Способ определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах



Способ определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах
Способ определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах
Способ определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах

 


Владельцы патента RU 2565358:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ (RU)

Изобретение относится к способам определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах, применяемых в строительных конструкциях и изделиях. Сущность: осуществляют закрепление цилиндрического образца, имеющего на одном торце буртик, образованный вытачиванием кольцевой прямоугольной канавки, предназначенной для размещения захвата разрывной машины, в захватах разрывной машины. Прикладывают нагрузку и замеряют растягивающее усилие в момент сдвига буртика относительно центральной части образца, а прочность сцепления волокон материала определяют по математической формуле. Технический результат: повышение точности испытания и получение достоверных значений показателя прочности сцепления волокон одноосноориентированных волокнистых композитных материалов. 3 ил.

 

Изобретение относится к способам определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах, применяемых в строительных конструкциях и изделиях.

Область применения - строительная отрасль и др. Известен способ определения адгезионной прочности композиционных материалов (RU 2231772), заключающийся в том, что осаживают между плоскими параллельными плитами цилиндрический образец, содержащий концентрические выступающие буртики на торцевых поверхностях, и замеряют усилие пресса при осадке. При этом усилие пресса фиксируют в момент отрыва наружного кольцевого слоя в виде цилиндрической оболочки от центральной части образца, а адгезионную прочность материала рассчитывают по величине измеренного усилия, отнесенного к площади отрыва наружного кольцевого слоя от центральной части образца.

Недостатком способа является нелинейное распределение напряжений по поверхности отрыва - максимальные на уровне середины центральной части и уменьшающиеся к ее краям по нелинейному закону, т.к. зависят от прогиба внешнего кольцевого слоя, соответствующего приложенной нагрузке.

Наиболее близким по техническому решению, принятым за прототип является способ испытания древесины на скалывание вдоль волокон (RU 2295717), заключающийся в том, что нагружение сжимающим усилием осуществляется на контрольных образцах, выполненных в виде двух неподвижных опорных частей и одной скалываемой части, а предел прочности на скалывание вдоль волокон определяют по установленной математической формуле.

Недостатком прототипа является невозможность его применения в исследовании прочностных характеристик композитных материалов небольших размеров. Например, при испытании композитных стержней, арматуры, профильных изделий и т.п., с размерами поперечного сечения 3-5 мм, т.к. размеры дефектных зон, возникающие от действия режущих инструментов при изготовлении предложенной формы образцов, будут соизмеримы с размерами рабочей зоны образца, что приведет к получению недостоверного значения искомого параметра.

Задачей предложенного изобретения является повышение точности испытания и получение достоверных значений показателя прочности сцепления волокон одноосноориентированных волокнистых композитных материалов.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах прикладывают растягивающую нагрузку к образцу в виде стержня 1 (Фиг. 1), имеющему на одном торце буртик 4, образованный вытачиванием кольцевой прямоугольной канавки 2, предназначенной для размещения полупластин 5 и 6, обеспечивающих равномерное распределение нагрузки по поверхности буртика, и захвата разрывной машины 7 (или приспособления), усилие замеряют в момент сдвига буртика 4 относительно центральной части образца 3, а прочность сцепления волокон материала определяют по математической формуле:

где τ - прочность сцепления волокон, Па;

Pmax - максимальная разрушающая нагрузка, Н;

d - диаметр центральной части образца, м;

h - высота буртика, м.

На Фиг. 2 приведены размеры образца для испытания. На Фиг. 3 приведена общая схема испытания.

Способ определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах осуществляется следующим образом.

На образце цилиндрической формы 1 (Фиг. 1) диаметром D на расстоянии (1/3…1/2)D от одного торца вытачивается кольцевая прямоугольная канавка 2, такой глубины, чтобы центральная часть образца 3 имела круглое поперечное сечение диаметром 1/3D, и шириной, достаточной для размещения распределительных полупластин 5 и 6 и захвата 7 (или приспособления) разрывной машины. Противоположный конец образца закрепляют в верхний захват разрывной машины, а в канавку 2 устанавливают полупластины 5 и 6, обеспечивающие равномерное распределение нагрузки по поверхности буртика 4, и заводят захват разрывной машины 7. Затем прикладывают растягивающую нагрузку и замеряют усилие в момент сдвига буртика 4 относительно центральной части 3 образца.

Напряжение на поверхности сдвига находят по математической формуле

где τ - прочность сцепления волокон, Па;

Pmax - максимальная разрушающая нагрузка, Н;

d - диаметр центральной части образца, м;

h - высота буртика, м.

Отличительными признаками предложенного способа по сравнению с прототипом являются форма образца, его небольшие размеры (можно использовать образцы с размером поперечного сечения 3 мм и более), простота в изготовлении и осуществлении данного метода.

