Образец для определения сдвиговой прочности полимерных композиционных материалов методом кручения

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения сдвиговой прочности полимерных композиционных материалов методом крушения. Целью изобретения является повышение достоверности испытаний,Образец выполнен в виде хвостовиков и жесткосвязанных с ними параллельных плоских ортотропных слоистцх пластин испытываемого материала . Рабочая часть образца выполнена в виде связанного с пластинами слоя связующего в форме кольца с радиусом R, относительной шириной h/R сО,05. Толщина рабочей части не превышает толщины связующего между волокнами в соседних слоях. 2 ил.

2228 А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1% (11) Ц1)У С 01 Я 3/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H AST0P Ê0ÌÓ CB TEilaCTsV

ГОСУААРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

f (21) 4769536/28 (22) 14.11 ..89 .(46) 07.05.92. Бюл. И 17 (71) Обнинское. научно-производственное объединение "Технология" (72) Ю.Ю.Перов и В,.А.Локшин (53) 620.172 (088.8) (56) Заводская лаборатория, 1970, И 11, c° . 137.1-1374.

Whitney I.N. Experimental Mexanics. 1967, v. 7, р. 447-453. .(54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГО- .

ВОИ ПРОЧНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КРУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к испыта!

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к образцам для определения сдвиговой прочности

° полимерных композиционных материалов методом кручения.

Известен метод определения сдвиговой прочности путем перекащивания пластины в шарнирном четырехзвеннике. Образец для этого вида испытания представляет собой тонкую плоскую квадратную пластину, по краям которой привинчены или приклеены жесткие накладки . Когда четырехзвенник Нагружается в противоположных углах сжатием или растяжением,. пластина ока" зывается в состоянии чистого сдвига в своей плоскости. В настоящее время методом фотоупругости показано, что напряженное состояние в пластине существенно отличается от чистого сдвига. Вследствие этого метод дает

? тельной технике и может быть использовано для определения сдвиговой прочности полимерных композиционных материалов методом кручения. Целью изобретения является повышение достоверности испытаний. Образец выполнен в виде хвостовиков и жесткосвязанных с ними параллельных плоских ортотроп- ных слоистых пластин испытываемого материала. Рабочая часть образца выполнена в виде связанного с пластинами слоя связующего в форме кольца с ра- диусом R, относительной шириной h/R< (0,05. Толщина рабочей части не превышает толщины связующего между волокнами в соседних слоях. 2 ил.

I погрешность при определении сдвиговых характеристик в плоскости имеет низкую достоверность. )аВВф

Известен метод определения сдвиговой прочности путем перекашивания по- ф4 лосы. При этом околосвободных кромок (Я образца наблюдается отличное от чис- фф того сдвига напряженное состояние зона краевого эффекта. При определе- у нии прочности заметное влияние оказывает обжатие кромок образца.

Возникающие в процессе нагружения образца нормальные напряжения могут быть причиной преждевременного разрушения образца. Все это снижает достоверность результатов испытаний. вЬ

Наиболее близким к предлагаемому является образец для испытаний на сдвиг, выполненный в виде тонкой трубы, испытываемой на кручение. Тонкостенная труба круглого поперечного се1732228

Ь/R CO)05 чения нагружается крутящим моментом вокруг продольной оси. Стенка образца подвергается при этом чистому сдвигу. Этим. методом можно получить наиболее корректные результаты при определении сдвиговых характеристик композиционных материалов.

Недостатки известных образцов - невозможность изготовления их без специальной оснастки, для проведения испытаний требуется дорогостоящее специальное оборудование, а также низкая достоверность испытаний из-за неравномерности распределения напряжений по рабочему сечению обра зца .

Целью изобретения является повышение достоверности испытаний путем определения сдвиговой прочности слоистых полимерных композиционных материалов.

Указанная цель достигается тем, что захватные части образца выполнены в виде хвостовиков и жесткосвязанных с ними параллельных плоских ортотропных слоистых пластин, содержащих волокна и связующую матрицу, рабочая часть образца выполнена в виде связанного с пластинами слоя связующего, толщина которого не превышает расстояние между волокнами в соседних слоях и для относительной ширины выполняется условие

10 !

4

Формируется пакет по схеме:. воceleb слоев npenpera no схеме (О-90) < (например, из углеродной ленты ЭЛУР0,0ЯП, пропитанной эпоксифенольным связующим ЭНФБ) диаметром D,íà которые накладываются две антиадгезионные пленки. Одна пленка 5 в Форме кольца с внутренним диаметром 2 (К+Ь) и внешним диаметром П, а вторая 6в форме круга с диаметром 2R. Далее на антиадгезионные пленки выкладывается еще восемь слоев препрега со схемой укладки (0-90), диаметром D . Заготовки препрега и антиадгезионных пленок вырезают по шаблонам. В, качестве адгезионной пленки использовалась Фторопластовая пленка марки 4ИБ-А

ТУ-6-05-1878-79 толщиной 5 мкм. По окончании формирования пакета производится его отверждение по стандартному технологическому режиму.:Полученный композиционный материал приклеивается к хвостовикам 3.

При испытании образца к нему прикладывается через приклеенные хвостовики. 3 крутящая нагрузка, которая вызывает в рабочем сечении 2 разрушение от сдвиговых напряжений. Нагружение осуществляется на стандартной испытательной машине типа КМ-50-1.

Расчет сдвиговой прочности ведется по известной формуле, используемой для трубчатых образцов

Ограничение относительной ширины кольцевого сечения соединительной . матрицы связано с неоднородностью распределения касательных напряжений по рабочему сечению. Ограничение толщины рабочего сечения необходимо для обеспечения корректного моделирования исследуемого материала. При увеличении этого размера происходит переход от определения сдвиговой прочности слоистого композита к прочностным свойствам матрицы.

На Фиг. 1 показана схема образца для определения сдвиговой прочности

ПИК методом кручения; на фиг. 2 сечение А-А на.фиг. 1.

Образец состоит из двух пластин

1, соединенных посредством слоя матрицы 2 и приклеенных к двум концеви" кам 3 с помоц ью клеевого слоя 4 и антиадгезионных пленок 5 и 6.

Образец изготавливают и испытывают следующим спо» обом.

П

2вКЧ где M„крутящий момент, при котором происходит разрушение образца;

В,Ь вЂ” внутренний радиус и ширина рабочего сечения.

Формула. изобретения

Образец для определения сдвиговой прочности полимерных композиционных материалов методом кручения, содержащий захватные части и рабочую часть кольцевого сечения радиусом R отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности испытаний путем определения сдвиговой проч- ности слоистых полимерных композиционных материалов, захватные части об.

>> разца выполнены в виде хвостовиков и жестко связанных с ними параллельных плоских ортотропных слоистых пластин, содержащих волокна и свяэмS

1732228

6 ющую матрицу, а рабочая часть выпол- нами в сосе 1них слоях с учетом соотнена в виде связанного с пластинами h слоя связующего, толщина h которого ношения — < 0 05.

R не превышает расстояние между волок- 1

Фиг.I

А-А

Фиг.2

Составитель Ю.Петров

Редактор Д. Мотыль Техред Д.фдифиык КоРРектоР М. Самборская

Заказ 1578 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Paymixaa наб., д. 4/5 Ю

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 10