurare umedă a fibrei sau "umede" de materiale plastice stratificate, cu o strat de înfășurare uscată sau de așezare, cu impregnare preliminară a finilor de fibre, țesuturi sau benzi (sub formă de prepreguri) . În general, rășinile epoxidice sunt mai scumpe decât cele mai multe rășini, dar proprietățile excelente de performanță fac adesea utilizarea lor în cele mai profitabile.

Curățarea aminelor de rășină Majoritatea covârșitoare a oligomerilor epoxiști sunt fie lichide vâscoase, fie solide de topire scăzută, bine solubilă în cetone, eter, toluen.

Întăritorii oligomerilor epoxiici prin mecanismul de acțiune sunt împărțiți în două grupuri mari:

Întăritorii de reticulare conțin grupe funcționale, interacționează chimic cu grupările funcționale ale oligomerului epoxidic;

Acțiunile catalitice Înălțimea provoacă formarea unei structuri spațiale prin polimerizarea grupărilor epoxidice.

Întăritorii de reticulare conțin în molecule amino, carboxil, anhidridă, izocianat, hidroxil și alte grupuri.

Întăritorii de tip aminic sunt utilizați pentru întărirea în zona temperaturilor de funcționare de 0-150 ° C. Aminele alifatice sunt utilizate pe scară largă 1,6-hexametilendiamină și polietilenă polietilenă cu formula generală H2N (CH2CH2NH), CH2CH2NH2, unde n \u003d 1-4, care are o activitate ridicată chiar la o temperatură de 20 ° C.

Ca amine aromatice, se utilizează M-fenilendiamină, 4,4 "dyaminodifenilmetan, 4,4" -diamineofenililsulfone. Aminele aromatice sunt mai puțin active decât alifatice, iar întărirea acestora se efectuează la temperaturi de 150 ° C și mai mare.

Ditiaceamina este folosită pe scară largă ca un întăritor al tipului de amină.

Diciandiamina practic nu reacționează cu oligomerii epoxiși la temperatura camerei, ci le vindecă rapid la temperaturi ridicate (150 ° C și mai mari).

Pentru o reticulare completă a rășinii epoxidice, raportul dintre cantitatea de atomi de hidrogen din grupările amino acumulator și numărul de grupări epoxidice din rășină trebuie să fie 1: 1. Reacția dintre aminele alifatice și grupele epoxidice are loc la temperatura camerei. În cazul utilizării aminelor aromatice dure, este necesară încălzirea. Legătura chimică dintre atomii de carbon și azot care rezultă din "reticularea" rășinii aminei este rezistentă la acțiunea celor mai anorganici acizi și alcalii. Cu toate acestea, la efectele acizilor organici, această relație este mai puțin stabilă decât legăturile intermoleculare formate de întăritorii altor clase. În plus, proprietățile izolatoare electrice ale rășinilor epoxidice "amino-cocate" nu sunt la fel de bune ca și cum sunt utilizați alți agenți de întărire. Se poate datora polarității grupărilor hidroxil formate în timpul întăririi.

Întăritorii izocianat reacționează cu ușurință cu grupe hidroxil de oligomeri epoxiși chiar și pe frig (\u003d 20 ° C). La temperaturi ridicate de întărire (180-200 ° C), o reacție este o reacție a unei grupări izocianat cu epoxid pentru a forma un ciclu de oxazolidonă. Asocianații sunt utilizați ca izocianați și hexami-thilendiisocianat și prepolimerii pe baza lor cu grupuri de izocianat de capăt.

Pentru vindecarea oligomerilor epoxiști, sunt utilizate pe scară largă oligomeri de fenol-formaldehidă atât pentru tipurile de Newmarium cât și cele rezolvate. Novolaki vindecă oligomerii epoxiici prin reacția hidroxilului fenolic cu grupări epoxidice la 150-180 ° C și în prezența catalizatorilor (amine terțiare) - la 80 ° C. În cazul rezolvărilor, grupările hidroximetil de rezolvari răspund la grupele secundare ale oligomerilor epoxiici și, în plus, ciclurile aromatice ale oligomerilor epoxiști pot fi alchil.

Polimerizarea catalitică catalitică catalitică a grupărilor epoxidice asupra mecanismelor cationice și anionice.

Polimerizarea cationică este inițiată de acizii Lewis - BF3, BF30 (C2H5) 2, SNCL4, etc.

Polimerizarea anionică este inițiată de hidroxizi și alcoolate de metal alcaline, precum și amine terțiare, cum ar fi trietanolamină și 2,4,6-tris (dimetilaminometil) fenol.

Atunci când polimerizarea anionică în prezența aminelor terțiare, centrul activ este format în timpul reacției articulare a aminei, centrul epoxidic și alcoolul conform schemei de amine terțiare alifatice sunt de obicei întăritori de întărire la rece. Recent, ca întăritori, cum ar fi bazele Lewis, imidazoli (în special, 2-etil-4-metilimidazol), care dau polimerilor creșterea rezistenței la căldură în timpul depozitării întăritorilor de amină, de obicei, nu apar probleme speciale. Cu toate acestea, ele pot provoca iritarea pielii la unii oameni, în legătură cu care necesită o circulație atentă.

Acizii de rășină de rășină a acizilor de rășină ca întăritori de acid Cea mai mare aplicare a fost găsită aldehide ciclice ale acizilor carboxilici, cum ar fi ftalal, malein, precum și tmillite (TMA), piromellit (PMA), anhidridă de acid benzofenintetracarboxilic (ABTC) cu ajutorul acidului carboxilic Anhidridele sunt efectuate la 120-180 ° C.

Depozitarea acestor întăriri necesită o atenție deosebită pentru a preveni descompunerea lor sub acțiunea umidității aeriene. Pentru a asigura o întărire completă, reacția duce atunci când este încălzită. Adesea, pentru a accelera procesul de întărire, care merge extrem de încet, este introdusă o cantitate mică de accelerator. Există, de asemenea, întăriri de anhidride care reacționează cu o rășină atunci când sunt încălzite peste 200 ° C. Acidul anhidridelor interacționează cu rășinile epoxidice cu formarea esterilor. Pentru ca această reacție să aibă loc, este necesară dezvăluirea ciclului de anhidridă. O cantitate mică de substanțe care conțin proton (de exemplu, acizi, alcooli, fenoli și apă) sau bazele Lewis contribuie la deschiderea inelului.

Grupul esterului de vindecare rezultat este rezistent la acțiunea organică și a unor acizi anorganici, dar este distrusă de alcalii. Materialele obținute au o stabilitate termică mai mare și proprietăți de izolare electrică mai bună decât utilizarea întăritorilor aminei.

Carcasa catalitică a acidului Lewis este doar unul dintre acizii Lewis - borul este utilizat pe scară largă ca întăritor de rășini epoxidice. Atunci când într-o cantitate mică până la rășină epoxidică pură, acest întăritor acționează ca un catalizator de homopolmerium cationic pentru rășină pentru a forma un poliester simplu. Borul trifluorian cauzează un foarte rapid, care curge în câteva minute, polimerizarea exotermă. Prin urmare, atunci când o cantitate mare de rășină este vindecată pentru a menține la temperatura solului, aceasta necesită blocarea acesteia pe o tehnologie specială. Când este conectat la monoetilamin (MEA), pentru a forma un complex BF3-MEA, o trifluoridă este transformată la temperatura camerei într-un agent de vindecare latentă. La temperaturi de peste 90 ° C, devine rășină epoxidică activă și rapidă, însoțită de o ieșire de căldură controlată. La primirea prepregelor, care sunt adesea stocate timp de câteva săptămâni înainte de prelucrare, utilizarea unui întăritor latent este absolut necesară.

Rășinile epoxidice care conțin complexul BF3-ME sunt utilizate pe scară largă pentru etanșare, în fabricarea produselor plastice și a produselor plastice și înfășurate.

Unele restricții sunt instabilitatea detectată a prepregurilor și a compozițiilor curabile care conțin VG3MEA, la acțiunea umidității.

Acceleratoarele acceleratoare sunt adăugate la amestecuri de rășină și întăritor pentru a accelera reacția dintre ele. Acestea sunt injectate în cantități mici nonstihiometrice, care sunt selectate empiric, ghidate de proprietățile materialului obținut. Unele dintre aminele terțiare - catalizatorii de întărire - pot fi, de asemenea, acceleratoare pentru o serie de sisteme. Cele mai frecvent utilizate pentru a crește ratele de întărire a rășinilor epoxidice ale anhidridelor acide. OKTANAT TIN este utilizat în acest scop, care este Lewis Acid. În unele cazuri, vă permite să vindecați la temperatura camerei.

