Способ определения механических характеристик изделий и полуфабрикатов из однонаправленных волокнистых композиционных материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения механических свойств изделий и полуфабрикатов из однонаправленных волокнистых композиционных материалов. Цель изобретения - повышение точности определения свойств композиционных материалов. Используют плоские образцы для испытания на растяжение , изготовленные из изделий или полуфабрикатов, Металлографическим путем определяют средний диаметр d волокна , коэффициент Ј заполнения материала и ориентацию со структуры. Геометрические размеры образцов удовлетворяют условию, приведенному в описании изобретения. Дополнительным отличительным признаком является то, что используют образцы в виде лопатки, параметры которой приведены в описании. 1 з.п. ф-лы. -s Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 и 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4606937/28 (22) 21.11.88 (46) 15.01.91. Бюл. ЬЬ 2 (71) Куйбышевский авиационный институт имени академика С.П. Королева (72) А.H. Логвинов, В.И. Трегуб, В.Д. Юшин и О.К. Колеров (53) 620.172.24(088.8) (56) Карпинос Д.М. и др. Новые композиционные материалы. Киев; Вища школа, 1977, с. 69-76. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗДЕЛИЙ И .ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ОДНОНАПРАВЛЕННЫХ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения механических свойств иэделий и полуфабрикатов из однонаправленных волокнистых композиционных материалов.

Цель изобретения — повышение точности определения свойств композиционных материалов.

Способ осуществляют следующим образом, Используют плоские образцы для испытания на растяжение, изготовленные иэ композиционных изделий или полуфабрикатов.

Металлографическим путем определяют средний диаметр dволокна,,коэффициент ф заполнения материала и ориентацию в структуры.

„.,5U„„1620891 А1 определения механических свойств изделий и полуфабрикатов из однонаправленных волокнистых композиционных материалов, Цель изобретения — повышение точности определения свойств композиционных материалов. Используют плоские образцы для испытания на растяжение, изготовленные из иэделий или полуфабрикатов, Металлографическим путем определяют средний диаметр d волокна, коэффициент заполнения материала и ориентацию в структуры. Геометрические размеры образцов удовлетворяют условию, приведенному в описании изобретения. Дополнительным отличительным признаком является то, что используют образцы в виде лопатки, параметры которой приведены в описании, 1 з.п. ф-лы.

Геометрические размеры образцов удовлетворяют условию1 10 Ь, где1и Ь— длина и ширина рабочей части образца.

Используют две группы образцов, длиныл первой группы и 12 второй группы образцов удовлетворяют условию 1р > 10 1 .

Ширину о рабочей части обраэцо в рассчитывают из условия b= (в б»

t„/е)2(1 — ф) тг/4а, гдеа-толщина иэделия или полуфабриката; т — критерий Стюдента, е — абсолютная ошибка определения механических характеристик.

Образцы нагружают растяжением до разрушения, определяют механические характеристики F1 и Fz каждой группы образцов, а механические свойства F изделия или полуфабриката определяют по соотно1620891 шению F = F2(1*/)2), где1 e — длина изделия или полуфабриката; п1=1Д(Р2/Г1)/1пО2/11).

Частным отличительным признаком является использование образцов в виде лопатки. Ширину В захватной части образца в виде лопатки выбирают из условия; — — 1 2 в=ь

Гдв p = ГтО/ГГ„, 0 О И Ox — ЭКСПЕрИМЕНтаЛЬно определяемые предел текучести матрицы и трансверсальная прочность при растяжении в направлении армирования композита; Т вЂ” величина, обратная коэффициенту запаса прочности; f — коэффициент трения композита по материалу захватов; г/ — отношение толщины изделия или полуфабриката к длине лопатки, Радиус R сопряжения захватной части с рабочей частью выбирают из соотношения Я = Ь(с+ (В/Ь+ 1) ) /4(В/Ь вЂ” 1), где

c= (ox ); х — экспериментально опре2. деляемая прочность на сдвиг изделия или полуфабриката в направлении армирования композита.

Пример. Определяли предел прочности полуфабриката однонаправленного композиционного материала алюминий— бор в виде листа размером 500х1000 мм . По металлографическим шлифам, вырезанным электроэрозионным способом из полуфабриката, на микроскопе МПС-1 определили следующие значения величин; коэффициент заполнения (= 0,5, коэффициент ориентации структуры й)= 0,5. Количество волокон

z =(сот,lя) ф(1 — (), которое должно содержаться в рабочей части образца для оценки предела прочности с погрешностью (= 4 при вероятности Р=0,9544 (имеет для таких вероятности и ошибки =2,0), равно

160. Средний диаметр волокон составил

d=0 15 мм, Ширина Ь образца для толщины листа а=2,0 мм составила 3 мм. Затем определяли геометрические размеры лопатки образца под захваты разрывной машины.

Коэффициент запаса прочности

k = (0Ь) "б(0Ь) " равен 1,3. Коэффициент трения f=0,2. Трансверсальную прочность в направлении армирования композита 0, определяли по значениям предела прочности матрицы (0b)„=25 кгlмм и предела прочно2 сти волокна (ob)b = 280 кг/мм с помощью выражения:

Оx = (Gb)b + (Ят и(1 — () = 150 — 2 мм

Предел текучестиматрицы 0о=12кг/мм . г

Используя полученные данные, определяли значения безразмерных величин ,И И7/:

g=ОО5; р= — = 008

0о

Оx

Длина h1 лопатки была принята равной

40 мм, расчетным путем установлено, что при B/Ü=2,0 ширина лопатки равна 6 мм, Радиус перехода от лопатки кграбочей части образца для х= 25 кг/мм и С=

= (о„lх) = 36 выбран равным R= 46 мм.

Были изготовлены две партии образцов с общими размерами Ь= 3 мм, B= 6 мм, h1= 40 MM и R= 46 мм. Одна партия образцов имела длину рабочей части 11=30 мм, другая 12= 300 мм. Образцы обеих партий растягивали на усовершенствованной разрывной машине УМЭ-10ТМ. По диаграмме напряжение — деформация определяли предел прочности образцов первой партии (оь )1 и втоРой (пь )2 . СРеДнее значение предела прочности составило

25 (дь)1 = 115 кгlмм, (о ь )2 = 100 кгlммг.

По полученным значениям определяли . предел прочности полуфабриката:

55 гп = п(- - )/!п(-1О-) = — 006

100 300 (0b)n = (100) (1000/300) = 100 (0,3) о"=

= 93 кгl ммг, Формула изобретения

1. Способ определения механических характеристик изделий и полуфабрикатов из однонаправленных волокнистых композиционных материалов, по которому испытывают на растяжение плоские образцы, изготовленные из полуфабрикатов или изделий, с длиной1 10 Ь рабочей части, где

Ь вЂ” ширина рабочей части, регистрируют диаграмму напряжение — деформация, определяют металлографическим путем средний диаметр dволокна,,коэффициент (заполнения материала и ориентацию а структуры, с учетом которых судят о механических свойствах полуфабриката, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения, используют две группы образцов, длины 31 первой группы и12 второй группы которых удовлетворяют условию 12 > 1011, ширину Ь рабочей части образцов рассчитывают из условия

Ь =. (QPt dбя)2 . (1 — ф) л/4а, где t критерий Стюдента; е- абсолютная ошибка определения механических характеристик;

1620891 где с — (o,/ò) г15 т- эксперименентально определяемая прочность на сдвиг иэделия или полуфабриката в направлении армирования композита. где Т вЂ” величина, обратная коэффициенту запаса прочности;

Составитель М. Кузьмин

Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Редактор М. Келемеш

Заказ 4240 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 а — толщина рабочей части образца, определяют механические характеристики

F> и Рг каждой группы образцов, а механические свойства F изделия или полуфабриката определяют по соотношению

F а= г(1 */1г), где 1 - длина изделия или полуфабриката;

m=ln (Ег/F 1) / 1n (Ь/5).

2. Способ по и. 1, отл и чаю щи йс я тем, что используют образцы в виде лопатки, ширину В захватной части которой выбирают иэ условия

ПО О х — экспериментально определяOoMgx емые предел текучести матрицы и трансверсальная прочность при растяжении в направлении армирования композита; и — отношение толщины изделия или полуфабриката к длине лопатки;

f — коэффициент трения композита по материалу захватов. а радиус R сопряжения захватной части с рабочей частью выбирают из соотношения

R = Ь(с+ (В/Ь вЂ” 1)) /4(В/Ь вЂ” 1),