Пример конструктивного воплощения способа

У стержня полимеркомпозитной (базальтопластиковой) арматуры диаметром D=10 мм, на расстоянии 3 мм от одного торца на токарном станке была выполнена кольцевая прямоугольные канавка толщиной 3 мм и глубиной 3 мм. Диаметр центральной части образца составил 4 мм. Испытание провели по вышеуказанной методике. В момент сдвига буртика относительно центральной части образца было зафиксировано усилие Р=120 кгс. В системе СИ: d=0.004 м, h=0.003 м, Pmax=1177 Н.

Прочность сцепления волокон материала оценили по формуле:

Способ испытания образцов из одноосноориентированных волокнистых композитных материалов, включающий закрепление образца в захватах разрывной машины, приложение нагрузки и определение прочности сцепления волокон по математической формуле, отличающийся тем, что способ осуществляется на цилиндрическом образце, имеющем на одном торце буртик, образованный вытачиванием кольцевой прямоугольной канавки, предназначенной для размещения захвата разрывной машины, растягивающее усилие замеряют в момент сдвига буртика относительно центральной части образца, а прочность сцепления волокон материала определяют по математической формуле:

где τ - прочность сцепления волокон, Па;
Pmax - максимальная разрушающая нагрузка, Н;
d - диаметр центральной части образца, м;
h - высота буртика, м.



 

Похожие патенты:

Использование: для тестирования истинной прочности или жесткости твердых или сверхтвердых компонентов, используя акустическую эмиссию. Сущность изобретения заключается в том, что устройство тестирования на основе акустической эмиссии содержит тестируемый образец, включающий твердую поверхность, акустический датчик, индентор, соединенный с твердой поверхностью, и нагрузку.

Изобретение относится к области исследования и анализа твердых материалов путем определения их прочностных свойств, а именно определения коррозии и трещин в металлических запорных элементах - напорных клапанах высокого давления гидрорезного оборудования в процессе их циклического нагружения во время работы насоса, и может быть использовано для оценки их работоспособности.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в строительной отрасли. Предлагаемый способ заключается в том, что предварительно выявляют место наибольшей осадки фундамента здания.

Изобретение относится к лабораторному моделированию в геофизике с применением электрогидравлического, программно управляемого пресса и может быть использовано для исследований процессов разрушения горных пород с целью отработки методик и алгоритмов прогнозирования сейсмической опасности в природных массивах.

Изобретение относится к испытательной технике. Призматический образец имеет форму призмы, продольную и поперечную плоскости симметрии, два боковых выступа, расположенных продольно, по концам призмы - опорные поверхности, а в центральной ее части - поверхность нагружения поперечной испытательной нагрузкой.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Центробежная установка содержит корпус, установленные на нем вал с приводом вращения, гидроцилиндр, закрепленный на валу перпендикулярно его оси, размещенные в гидроцилиндре поршень, фиксатор положения поршня в гидроцилиндре, захват для соединения с торцом образца, закрепленный на поршне в подпоршневой полости, и источник среды, соединенный с подпоршневой полостью гидроцилиндра посредством входного отверстия в гидроцилиндре.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к стендам, которые предназначены для проведения гидроиспытаний корпусов ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ).

Изобретение относится к диагностированию сосудов, работающих под действием статических и малоцикловых нагрузок от внутреннего избыточного давления, и может быть использовано для оценки прочности сосудов при диагностировании с учетом фактических параметров нагруженности их конструктивных узлов и элементов.

Изобретение относится к технике испытаний труб для магистральных газопроводов. .

Изобретение относится к области производства буровых алмазных долот, а именно к входному контролю качества алмазных зубков. .

Изобретение относится к «физике материального взаимодействия», конкретно к способу определения модуля Eо общей деформации и модуля Eупр упругости материальной среды в условиях гравитационного взаимодействия pб и влияния атмосферного давления . По образцам среды, отобранным на глубине h (см) ее массива, определяют ее удельный вес γстр (кг/см3), угол внутреннего трения и удельное сцепление cстр (кГ/см2), рассчитывают для нарушенной структуры среды угол и удельное сцепление cн=cстр[2-tgφн/tgφстр] (кГ/см2), определяют гравитационное давление и , величину эффективного начального критического давления сжатия образца среды в условиях компрессии и коэффициенты Пуассона в массиве - как и , в стенках выработки - как , , в условиях компрессионного сжатия - как , производят испытание среды Si=f(Δpi-const,t) во времени t возрастающими ступенями статических нагрузок Δpi (кГ/см2) при создании на среду давления, равного гравитационному (бытовому) , разгрузку среды до нулевого давления p2=0 (кГ/см2), нагружение среды давлением и давлением при замере стабилизированных во времени t соответствующих значений осадок среды , , , , а модули общей деформации и упругости среды рассчитывают по следующим зависимостям при испытании среды штампом: 1) со свободной поверхности полупространства и , где , B и dкр - ширина и диаметр (см), Fкр - площадь штампа (см2); 2) в массиве среды винтолопастным штампом и , где ; 3) на дне вертикальной выработки и , где ; 4) в стенках вертикальной выработки под распорными штампами и , где ; 5) в стенках скважины под эластичным радиальным штампом трехкамерного прессиометра и , где , l0 - длина рабочей камеры (см); 6) в стенках скважины под эластичным штампом однокамерного прессиометра и , где , RкрI, Rб, - большие радиусы эллипсоида раздутой камеры прессиометра (см); 7) в компрессионной камере лабораторного прибора и . 10 ил., 1 табл.