Cetrența rășini epoxi pot fi făcute unele generalizări referitoare la legătura dintre structura chimică și proprietățile rășinilor epoxidice întărite:

Cu cât inelele aromatice sunt mai mari parte a rășinii epoxidice, cu atât este mai mare stabilitatea termică și rezistența chimică;

Atunci când se utilizează întăriri ale seriei aromatice, se formează mai multe materiale mai rigide și durabile decât în \u200b\u200bcazul agenților alifatici, rigiditatea crescută a unor astfel de sisteme reduce mobilitatea moleculară și astfel face ca interacțiunea dintre grupele de reacție și să se vindece în acest caz la temperaturi ridicate;

Reducerea densității "cusăturii" intermoleculară poate duce la o creștere a rezistenței materialului, datorită creșterii alunegiunii discontinue;

Reducerea densității "cusăturii" poate duce, de asemenea, la o scădere a contracției rășinii în timpul întăririi;

O creștere a densității "cusăturii" duce la o creștere a rezistenței chimice a materialului vindecat;

Creșterea densității "cusăturii" duce la o creștere a temperaturii distrugerii termice (și a temperaturii TC), dar prea mare densitatea "încrucișurilor"

reduce deformarea distrugerii (o fragilitate crescută);

Atunci când fragmentele aromatice sunt înlocuite cu molecule alifatice sau cicloalifatice, care nu sunt însoțite de o schimbare a numărului de "încrucișări" în sistem, elasticitate și alungire a creșterii rășinii vindecate;

Caracteristicile rășinilor epoxidice a vindecat anhidridele acide, mai bine atunci când funcționează într-un mediu acid decât în \u200b\u200balcalină.

Datorită faptului că rășinile epoxiști sunt materiale viscoelastice, proprietățile lor depind atât de durata temperaturii, cât și de durata testului (viteză, frecvență).

Proprietățile rășinilor epoxidice vindecate de moduri speciale.

Atunci când se utilizează sisteme epoxidice specifice, trebuie luate în considerare unele restricții. De exemplu, în cazul fabricării pieselor mari, incomode pentru încălzirea și părțile cu pereți groși, în cazul în care tensiunile termice trebuie să fie o utilizare necorespunzătoare a sistemelor care necesită o întărire la temperaturi ridicate. În aceste cazuri, se utilizează sisteme cu întăriri cu temperatură scăzută. Astfel de compoziții includ rășini epoxidice, prelevate sub acțiunea aminei alifatice. Tratarea unor astfel de compoziții la temperatura camerei duce la prepararea materialelor cu proprietăți excelente, chiar mai mult îmbunătățite cu încălzire slabă. Desigur, aceste rășini nu pot fi folosite la temperaturi ridicate.

Oligomerii și polimerii epoxiici sunt utilizați în diferite domenii de tehnologie datorită combinației de succes a tehnologiei simple de procesare cu indicatori fizici și mecanici ridicați, rezistență la căldură, aderență la diferite materiale, durabilitate la diverse medii și capacitatea de a vindeca la presiunea atmosferică cu o presiune atmosferică cu a contracție mică. Deci, ele sunt utilizate pe scară largă în producția de materiale structurale de înaltă rezistență, în tehnologie de rachetă și spațiu, aviație, construcții navale, inginerie mecanică, inginerie electrică, electronică, realizare a instrumentului.

Oligomerii și polimerii epoxiici sunt utilizați pe scară largă ca matrice pentru producerea de ardere de carbon caracterizată printr-o combinație de rezistență ridicată și rigiditate cu densitate scăzută, coeficient de temperatură scăzută de frecare, conducere ridicată la căldură, rezistență la uzură, rezistență termică și impacturi de radiație. Porturile epoxidice cociate și piro-carbon sunt rezistente la distrugerea termică și termoizolată, au caracteristici de rezistență ridicată, au proprietăți bune de protecție termică.

Polimerii epoxiici sunt matricele bune pentru crearea fibrei de sticlă. În plus față de fibră de sticlă și fibră de sticlă, sunt utilizate fibre și țesături cu cuarț, fibre de borceloc, caridremium etc.. Fibre anorganice.

În plus față de fibrele anorganice pentru obținerea materialelor plastice epoxidice armate, se utilizează fibrele din polimeri organici, în special fibrele sintetice de înaltă rezistență din poli-și-fenilen terephthamidă și alte arame.

Datorită bunei aderenței la sticlă, ceramică, lemn, materiale plastice, metale, oligomeri epoxiști și polimeri sunt utilizate pe scară largă în producția de adezivi, compuși de întărire la cald și rece.

Oligomerii epoxiici sunt utilizați pentru etanșarea și încapsularea diferitelor părți pentru a proteja împotriva acțiunii de mediu.

În ingineria electrică, oligomerii epoxiici sunt utilizați pentru umplerea înfășurărilor de transformatoare și motoare, pentru a etanșa îmbinările cablurilor electrice etc.

Subiect 6. Rășină rezistentă la căldură

Rășinile rezistente la căldură sunt polimeri heteroaromatici liniari sau cusită având o temperatură ridicată de tranziție a sticlei și capabile să reziste la încălzirea pe termen lung peste 300 ° C fără schimbări de structură vizibilă.

În ciuda procesului de distrugere termo-oxidativă, care intră în mod inevitabil în aceste condiții, descompunerea unor astfel de polimeri este relativ lentă. În plus, se presupune că fragmentele pentru care acești polimeri se dezintegrează sunt relativ stabili, ceea ce mărește materialul "durabil" la temperaturi ridicate.

Punctul cheie în obținerea rășinilor rezistente la căldură este sinteza polimerilor care conțin un număr mare de fragmente heteroaromatice. Aceste fragmente care conțin numărul minim de atomi de hidrogen capabili de oxidare pot absorbi energia termică. Din păcate, aceleași elemente ale structurii chimice care determină stabilitatea termică a acestor rășini conduc la dificultăți grave și adesea chiar la imposibilitatea procesării lor în produsele necesare.

În anii 1960, s-au sintetizat un număr de polimeri heteroaromatici, care, conform analizei termogravimetrice (TGA), au avut o bună stabilitate termo-oxidantă la temperaturi ridicate. Cu toate acestea, încercările de a utiliza acești polimeri ca lianți pentru materialele compozite cu proprietăți îmbunătățite au fost fie nereușite, fie dezavantajoase din punct de vedere economic.

Prin urmare, la începutul anilor 1970, viitorul lianților de polimer rezistent la căldură părea foarte înțepos și incert. Se părea că această clasă utilă de materiale va rămâne "curiozitate de laborator". Cu toate acestea, dezvoltarea chimiei polimerilor polimide în 1972-74. Nu numai că a reînviat interesul față de ele și a provocat noi evoluții în domeniul lianților rezistenți la căldură, dar au făcut posibilă implementarea practic a multor capabilități potențiale ale acestor lianți. În prezent, materialele compozite fibroase de poliimidă sunt utilizate ca materiale structurale care funcționează la o temperatură de aproximativ 300 ° C, în funcție de structura chimică a radicalilor organici, care fac parte din grupele imiderate, oligoimidele sunt împărțite în aromatice, alifatice și aliciclice și pe formă de lanțuri - pe liniară sau tridimensională (spațială).

Principalul dezavantaj al materialelor compozite bazate pe polimide cu greutate moleculară mare este o porozitate ridicată, care limitează dramatic posibilitatea utilizării practice eficiente a acestor materiale în condiții de expunere simultană la sarcini mecanice ridicate, la temperaturi ridicate și la atmosfera oxidativă.

Prin urmare, este mai adecvat utilizarea utilizării imidelor oligomerice inițiale care pot fi vindecate prin reacția de polimerizare, deoarece polimerizarea nu este însoțită de eliberarea produselor volatile care duc la porozitatea ridicată a materialelor obținute. Grupurile de oligomericimidă fără polimerizare și grupări endometilen-tetrahidroftalimide sunt de cea mai mare importanță pentru ușurința lanțurilor.

Cerințele enumerate satisfac în mare măsură bismarinimilele obținute prin interacțiunea diaminelor de diferite structuri și anhidrida acidului maleic. Ofertă dublă în bis-maleinimide este un deficit de electroni datorită cartierului cu grupe de carbonil din ciclul imediat, astfel încât bis-maleinimidele sunt ușor polimerizate atunci când punctul de topire este încălzit mai sus, formând un polimer tridimensional.

Se formează deșeurile de returnare a unei întreprinderi industriale în procesul de activitate economică a aproape tuturor întreprinderilor. Datorită faptului că numărul de deșeuri direct ... "Agenția Federală pentru Educație Universitatea de Construcții de Stat din Moscova P r o m a CM Discipline _ Evaluarea economică a investițiilor_" Economia sectorului public "arată că problema interacțiunii între mecanismele de piață și reglementarea statului trebuie să revină ... "Candidatul filozofiei, cercetătorului junior al Departamentului de Sociologie și Psihologie N ..." Deponenții, Wishachefedra de Finanțe Dina Witter, care sunt folosite pentru a obține Stanford pe termen scurt ... "NV Mikhailova Minsk vă stau ..."

2017 www.syt - "Biblioteca electronică gratuită - diferite matriard"

Materialele acestui site sunt postate pentru familiarizare, toate drepturile aparțin autorilor lor.
Dacă nu sunteți de acord cu faptul că materialul dvs. este postat pe acest site, vă rugăm să ne trimiteți un e-mail, îl eliminăm în termen de 1-2 zile lucrătoare.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplă. Utilizați formularul de mai jos

Elevii, studenți absolvenți, tineri oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat de http://www.allbest.ru/

Modelarea deformării compozitelor

Introducere

Prezența unui număr mare de plante de ciment din Ucraina face beton armat și modificări la unul dintre principalele materiale de construcție pentru structurile hidraulice.

Betonul armat cu un aranjament regulat frecvent de tije de oțel în două sau trei direcții poate fi considerat ca un material armat compozit cu anizotropie, adică dependența proprietăților mecanice din direcția de efort, care se datorează armăturii și neliniarității deformării asociate cu Crăparea, proprietățile din plastic ale betonului și oțelului. În construcția hidrotehnică, plasarea concentrată a armăturii în zona întinsă este adesea folosită, astfel încât subiectul studiului ulterior va fi construcția în principal din această specie.

Materialele compozite au fost utilizate pe scară largă în diferite ramuri ale tehnologiei moderne. Progresele suplimentare în dezvoltarea multor zone de construcție sunt în mare parte asociate cu o creștere a ponderii unor astfel de materiale și atunci când creează echipamente noi și speciale, rolul lor devine decisiv. Cerințele proiectelor optime, reducând timpul și costurile materiale pentru eforturile experimentale au determinat un interes considerabil în îmbunătățirea metodelor de prezicere a proprietăților de deformare și rezistență ale compozitelor.

Pe de altă parte, dezvoltarea mecanicii unui organism solid deformabil urmărește modul de complicație a modelelor studiate și a sarcinilor. Pe baza reprezentărilor modelului mecanicii, materialul compozit poate fi definit ca un mediu neomogen descris cu ajutorul coordonatelor discontinue ale funcțiilor de material acidificat rapid, care sunt de obicei considerate fie nativi periodici, fie alatori. Necesitatea de a dezvolta metode de soluționare a ecuațiilor diferențiale cu astfel de coeficienți a condus la apariția unui domeniu relativ nou de studii matematice - teoria mediei operatorilor diferențiali cu derivați privați, ceea ce face posibilă obținerea unei soluții la problema inițială cu ajutorul cu ajutorul de ecuații diferențiale mai simple numite medii.

Problema calculării coeficienților ecuațiilor medii, cunoscute în mecanica compozitelor ca fiind problema prezicerii caracteristicilor eficiente, este una dintre centrale, deoarece deschide posibilitatea sintezei materialelor cu un complex predeterminat de proprietăți, care este cel mai bun relevante pentru anumite condiții de funcționare. Fiecare mediu inhomogene este setat, astfel, în conformitate cu un mediu anizotropic cu proprietăți eficiente, pentru care este convenabil să se calculeze desenele și părțile materialelor compozite care utilizează metode matematice bine cunoscute de mecanică a corpului solid deformabil.

În același timp, studiul comportamentului mecanic al elementelor structurii, ținând seama de concentrația de câmpuri neomogene de tensiuni și deformări, nu numai că determină direct proprietăți eficiente, dar oferă, de asemenea, informații extinse despre natura și caracteristicile Deformarea și distrugerea materialelor în funcție de structura reală a compozitelor și a componentelor acestora.

În această lucrare, a fost acordată o atenție deosebită analizei rezultatelor studiilor teoretice și experimentale privind procesele disipative de deformare inelastică și distrugerea organismelor structurale-eterogene anisotropice. Se acordă multă atenție studierii modelelor stadiului cratelor de deformare, cu implementarea cărora materialul își pierde capacitatea de transport nu imediat, dar treptat, care se reflectă în diagrama de deformare sub forma unei sucursale care se încadrează.

Acest fenomen mecanic (cunoscut anterior) a fost detectat în rezolvarea problemelor mecanicii deformării elastoplastice a materialelor compozite, luând în considerare distrugerea structurală.

Cu toate acestea, dorința unei descrieri adecvate a comportamentului structurilor și a Optomei cu punctul de vedere al rezistenței la distrugerea structurii create de materialele compozite au condus la necesitatea unei contabilități anterioare a etapei de înmuiere (în scenă de formare a problemei) în anumite relații și studiul deformării cratelor a elementelor structurii ca parte a compozitului.

Lucrarea sa considerat o abordare, în cadrul cărora distrugerea organismelor eterogene este considerată ca urmare a pierderii stabilității proceselor de deformare a etapei cratelor, însoțită de distrugerea structurală. Noile modele matematice fac posibilă descrierea în mod natural a etapelor de acumulare dispersate, localizarea distrugerii, precum și fuziunea zonelor distruse, luând în considerare deformările plastice în medii anizotropice neomogene utilizând funcții speciale ale stării materiale , tranziția către o etapă instabilă pentru a simula cu ajutorul criteriilor de stabilitate pentru acumularea de daune și rapoartele energetice ale mecanicii de distrugere pentru înregistrare utilizând parametrii ramurilor de drop-down de diagrame complete de deformare. Lucrarea este investigată de conceptul de sistem de încărcare și de impactul acesteia asupra durabilității proceselor disipative. Se prezintă prezentarea unor chestiuni ale TEO-RII de deformare a cortexului durabil. Mecanica compozită tradițională Problema mediei este luată în considerare în noile aspecte asociate cu extinderea bazei fizice a modelelor matematice utilizate.

1. Modelarea deformării și distrugerii materialelor compozite

Metodele de prezicere a proprietăților elastice eficiente ale compozitelor moderne sunt bine concepute. Rezultatele obținute în rezultatele teologice liniare pentru prezicerea proprietăților eficiente și a rezultatelor asociate cu acestea asupra determinării câmpurilor de micrograme și microdiformații sunt o bază bună pentru studiul proprietăților elastoplasice și de rezistență ale materialelor micronegenerage. Striparea la utilizarea mai completă a capacității de susținere a structurilor responsabile duce în mod inevitabil la necesitatea unor studii cuprinzătoare care precedă construcția de modele integrate de deformare și distrugerea materialelor reale cu o stare complexă de stres și proprietăți neliniare ale elementelor structurale.

1.1 Deformarea incompletă a compozitelor și distrugerea sa structurală

Procesele mecanice micro-și macroscopice în maturi neomogene au fost studiate destul de detaliat în cadrul modelelor deterministe și statistice ale mecanicii compozite. Avantajul modelelor statistice este că acestea iau în considerare în mod natural un factor atât de important în structura reală a compozitelor, deoarece accidentul poziției reciproce a elementelor și a împrăștierii statistice a proprietăților lor. Cu toate acestea, în mecanica statistică a compozitelor, există încă o întrebare deschisă mai completă, comparativ cu aproximările cu un singur punct, ținând cont de interacțiunea cu multe particule a componentelor. Prin urmare, în majoritatea covârșitoare a muncii în această direcție, analiza stării de stres al compozitelor este limitată de calcularea câmpurilor de deformare medii de componente. Calculul și alte caracteristici statistice ale câmpurilor de deformare pentru creșterea și combinarea cazurilor de încărcare, precum și construirea de soluții de limită neliniară a problemelor de limită pentru procesele de acumulare de deformări plastice și deteriorarea componentelor compozitelor, luând în considerare de neomogenitatea deformării Câmpurile sunt deosebit de importante în sarcinile de a prezice proprietățile de rezistență.

Este caracteristică că proprietățile materialelor compozite pot fi deosebit de diferite de proprietățile componentelor. De exemplu, absența modificărilor din plastic în volumul elementelor structurale poate fi însoțită de o schimbare de plastic în volumul compozitului, un material de întărire poate fi creat din componente din plastic ideal, de la componente slab de întărire - foarte întărire etc. Aceasta indică complexitatea și diversitatea fenomenului în cauză, a cărei descriere teoretică necesită dezvoltarea unor abordări speciale și a modelelor matematice.

fenomenul fizic al comportamentului elastic-plastic al materialelor compozite și, cel mai important, nevoia de studiu a fost descoperită cu mult înainte de crearea unei teorii matematice adecvate. Prin urmare, mulți cercetători din mijlocul anilor șaizeci s-au îndreptat spre analiza comportamentului materialelor folosind modele simple. Modelul sub forma unui set de elemente de componente paralele a fost utilizat pentru o descriere aproximativă a deformării inelastice a unui compozit unidirecțional atunci când se întinde pe fibre. Unii oameni de știință au folosit modelul cilindrului coaxial, presupunând cea mai simplă stare de stres a materialului matricei. Apropierea materialului real a fost utilizat de un mediu infinit cu un singur element de armare situat în el. Multe tehnici utilizate până în prezent se bazează pe utilizarea regulii amestecului, conform căreia presupunerea de omogenitate se face fie câmpul de tensiune, fie câmpul de deformare. Diferitele modificări ale acestei reguli permit solicitarea consimțământului cu datele experimentale.

Până în prezent, datorită utilizării metodelor numerice de mecanică a solidului deformabil și a unor noi abordări dezvoltate direct pentru corpurile neuniforme structurale, se obțin o serie de sarcini de deformare inelastică, ținând seama de natura complexă a distribuției stresului și deformări în elemente structurale. Materialele compozite considerate omogene cu proprietăți eficiente, în funcție de structură, pot fi atât izotropice, cât și anizotropice, chiar dacă constau doar din componente izotropice. La stabilirea problemelor de determinare a caracteristicilor eficiente ale materialelor compozite anisotropice, este necesar să se aleagă teoria corpului anizotropic plasticității, permițând să descrie în mod adecvat comportamentul mediului uniform echivalent.

Sunt propuse diferite variante ale teoriei de deformare a plasticității și teoria fluxului. O atenție deosebită este acordată determinării numărului și structurii invarianților independenți ai unui tensor de tensiune dată. Întrebarea avută în vedere este foarte importantă pentru mecanica compozitelor, cu toate acestea, un număr extrem de limitat de lucrări privind studiul experimental al modelelor de deformare a materialelor anisotropice în condițiile unui stat complex de stres nu estimează pe deplin acuratețea și comunitatea de una sau altă variantă a teoriei plasticității mediilor anisotropice.

Studiul comportamentului elastoplazic al compozitelor anisotropice, cum ar fi fibros unidirecțional și armat spațial, stratificat cu straturi omogene și neomogene, este o problemă destul de complexă. Soluția problemelor mecanicii compozitelor pentru aceste materiale se desfășoară în principal în unele dintre cele mai simple cazuri ale stării intense, care este cu siguranță o anumită realizare științifică. Cu toate acestea, astfel de soluții nu permit construirea tuturor funcțiilor materiale care descriu comportamentul compozitului cu o stare complexă de stres arbitrară în cadrul teoriei alese a plasticității corpului anizotropic.

Deformarea incompletă a compozitelor stratificate cu întindere uniaxială de-a lungul straturilor a fost studiată în timpul tensiunii peste straturi. Comportamentul compozitului într-o stare actrițat este luat în considerare atunci când eforturile care se întind în două direcții se află în plan paralel cu straturile. Trebuie remarcat faptul că a fost obținută o parte semnificativă a rezultatelor excluzând interacțiunile cu strat interacțiunilor. Este clar că o astfel de simplificare în unele cazuri poate fi prea nepoliticoasă. Acest lucru este confirmat de faptul că distrugerea structurilor stratificate apare adesea prin stratificare.

Natura neliniară a dependenței dintre tensiunile și deformările materialelor compozite poate fi o consecință a deformării plastice și să aibă loc chiar și în cazul componentelor elastice liniar. Acest lucru se datorează faptului că distrugerea completă (macroscopică) a produselor din compozite este precedată de un proces complex de distrugere a elementelor individuale ale structurii. Studiul acestui proces este important nu numai pentru analizarea condițiilor de formare a fisurilor macroscopice, ci și pentru studierea comportamentului materialului sub sarcină.

Fiecare act de distrugere structurală este însoțit de redistribuirea tensiunilor în elementele compozitului, ceea ce duce la continuarea, fie la terminarea distrugerii la un anumit nivel de încărcătură externă.

Construcția modelelor de deformare inelastică a materialelor compozite, ținând cont de aceste procese, să prezinte principalele întrebări de a alege criteriile de distrugere structurală și descrierea proprietăților reziduale și a proprietăților de rezistență ale elementelor mediului neomogen după efectuarea acelea sau alte condiții pentru distrugerea lor. Faptul că elementul structurii compozite poate fi distrus de diferite mecanisme. De exemplu, în cazul unui monostrat armat, crăparea sau detașarea matricei, despicarea, ruperea sau tragerea fibrelor etc. Aceste și alte mecanisme de schimbare a capacității de susținere ale elementului structural sunt identificate cu o schemă specială pentru schimbarea proprietăților sale rapide.

După cum sa menționat deja, în studiul materialelor compozite este necesar să se atragă reprezentări probabiliste și aparatul teoriei funcțiilor aleatorii, datorită naturii aleatorie a proprietăților, aranjamentului reciproc al elementelor structurii și, ca a rezultat, procesul stochastic al distrugerii lor.

Astfel, printre alte probleme ale mecanicii materialelor compozite sunt relevante pentru dezvoltarea modelelor neliniare ale comportamentului compozitelor, ținând seama de distrugerea elementelor structurii și dezvoltarea metodelor de rezolvare a problemelor de deformare inelastică pentru diverse cazuri a unei stații complexe de stres.

1.2 Modele fenomenologice ale mecanicii de distrugere

Există două abordări pentru construirea teoriilor în științele naturale și aplicate - fenomenologice și structurale. Modelele fenomenologice sunt construite pe baza datelor empirice privind comportamentul obiectului. În același timp, sarcina de a explica sau o descriere completă a ființei de fenomene nu este. Abordarea structurală este de a dezvolta modele care vă permit să descrieți și să explicați fenomenele pe baza structurii interne a obiectelor luate în considerare. Aceste abordări sunt strâns legate între ele și trebuie să se îmbogățească reciproc. Construcția de modele neliniare de comportament a mediului cu proprietăți eficiente pentru descrierea deformării compozitului, însoțită de distrugerea elementelor structurii, corespunde metodologiei descrierii fenomenologice.

Nevoia și utilitatea teoriilor fenomenologice au fost justificate de V.V. Novozhilov. În același timp, este permisă stabilirea diferitelor nivele ale descrierii fenomenologice. De exemplu, acumularea de deteriorare poate fi modelată pe baza luării în considerare într-un mediu solid al unui sistem circular sau porilor. Lm. Kachanov și Yu.N. A fost introdus parametrul fluxului de lucru (sau continuitatea opusă), determinată de zona de fractură pe unitate a secțiunii transversale a corpului. În același timp, acest parametru nu poate fi identificat cu nici o caracteristică a defectelor specifice și deteriorării, dacă este inclusă în rapoartele care leagă valorile medii. Este natural atunci când este posibil să se facă fără studii microstructurale directe atunci când se determină funcțiile materiale ale modelului, de exemplu, măsurarea zonei de pauze.

Abordarea fenomenologică a modelării deteriorării materialelor constă în descrierea formării rupturilor interne utilizând unele funcții ale stării materialelor. Această idee se reflectă în faimoasele lucrări A.A. Ilyushina, V.V. Bolotina, V.P. Tamuza și A.J. Lagandine. A fost dezvoltată datorită eforturilor multor cercetători și a fost baza pentru crearea de mecanică a unui mediu solid deteriorat, în cadrul căruia leziunile materiale sunt definite ca orice schimbare microstructurală care duce la orice schimbare a proprietăților mecanice.

În prezent, este cunoscut un număr semnificativ de caracteristici scalare și de tensor ale deteriorării. Principalele prevederi ale teoriei tridimensionale a deteriorării anizotropice și a modelelor de tensor corespunzătoare sunt justificate.

Procesul de distrugere a mediilor structurale-neomogene este multi-etape. Cel mai exprimat etapă de volumetric sau împrăștiată, care este asociată cu acumularea în vrac a microcracilor stabile și, atunci când a atins concentrația de prag, trece prin consolidare și fuzionând la următorul nivel la scară largă. În plus, se arată că caracteristici eficiente de deformare depind de raza corelației unui set aleatoriu de defecte. Este firesc să presupunem că natura interacțiunii de deteriorare a microtezului determină, de asemenea, condițiile de macroză a mediului neomogen și, în consecință, proprietățile sale de rezistență.

Natura multiplă a formării reacției materiale prin expunerea mecanică externă predeterminează posibilitatea unei descrieri fenomenologice multi-nivel. Fiecare nivel structural este asociat cu un anumit sistem de elemente de eterogenitate (naturale sau cauzate de deteriorări). Analiza solicitărilor introduse la nivel structural și deformări ca valori averenee servește ca mijloc de studiere a comportamentului mecanic al materialului în cadrul nivelului corespunzător de fenomenologie. Luarea în considerare pe două niveluri a proceselor de deformare și distrugere se bazează pe clasificarea DAVIDENKOVA-Friedman și a abordării structurale și fenomenologice în mecanica compozitelor.

Problema descrierii tranziției de la Micro la Macroscience este foarte importantă pentru mecanica compozitelor. În acest caz, există multe premise diferite și metode pentru evaluarea rezistenței din punctul de vedere al mecanicii structurale. În această lucrare se dezvoltă o abordare, conform căreia macro-apărarea este considerată ca urmare a pierderii de stabilitate asociată cu acumularea de deteriorare a procesului de deformare. Procesul de încărcare a sistemului elastoplastic devine neautorizat, dacă este o continuare arbitrară a acestui proces, care corespunde dezvoltării catastrofale a deplasări și deformărilor. Rolul decisiv al unui tip special de neliniaritate (filiala care se încadrează în diagrama deformare) în sustenabilitatea asociată cu problema distrugerii a fost observată în activitatea A.A. Ilyushin. Toate procesele fizice care apar în material în timpul încărcării sunt reflectate pe diagramele complete ale deformării, iar secțiunile derulante ale acestor diagrame corespund etapelor individuale de distrugere.

Posibilitatea ca zona de scădere din diagramă datorită procesului de crăpare și deteriorare este notată în S.D. Volkov. Această natură a comportamentului materialului în etapa finală a deformării materialului în multe cazuri este asociată cu formarea sau dezvoltarea Macrodfekt. În acest sens, împreună cu o descriere clară a fisurii în corpul deformabil, se pare că o direcție fenomenologică promițătoare a mecanicii distrugerii, descriind comportamentul materialului în stadiul formării și creșterii macrotreilor. Începutul acestei direcții este supus S.D. Volkov. Utilizarea acestei abordări este asociată cu presupunerea că comportamentul mecanic al unui volum mic arbitrar de material în prezența discontinuităților proporționale cu dimensiunea sa, similar cu comportamentul macro-formage în stadiul final de deformare. Aceasta într-o anumită măsură reflectă automatizarea procesului de distrugere.

Conform ipotezei definibilității macrofizice a.a. Ilyushin, fiecare punct al mediului poate fi pus în conformitate cu macro-formage sub forma unui corp de dimensiuni finale, amplasate într-o stare omogenă deformată de stres și pe care, în principiu, toate procesele care apar în imaginea Mediul poate fi studiat.

Această corespondență poate fi stabilită după cum urmează: Mutarea limitelor zonei de lucru a unei eșanții uniforme ideale imaginare de materiale care umple volumul elementar deformabil, în condiții de stare de stres omogenă cu aceleași sarcini, ar trebui să coincidă cu mișcările frontierelor a zonei de lucru a eșantionului experimental în toate etapele deformării, inclusiv etapa formarea și creșterea macrobreei. Pe baza acestor ipoteze, ecuațiile și criteriile fenomenologice pot fi utilizate în mecanica solidului deformabil.

Există o anumită analogie și comunitatea dintre abordările mecanicii propagării fisurilor și mecanica fenomenologică a distrugerii. În special, în cadrul primei teorii, sunt luate în considerare diagrame de distrugere precicționată, care sunt dependențe între tensiunea medie de tracțiune în secțiunea transversală intactă a probei și lungimea fisurii la diferite valori inițiale. Locul geometric al critice (corespunzător creșterii dinamice a fisurilor) punctelor de curbe individuale se numește o diagramă de distrugere critică. Firește, la testarea probelor netede, punctul critic corespunde limitei rezistenței.

Fără a lua în considerare crăpăturile și descoperirea în mod clar și descriind comportamentul materialului care utilizează ramura de scădere a graficului de deformare, se poate concluziona că este în esență o diagramă critică, deoarece este un loc geometric al punctelor critice pentru eșantioane cu grade diferite de deteriorare variabilă , Ca urmare a deformării echilibrului la un grad sau alta și descărcarea elastică ulterioară.

Când descrieți creșterea grafică a defectului, J. R. Irvin este de asemenea utilizat, în concordanță cu dependența distrugerii R de la lungimea fisurii ca caracteristicile de rezistență ale creșterii fisurii. În cazul în care, în cadrul abordării fenomenologice, sub lucrarea de distrugere pentru a înțelege disiparea energiei asociate procesului de acumulare de daune, acesta poate fi calculat utilizând diagrama de deformare a oricărui interval de deformare. Astfel, dependența grafică a activității de distrugere din deformare este caracterizată de un caracter similar cu mecanica distrugerii curbate cu R.

Abordarea fenomenologică face posibilă să nu se confrunte cu probele de simulare ale geometriei complexe a fisurilor reale și pauze în mediile structurale-neomogene deteriorate și determinarea zonei suprafeței de distrugere, care este complicată de creșterea sa nelimitată, la fel de mult mai importantă. În același timp, vă permite să descrieți toate etapele de deteriorare, inclusiv tranziția la o etapă instabilă, funcția materialului materialului și să utilizați rapoartele energetice ale mecanicii distrugerii și diagramele complete ale deformării materialelor.

1.3 Etapele de bază ale deformării materialelor

Deformarea închisorii a mass-media structurală neomogene, predispusă la distrugerea diferitelor natură în timpul impactului mecanic, este una dintre procesele mecanice importante care necesită cercetări speciale. Statul critic deformat de stres corespunde momentului de realizare a maximului pentru acest material în aceste condiții de valori de tensiune, iar etapa cutiei este caracterizată printr-o scădere a nivelului de solicitări la deformări progresive. Caracteristica notată a comportamentului mecanic este specifică metalelor, atât pentru relația de stresuri și deformări și deformări, geologice, ceramice, polimerice și compozite], precum și alte materiale.

Materialul din stadiul cratery de deformare nu satisface pe pedarea unui prieten și este clasificat ca un instalativ instabil. Cu toate acestea, multe materiale reale sunt descrise în mod adecvat de modelele de materiale instabile din punct de vedere din punct de vedere din punct de vedere din punct de vedere din punct de vedere din punct de vedere al reaoologic În același timp, în înlocuirea cerinței de stabilitate reologică, principiul durabilității corpului este prezentat: starea materialului este realizabilă, dacă în această stare este ca parte a unui sistem mecanic stabil

Îmbunătățirea modelelor materiale pentru a descrie acumularea de daune asupra stadiului cratelor de deformare este o sarcină importantă a mecanicii compozite. Calculul rafinat al structurilor cu utilizarea diagramelor complete necesită, în plus, dezvoltarea metodelor de rezolvare a problemelor de valoare limită, luând în considerare înmuierea materialului și obținerea condițiilor pentru stabilitatea deformării miezului în zonele slabe.

Firește, acest lucru ar trebui să se bazeze pe metode experimentale eficiente pentru construirea diagramelor de deformare a echilibrului.

fezabilitatea fundamentată teoretic a stărilor materiale care corespund sucursalei care se încadrează în diagrama de deformare. Pe baza teoremelor lui Adamar și Van Hofe, dând condiții locale necesare și suficiente pentru corpurile elastice, iar generalizările acestora în cazul corpurilor elastoplastice sunt arătate că, chiar dacă există o diagramă "cădere", corpul, fixat pe graniță cu suficientă rigiditate (chiar nu neapărat foarte mare) poate fi stabilă. Nu există obstacole fundamentale în calea înregistrării unor astfel de state în experiment, în special, cu o întindere sau schimbare unic (în sensul deviatorului) de deformare și interpretarea datelor experimentale corespunzătoare în ceea ce privește materialul inerent materialului de înmuiere.

Se confirmă experimental că rezistența la distrugere este determinată nu numai de constanta de rezistență a materialului, ci depinde și de rigiditatea sistemului de încărcare, care include dispozitivul de încărcare (mașină de testare, transmiterea încărcăturilor de putere și elemente cinematice ale Structuri, fluid de lucru și gaz) și corpul deformabil în sine, zona înconjurătoare a deteriorării. Cu o încărcare "moale", atunci când corpul într-o stare de stres omogenă este aplicat independent de rezistența sa de rezistență, distrugerea are loc atunci când se atinge tensiunile de maximizare.

Într-un alt caz de limitare, atunci când sunt furnizate mișcările specificate ale punctelor de graniță (încărcarea rigidă), precum și la finala, așa cum sa menționat deja, dar rigiditate suficientă a sistemului de încărcare, este posibil să se echilibreze procesul de deteriorare la acumularea de daune, care se reflectă în diagrama de deformare sub forma unei sucursale care se încadrează.

În funcție de condițiile de încărcare, fiecare punct de pe ramura derulantă a diagramei de deformare poate corespunde momentului distrugerii. Deformarea acestui tip este fezabilă numai pentru obiectul local ca parte a sistemului mecanic cu proprietățile necesare. În caz contrar, există acumularea de daune și macrozpectivă ca urmare a pierderii stabilității procesului de deformare pe etapa de bază. În regiunea deconectată, este posibilă apariția localizării deformării sub formă de benzi de forfecare. Sucursala care se încadrează este observată atunci când există mecanisme și condiții de disipare treptată a energiei elastice. Astfel, materialul având în vedere poate fi numit corect realizabil.

Este posibil să o ilustrați adecvată pentru a utiliza o analogie oarecum distrasă. Deformarea mediului sofisticat este în mod constant pe același mod ca un fluid stabil mai mult sau mai puțin vâscos în unele nave. Pierderea durabilității are loc dacă pereții navelor nu au o rigiditate suficientă. În acest caz, rolul navei este similar cu rolul sistemului de încărcare. Principala dificultate în construcția experimentală a diagramelor complete este de a crea o rigiditate suficientă a sistemului de încărcare a materialului. În acest scop, dispozitive sunt dezvoltate pentru a crește rigiditatea mașinilor standard, a probelor speciale, precum și a mașinilor de testare cu feedback de mare viteză.

Sucursala de drop-down a programului de dependență de deformare în timpul testării probelor metalice este o reflecție, în cea mai mare parte, germinarea echilibrată a fracturii principale. În unele cazuri, acest lucru este valabil pentru compozite. În același bloc, în cazul în care proprietățile de rezistență și deformare ale elementelor structurii mediului neomogen diferă semnificativ, care este caracteristică celei mai multe materiale compozite, poate să nu apară formarea de macrotrei pronunțați. Cu toate acestea, distrugerea discretă dezvoltată a elementelor slabe și în acest caz conduce la o scădere a diagramei. Haoticul incluziunilor asigură o secvență de apariție a zonelor de distrugere în părțile îndepărtate ale mediei neomogene de la distanță, ceea ce creează o percepție pentru localizarea deformărilor și face posibilă determinarea legăturilor dintre tensiunea medie și deformarea medie folosind abordările probabiliste. Anumite eterogenități structurale oferă un alt tip de deformare predominant decât localizat. În special, pentru corpurile structurii fibroase, porțiunea derulantă a diagramei apare ca urmare a unei rupturi consecvente a fibrelor inegalizate. Natura procesului de distrugere a mass-media neomogene depinde în mod semnificativ de haoticul în aranjament și de gradul de împrăștiere a proprietăților elementelor structurii, prin urmare caracteristicile statistice ale rezistenței acestor elemente sunt în mare măsură predeterminate de parametrii căderii Sucursala, în special, panta sa, care reflectă tendința materialului la distrugerea fragilă.

Conectarea tipului de secțiuni de drop-down dintr-o diagramă cu micromecanism și etape de distrugere este observată în lucrări. S.D. Lupii au exprimat ideea că natura distribuției de tensiune în partea superioară a fisurii, în principiu, repetă porțiunea derulantă a curbei pe diagrama completă a deformării materialului obținut la testarea unei probe netede. Problema singularității sarcinii este rezolvată automat datorită scăderii la zero a rezistenței materialului într-un punct special (vârful fisurii), unde deformarea este maximă și este egală cu limita pentru un echilibru complet stat. Rigiditatea sistemului de încărcare pentru elementul materialului din vârful fisurii poate fi finită și suficientă pentru o deformare a cortexului stabilă în această zonă decât și posibilitatea existenței crăpăturii de echilibru este explicată.

Există o conexiune a diagramei de deformare cu intensitatea energetică a procesului de distrugere. Zona sub ramificația care se încadrează a diagramelor complete - determină, în același timp, și performanța materialului în stadiul de formare a macrobreei. S.D. Volkov a sugerat relația acestui junk cu caracteristicile rezistenței la fractură a materialelor. Până în prezent, a.a. Lebedev și n.g. Metoda evidentă de evaluare a rezistenței la fisuri a materialelor plastice în parametrii secțiunilor derulante de diagrame de deformare complete a deformării este dezvoltată și justificată experimental.

Este necesar să se țină seama de legătura strânsă a adecvării sistemului de încărcare cu cinetica și localizarea procesului de distrugere. De exemplu, în practica ingineriei, se observă o diferență semnificativă în natura distrugerii vaselor de presiune hidraulice și pneumatice și a conductelor. Din punctul de vedere al ratelor tradiționale de probleme de valoare limită, aceste cazuri sunt echivalente. În acest sens, condițiile de graniță care nu iau în considerare modificările în sarcini externe asociate cu modificarea configurației corpului în procesul de deformare și deteriorare, nu corespund integral condițiilor de lucru efective ale elementelor structurilor și testelor.

Din acest punct de vedere, pentru o descriere mai adecvată a proceselor de deformare, acumularea de daune și distrugere, este recomandabil să se utilizeze condițiile limită ale celui de al treilea tip, permițând extinderea bazei fizice a modelelor existente ale mecanicii mecanicii Media structurală și neomogenică, clarifică evaluările de rezistență, determină rezervele capacității portante și prezice catastrofeficarea distrugerii structurilor.

Mulți autori notează atractivitatea etapelor de închisoare de deformare în elemente ale structurilor sau structurilor, ceea ce duce la utilizarea rezervelor lor de forță și la creșterea siguranței acestora. Completitudinea implementării capacității de transport a materialului este determinată de gradul de deformare corticală. În plus, trebuie remarcat importanța unei probleme practic care nu studiază anterior de determinare a condițiilor de deformare durabilă a cratelor a elementelor structurii ca parte a unui material compozit ca bază pentru crearea de materiale cu caracteristici mecanice crescute.

OPTIMAL (din punct de vedere al proceselor de deteriorare în modul de echilibru), designul necesită o descriere matematică a deformării cratelor, care nu este doar redusă la aproximarea diagramelor care au secțiuni de decantare. Nu am pierdut relevanța raționamentului pentru sprijinirea modelelor continue ale mijloacelor de dispersie și determinarea aplicabilității acestora. Există o serie de eșantioane matematice asociate, în primul rând, cu o analiză a stabilității procesului de deformare, unicitatea soluției problemei valorii limită și posibila modificare a tipului de ecuații diferențiale, precum și nevoia Pentru a ține cont de proprietățile sistemului de încărcare, dezvoltarea relațiilor de determinare (chiar și pentru materiale izotropice), dezvoltarea metodelor numerice și crearea unor proceduri iterative eficiente pentru rezolvarea acestor tipuri de sarcini neliniare.

2. Modelul structural și fenomenologic al mecanicii mediilor micro-componente

Secțiunea anterioară a marcat existența a două abordări pentru construirea de modele de mecanică - fenomenologică și structurală. În lucrările unui număr de oameni de știință, a fost distribuită o abordare dezvoltată în legătură cu mecanica compozitelor și numită structurală și fenomenologică. Aceasta constă în faptul că ecuațiile și criteriile fenomenologice sunt general acceptate în mecanica solidului deformabil, în special în două niveluri: microscopice (structurale) asociate cu elementele structurii compozitului și macroscopicul care reflectă comportamentul compozitului material ca o omogenă cu proprietăți eficiente. Relația dintre cantitățile fizice stabilite sub abordarea specificată determină modelul structural și fenomenologic. Această secțiune conține principalele prevederi ale studiului teoretic al deformării și distrugerii componentelor materialelor compozitive în timpul încărcăturilor quasistatice în cadrul abordării asociate cu formularea și rezolvarea secvenței ierarhice a problemelor de valoare limită. Atragerea reprezentărilor probabiliste și aparatul teoriei funcțiilor aleatorii vă permite să studiați modelele simultan luate în considerare la natura aleatorie a proprietăților și aranjamentul reciproc al elementelor de structură.

2.1 Modele de medii omogene aleatoriu și periodice

În modelarea matematică a proceselor de deformare și distrugerea compozitelor, dezvoltarea studiilor în care materialul este considerat un mediu micro-component.

Fie ca zona V cu limita să conțină o mulțime de zone fără ciclu de SK, limitate de suprafețele SK. Pentru compozitele cu două componente, partea V1 \u003d zona zonei este umplută cu omogenă în materialul SK cu proprietăți (prima fază), iar partea rămasă a regiunii V2 \u003d V - V1 este un material omogen cu proprietățile. Rotirea asociată multiplă S12 \u003d USK Există o suprafață interfacială care separă elementele structurale ale compozitului. Partea S (1) a suprafeței trece prin prima fază, iar cealaltă parte S (2) \u003d S - S (1) este prin al doilea.

Informațiile complete au fost cunoscute cu privire la natura aranjamentului reciproc al regiunilor SCHK, iar modelele fenomenologice ale fazelor sunt date, spun că modelul post-Rosen este un mediu omogen (compoziție) (compozițional) din bucăți.

Vom lua următoarea definiție. Subsecțiunea de VL cu o dimensiune caracteristică L se numește volumul reprezentativ al regiunii V (cu dimensiunea caracteristică a L \u003e\u003e L) pentru continuarea pretutindeni în interiorul fazelor V1 și V2 a funcției G (R), dacă există acolo este o magnitudine limitată

și dacă pentru orice număr mic pozitiv arbitrar, există un număr atât de pozitiv de R, în funcție de D, care

Evident, pentru ca această definiție să fie corectă și volumul vizibil al VL la nivelul fizic al rigorului a avut semnificația macrocedității etichetate cu element a mediului micro-component, este necesar să se accepte acest lucru

L \u003e\u003e LCT (unde LC este dimensiunea caracteristică a regiunilor SHK). La îndeplinirea condiției (2.2), este posibilă neglijarea efectului de mediu a importanței unei valori guvernamentale.

Modelul mecanicii mediului micro-component, considerat în cea lungime pentru compozite, se bazează pe presupunerea că dimensiunea caracteristică a ultimelor regiuni SCHK are o mulțime de dimensiuni cinetice moleculare și multe distanțe mai mici în care Valorile medii sau macroscopice se schimbă în mod substanțial. Apoi, pentru elementele structurale, ecuațiile fenomenologice și rapoartele mecanicii rămân corecte, adică. Microbine elementare DV, constituind elemente ale structurii compozitelor și având o dimensiune DL (DL<

Această ipoteză este o oportunitate, pe de o parte, evidențiază studiile privind comportamentul neomogenităților unice și a proceselor despre acestea (pentru materialul în general, acestea sunt microprocese), care au fost efectuate independent cu ajutorul modelelor și metodelor de mecanică a deformabilului corp solid. Pe de altă parte, vă permite să descrieți procesele macroscopice în mediu ca o omogenă, rezultatele studiului de microprocesii vor fi utilizate în ecuațiile continue, folosind unele dintre parametrii medii care reflectă, în special, interacțiunea elementelor structura.

Lăsați pentru fiecare dintre componentele compozitului care umple volumul V, tensoarele de stres și deformări sunt asociate cu ajutorul operatorilor

unde - funcțiile materiale ale ecuațiilor determinante ale componentei I (faza). Sub componenta materialului compozit, vom înțelege combinația tuturor elementelor structurii cu aceleași proprietăți fizicomecanice.

Introducem funcțiile indicator ale structurii compozitului

În cazul în care zona VI-a ocupată de componenta I-M, F este numărul de componente ale compozitului. Construim funcții continue ale proprietăților structurale

Acum rapoartele determinante ale mediului micro-component

prezentate ca ecuații cu coeficienți de acid rapid. În același timp, unul dintre cazurile generale este un model al unui compozit cu o structură aleatorie, când există funcții omogene aleatorii, o variabile aleatorii, adică. Se ia în considerare împrăștierea statistică a proprietăților elementelor structurale. Pentru funcțiile indicatorului aleator, un set de densități de probabilitate simple și multipunete sau funcții de cuplu, invariant relativ la transferul de sistem de coordonate paralele:

unde r "- vector de rază arbitrară.

Relația dintre funcțiile de cuplu și densitățile de probabilitate are forma

Într-un caz particular, cu B \u003d 1, ajungem la conceptul de mediere a operatorului câmpurilor aleatorii, care, atunci când îndeplinesc condițiile de omogenitate statistică și ergodicitate, este echivalentă cu operatorul de reacție statistică. Pentru așteptările matematice ale funcțiilor

și, înlocuind un integral non-compatibil în (2.7) printr-o integrare peste VL-uri elementare de tip macro-tip cu densități uniforme care satisfac condițiile de raționalizare? Vldr \u003d 1, ajungem

În mod similar, tranziția este efectuată pentru a calcula funcțiile momentului celor mai mari ordine ale câmpurilor omogene aleatorii. Pentru compozite cu o structură periodică, funcțiile indicatoare sunt periodice

În cazul în care B este un vector permanent de traducere, N - întregi arbitrari.

Structura periodică a compozitelor poate fi considerată o posibilă realizare a unei structuri omogene aleatorii.

2.2 Probleme de margine ale mecanicii compozitelor

Lăsați tensiunea în regiunea V în absența forțelor de masă să satisfacă ecuațiile de echilibru

uij, J \u003d 0. (2.9)

Și deformările mici sunt asociate cu mișcările ratelor Cauchy

ei, J \u003d (UI, J + UJ, I). (2.10)

În relațiile determinante (2.6) pentru materialul compozit, care umple regiunea V, funcțiile materiale ale AKL (R) sunt formate în conformitate cu domeniile omogene aleatorii (2,5), caracteristicile statistice pe care le considerăm cunoscute.

Să presupunem că, pe partea S (Q) a regiunii de suprafață V stabilește condițiile limită liniare ale tipului de contact:

unde, - unele tensori definite pozitiv, secolul PI a unui singur normal de suprafață, - vector de efort de contact.

Condiții (2.11), ca cazuri speciale, condițiile limită pentru regiunea V în fluxul de tensiune, în deplasările (la Ni \u003d Kui °, când K este o constantă dimensională, UI ° - vector de mișcare) și de tip mixt.

Ecuații (2.9), (2.6) și (2.10), împreună cu condițiile limită (2.11), constituie problema valorii limită pentru regiunea V.

În consecință, problema valorii limită quasistatică în deplasare este de a rezolva ecuațiile obținute printr-o substituție secvențială (2.10), (2.6) în (2.9), tip

atunci când satisface condițiile limită

La rezolvarea unei probleme de valoare limită (2.12), (2.13) pentru compozite, datorită dezintegrării funcțiilor de material ale operatorului F, este necesar să căutați așa-numita soluție generalizată.

Înmulțirea ecuației (2.12) pe o funcție netedă suficientă, WI (R) și utilizați formula de integrare în părți:

Condiții de frontieră (2.13) Transformăm, multiplicându-le părțile stângi și drepte pe tensorul T (Q), tensorul invers C (Q), adică. astfel încât:

Apoi, sub soluția generalizată a problemei limită (2.12), (2.13) va fi înțeleasă ca un câmp vectorial continuu și (R), ceea ce satisface identitatea

cu funcții vectoriale arbitrare w (R).

Pentru materiale compozite, poate fi dat un concept echivalent de soluție generalizată. Sarcina corespunzătoare este rezolvată în fiecare element structural al regiunii V, funcțiile materiale ale relațiilor definitorii (2,6) sunt continue (adică găsirea unei soluții clasice) și pe suprafața interfacială S12, efectuează condițiile pentru Contact perfect:

În viitor, vorbind despre rezolvarea problemelor de valoare limită pentru compozite, vom înțelege construirea unor soluții precis generalizate.

Pentru a simula distrugerea elementelor structurale ale compozițiilor, presupuneți că atunci când efectuați condiția

În cazul în care P (i) este, respectiv, operatorul criteriului de rezistență și caracteristicile de rezistență ale componentei componente I-go, la un moment dat din regiunea V, există o pierdere parțială sau completă a materialului materialului pentru a rezista Acțiunea eforturilor interne, care se reflectă în schimbarea raportului relațiilor determinante (2.3) pentru aceste puncte.

Să obțină direct soluția de limită a problemelor legate de mecanica de deformare și distrugere a sistemelor de ecuații (2.9), (2.6) sau (2.12), luând în considerare starea (2.15), nu este de obicei posibil, deoarece acestea Soluții, precum și coeficienții ecuațiilor sunt rapid oscilante caracteristici de coordonate. Prin urmare, a fost obținută o abordare larg răspândită atunci când sistemul de ecuații al modelului structural și fenomenologic este stabilit în conformitate cu sistemul de ecuații pentru solicitările, deformările și mișcările medii numite macroscopice.

De exemplu, în problema valorii limită pentru compozitele elastice ale formularului

mergeți la valori medii după cum urmează.

Lăsați coeficienții ecuațiilor (2.16) să fie rapid acidificatoare (aleatorie sau periodice) de funcții omogene în bucăți și, în toate punctele de regiune V, starea unei eliptice uniforme se efectuează:

În cazul în care K0, K0 este valori scalare pozitive.

Apoi soluția problemei valorii limită (2.16) există și este singura. Descompunerea asimptotică a acestei soluții pentru un parametru mic

acesta este faptul că primul mandat al rândului (2.17) este o soluție la problema valorii limită.

În plus, operatorul problemei valorii limită (2.18) este uniform eliptic

De la extindere (2.17), precum și datorită existenței și unicității soluției problemei valorii limită (2.18) urmează

Condiția convergenței (2.20), în care valorile UI * (R) au sensul unei deplasări de decret (sau macroscopice) în standardele diferitelor răni simple pentru operatorii omogeni, quasiperiodici și periodici sunt prezentate în lucrările diferiților autori.

În mecanica mediilor micro-componente din câmpurile de ecuații (2.6), (2.9), (2.9), numite câmpuri de deplasare micro sau structurale, deformări și stresuri pot fi procesate în câmpurile medii care utilizează conceptul de masterat macro- volumul VL.

Starea stresantă a macroblosului elementar este caracterizată de un tensom de macro-curks cu componente și o stare deformată - o tensor de macrobanți cu componente. Rezistența deformării elementare a volumului determină relația dintre macro-accidente și macrobanți:

Dacă operatorul este invariat în ceea ce privește transferul de coordonate paralele, mediul micronegenerat este un macroender. Starea macroenderness este satisfăcătoare, în special a mediului, a cărei funcții materiale sunt fie omogene sau perio-perete aleatorii.

Pentru regiunea microfonentă V cu o structură aleatorie a mediului la marginea sarcinilor cu condițiile limită ale tipului privat în mișcări

sau în tensiuni

În cazul în care, - Tensori constanți simetrici, câmpurile de deformări III (R) și tensiunile UJ (R) sunt aleatorii omogene (și pentru mass-media cu o structură perio-sălbatică - periodică), cu excepția unui mic cartier adiacent la frontieră S. În condiții de limită Vedere generală (2.11) Aceste condiții nu sunt efectuate, iar componentele și domeniile medii de deformări și stresuri sunt funcțiile coordonatelor. În acest caz, în ipoteza unei neteziri suficiente a câmpurilor medii (R) și (R), abordarea aproximativă, în conformitate cu domeniile de deformare ale III (R) și Uj (R) în macro-volumul elementar al echivalentul, găsit din problema sarcinilor pentru regiunea V în deplasările furnizate de macrodformații \u003d (vezi (2.22)) și în tensiuni la setare

strângeri macro-accidentate \u003d (vezi (2.23)).

Apoi, deformările și tensiunile medii (macroscopice) din fiecare punct ale regiunii V sunt determinate prin medie pe macroul elementar. VL, dedicat în jurul acestui punct:

Pentru câmpuri omogene aleatorii, o astfel de medie coincide cu cei medii de către operatorul introdus de expresii (2.7), (2.8).

Prin postarea următoarelor proprietăți ale câmpurilor aminate statistic în condițiile adoptate ale contactului ideal al componentelor mediului:

obținem de la ecuațiile de echilibru macroscopic (2.9) și de la (2.10)

Ecuații geometrice:

Un sistem închis de ecuații pentru cantitățile fizice macroscopice a fost acum obținut (adică, a fost construit un model macroscopic al compozitului), iar principala sarcină este de a găsi tipul de operator și determinarea funcțiilor sale materiale. Funcțiile materialelor macroscopice pot fi găsite din teste de eșantionare sau calculate la rezolvarea problemelor de valoare a modelelor structurale și fenomenologice ale compozitelor. Aproximativ aceste funcții pot fi găsite din rezolvarea problemelor pentru regiunea V cu condițiile limită ale formei private (2.22) sau (2.23).

Astfel, valoarea limită a mecanicii compozitelor în modelul structural și fenomenologic:

se pune conformitatea cu problema valorii limită pentru o zonă omogenă cu proprietăți eficiente:

și din decizia acestuia din urmă găsiți componentele medii ale câmpurilor

deformare.

Dacă, împreună cu procesele de deformare a compozitului, procesele de distrugere a componentelor sale sunt modelate, apoi criteriile pentru rezistența formei (2.15) și ecuațiile fizice ale sistemului (2.28), reflectă nu numai Proprietățile de deformare ale elementelor structurii, dar distrugerea lor în timpul procesului de încărcare. Modelul macroscopic (2.28) În acest caz poate fi completat cu ratele de rezistență la criterii

operatorul care p * și valorile materialelor macroscopice

pot fi calculate.

Ierarhia în două trepte a compoziției materialului compozit face posibilă împărțirea soluției de limită inițială a problemei de limită a mecanicii deformării și distrugerii (2.6), (2.9) - (2.11), (2.15) la un număr din etapele consecutive asociate cu construcția de rapoarte de determinare macroscopică, rezolvarea problemei valorii limită pentru zona cu proprietăți eficiente., Găsirea câmpurilor structurale de deformare în macro-volumele elementare, descrierea proceselor de distrugere a elementelor structurii, evaluarea evaluării Probabilitatea distrugerii macrobalilor elementare (adică probabilitatea de macrocomenzi).

De regulă, atunci când se utilizează rapoarte de determinare neliniare ale componentelor compozitului și contabilizării proceselor de distrugere structurală, necesitatea organizării procedurilor iterative de calcul pentru rezolvarea sarcinilor neliniare ale fiecăruia dintre pașii - pe de o parte, și coordonarea Etapele din secvența generală sunt pe de altă parte. În acest caz, în procesul de deformare, regiunea Macroender V devine macro-componentă, deoarece macroball-urile elementare izolate în jurul diferitelor puncte se dovedesc a fi la fel de încărcate.

Această abordare aproximativă a făcut posibilă obținerea unor soluții la o serie de sarcini de aplicare referitoare la analiza comportamentului mecanic și prezicerea capacității de susținere a structurilor structurale din materiale compozite: cilindri de presiune cu scop special înfășurate din banda de sticlă și organe organoplastice, au obținut hostesuri de motoare cu aeronave prin straturi din țesuturile de sticlă, organe și carbon, elemente de carbon-carbon ale blocurilor de duze de motoare, câmpuri la scară largă cu un scut termic și altele.

2.3 Principiul localității

Informațiile inițiale privind structura mediului micro-component, așa cum sa menționat deja în §2.1, pot primi un set de funcții de cuplu de tensor sau cantități scalare. Aceste momente sunt construite, de regulă, experimental în eșantioane reale sau folosind simularea computerizată a structurilor aleatorii. Studiile efectuate în acest domeniu arată că funcțiile momentului celei de-a doua și mai mari ale compozitelor cu structuri omogene statistice aleatorii sunt locale, iar dimensiunea zonei de dependență statistică pentru compozite de tip matrice cu două componente este aproximativ egală cu jumătate din media distanța dintre incluziuni.

Dacă funcțiile momentului proprietăților structurale ale mediului micro-component se estompează rapid, ei spun că în aranjarea elementelor structurii există o ordine din apropiere.

La rezolvarea problemelor stochastice ale teoriei elasticității compozitelor cu o structură aleatorie, proprietatea localității funcțiilor de cuplu a fost de obicei postulată împreună cu starea omogenității statistice. O ipoteză a localității limitare a funcțiilor de cuplu este, de asemenea, cunoscută, ceea ce permite obținerea aproximărilor cu un singur punct de probleme de limită stochastice și evitarea dificultăților asociate cu calcularea integrelor asupra regiunii dependenței statistice, care include funcțiile de cuplu.

După proprietatea localității funcțiilor de cuplu ale proprietăților materiale ale compozitelor cu o structură aleatorie este confirmată de numeroase studii, există o bază pentru utilizarea mai profundă în mecanică.

Este necesar să se menționeze proprietatea localității, dar care să caracterizeze deja interacțiunea elementelor structurii.

De exemplu, interacțiunea incluziunilor din compozitul matricei, provocând distorsiuni în câmpul elastic al matricei, poate fi înlocuită cu interacțiunea multipolelor punctelor, a puterii și a ordinii care depind de forma și proprietățile elementelor de structură. Se propune evidențierea unui volum limitat care conține un număr finit de multipole, în matricea din care este generat câmpul elastic, adecvat câmpului elastic al problemei periodice pentru matrice cu un număr infinit de incluziuni.

Documente similare

Elemente de mecanică de medii solide. Deformarea energiei. Teoreme minime. Model de mediu cu o mică fracțiune de volum de incluziuni. Modelul Polydisperser, proprietățile mediului cu o mică fracțiune de volum de incluziuni lamelare subțiri orientate arbitrar.

cursuri, a adăugat 30.07.2011


Compozit ca o bază a unui material armat de fibre de umpluturi. Metode de obținere a compozitelor: artificiale, naturale. Interacțiuni în materiale compozite. Structura și proprietățile fizice (1) (LA0.5EU0.5) 0,7PB0.3MNO3 + PBTIO3.

teza, a fost adăugată 08/22/2011


Principalele concepte ale mecanicii clasice din Newton: principiile relativității și inerției, legile gravitației și conservării globale, legile termodinamicii. Valoarea aplicată a mecanicii clasice: aplicarea în examinarea incendiilor, balistică și biomecanică.

examinare, adăugată 08/16/2009


Crearea unui model fizic de deformare a materialului. Sistemul de cluster de particule structurate. Descrierea mecanicii procesului de deformare plastică a metalului în timpul prelucrării presiunii și distrugerii materialului în timpul hidrodivei bazate pe cavitație, fenomenul rezonant.

articol, adăugat 07.02.2014


Grafit ca minerale din dimensiunea elementelor native, una dintre modificările de carbon alotropice, structura zăbrele sale de cristal, proprietățile fizice și chimice. Efectuarea și rezultatele studiului compozitelor bazate pe nanotuburi de carbon.

teza, a fost adăugată 09/22/2011


Modificarea duspative a mecanicii cuantice. Modele Super Stream; Dilaton Scalar Field și inflație. Abordarea șirului microscopic la descrierea variantei disipative a mecanicii cuantice. Compararea teoriilor cu observații, grafice de construcție.

examinare, adăugată 05.08.2015


Subiectul și obiectivele mecanicii sunt o secțiune a fizicii care studiază cea mai simplă formă de mișcare a materiei. Mișcarea mecanică - schimbarea în timp a corpului în spațiu în raport cu alte corpuri. Principalele legi ale mecanicii clasice deschise de Newton.

prezentare, adăugată 04/08/2012


"Modelul planetar" al atomului de bor se bazează pe mecanica cuantice, principiile, ideile și semnificațiile sale de bază. Încercările de a explica proprietățile corpusculare și de undă ale substanței în mecanica cuantică (val). Analiza funcției de undă și a semnificației sale probabiliste.

rezumat, a adăugat 11/21/2011


Puterea inerției ca o cantitate geometrică a forțelor de combatere a particulelor de material în mișcare de către corpuri spunându-le accelerația. Cunoștință cu principiile de bază ale mecanicii, analiza. Luarea în considerare a particularităților sistemelor mecanice cu conexiuni ideale.

prezentare, adăugată 09.11.2013


Caracteristicile proceselor de formare a structurii fazei și distrugerea comunicării dintre particulele, elementele sistemelor omogene și eterogene, ca una dintre problemele importante ale fizicii solide și mecanica fizico-chimică. Nanotehnologie de activare electrică.

 

Poate că va fi util să citiți:

• Controlul camerei în programul Trace Fashion;
• Inginer ACS TP: Responsabilitățile oficiale ale inginerului sistemului automatizat de gestionare a procesului automatizat de control automat în Deat Professional;
• Parteneri ISO TS 16949 Noua versiune;
• Curățarea nanotuburilor de carbon;
• Curățarea nanotuburilor de carbon;
• Tutorial: Teoria proceselor metalurgice;
• Caracteristicile impozitării serviciilor de telecomunicații (Fine N;
• Adevărat pe sarcini pe axa camioanelor;