Изобретение относится к компактному зажимному устройству (50) для трубы, пригодному для использования в установке для гидравлических испытаний под давлением с целью контроля качества трубы, полученной электросваркой методом сопротивления. На неподвижное основание (51) посажено с возможностью подъема и опускания поднимаемое и опускаемое основание (52), включающее в себя находящееся на нем поддерживающее трубу тело (55). В положениях, между которыми заключено поддерживающее трубу тело (55) поднимаемого и опускаемого основания (52), расположены зажимные захваты (56), способные поворачиваться. В поднимаемом и опускаемом основании (52) предусмотрен корпус (58) привода захватов для независимого подъема и опускания поднимаемого и опускаемого основания (52). Противоположные боковые участки корпуса (58) привода захватов соединены с противоположными зажимными захватами (56) посредством звеньев (59) так, что могут поворачивать зажимные захваты (56) в направлениях смыкания путем опускания относительно поднимаемого и опускаемого основания (52). На неподвижное основание (51) установлены и первый приводной механизм (53), предназначенный для привода поднимаемого и опускаемого основания (52) с целью подъема и опускания, и второй корпус (54) привода, предназначенный для привода корпуса (58) привода захватов с целью подъема и опускания. Технический результат - повышение компактности и легкости конструкции с обеспечением ее надежности. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 27 ил.

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» и касается определения границ упругого состояния материальной среды в массиве. Предлагается после определения физических параметров структурированной среды в массиве - угла внутреннего трения , удельного сцепления сстр (кг/см2) и удельного веса γстр (кг/см2) определять верхнюю границу упругого состояния среды через значение гравитационного (бытового) давления , нижнюю границу упругого состояния структурированной среды - через значение и нижнюю границу упругого состояния среды с нарушенной структурой - через значение , где σТ.сж, σТР - пределы текучести среды при сжатии и растяжении, , сн=сстр[2-(tgφстр/tgφн)] (кг/см2), а через выражение определяют величину «зуба» текучести упруго-вязко-упругой материальной среды. Технический результат - повышение точности определения границы упругого состояния деформируемого грунта в массиве. 1 ил.

Изобретение относится к «Физике материального контактного взаимодействия» и касается возможности достижения равномерного напряженно-деформированного состояния в зоне контакта двух материальных сред. Суть изобретения заключается в том, что придают контактирующей поверхности более прочной материальной среды выпуклой полусферической формы с радиусами взаимодействия R с р . с ф = 0,5 b 2 + l 2 / sin ϕ с л о - для прямоугольной площади контакта, R с р . с ф = 0,5 d / sin ϕ с л о - для круглой площади контакта, R ц = 0,5 b / sin ϕ с л о - для полуцилиндрической формы контакта шириной b, где ϕ с л о - угол внутреннего трения среды с нарушенной или с ненарушенной структурой, более слабой по прочности. Технический результат - обеспечение возможности определения геометрических параметров контактирующих материальных сред с равномерным распределением между ними напряжений. 3 ил.

Изобретение относится к испытанию керамических обтекателей летательных аппаратов на разрушение. Способ включает создание избыточного давления во внутренней полости обтекателя. Предварительно на наружной поверхности обтекателя монтируют упругий перфорированный прозрачный чехол, на внутреннюю поверхность которого нанесен липкий слой, обеспечивающий возможность фиксации осколков обтекателя при его разрушении, и перфорированный защитный кожух, при этом пространство между наружной поверхностью упомянутого чехла и внутренней поверхностью кожуха заполняют резиновым материалом. Липкий слой на внутреннюю поверхность упругого чехла может быть нанесен двусторонним скотчем. Может быть использован резиновый материал в виде шариков. Обеспечивается возможность восстановления картины разрушения обтекателя при проведении опрессовки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх