Образец для испытания одноосным растяжением перекрестно- намотанного композиционного материала,оправка для его изготовления и способ его изготовления

 

(° °

"Э. С. Зеленский, А. М, Куперман, P. А. Оганов (В. В; Гараний, ь

Ордена Ленина институт хим ичес кой физики AH (72) Авторы изобретения

l (71) Заявитель (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОДНООСНЫМ РАСТЯЖЕНИЕМ

ПЕРЕКРЕСТНО-НАМОТАННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО

МАТЕРИАЛА, ОПРАВКА ДЛЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИ Я

И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к исследованию прочностных и жесткостных свойств твердых материалов путем приложения растягиваюших нагрузок„а именно намоточных композиционных материалов, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при изготовлении силовых конструкций из армированных пластиков.

Важнейшей особенностью намоточных композиционных материалов является анизотропия механических свойств, определяющая зависимости прочности и жес1 кости от направления погружения по отношению к оси волокон. Эффективное использование материалов, предназначенных для сг1здания ответственных силовых . конструкций, в значительной степени обуславливается достоверностью сведений об анизотроции его упругих и прочностных характеристик. В связи с этим необходимо самое тщательное изучение механических свойств материала во всем квадранте полярной диаграммы, т.е. при всех углах между растягивающей силовой и направлением укладки волокон.

Известен образец для испытания одноосным растяжением перекрестно-намотанного композиционного материала, с симметричной укладкой волокон относительно оси растяжения. Образец изготав ливают вырезанием из перекрестно-на10 мотанных оболочек в виде полоски с поперечными пропилами. Оболо ку получа ют на цилиндрической оболочке большого диаметра jlj

Недостаток образца заключается в

15 том, что получаемые на нем упругие и прочностные харакгерис гики нельзя считать достоверными по причине непол- ного устранения эффекта прорезанных нитей . Кроме того, пропилы с двух сторон, уменьшающие рабочее сечение являются концентраторами напряжений, которыерезко увеличивают неоднородность поля напряжений на краях рабочего сечения образца. жением перекрестно-намотанного композиционного материала, выполненного иэ симметрично уложенных относительно оси растяжения непрерывных волокон, в

- виде двух замкнутых лент, с общим центром симметрии, замкнтые ленты выполнены равными по толщине, а их внутренние и наружные поверхности выполнены в форме шаровых поясов, равноуда10 ленных от общего центра симметрии.

Указанный образец может быть получен при помощи новой оправки со средством ее крепления в намоточном станке, выполненной в виде шара с плоскостью

1S разъема, проходящей через. его центр, а средство крепления шара выполнено в виде конических углублений группами по четыре, расположенных на его поверхности по окружности большого круга, 20 перпендикулярного к плоскости разъема, при этом углубления и каждой группе равноудалены от плоскости разъема, При этом используется новый способ получения образца, включающий закреп2S ленные оправки о двух сторон в намоточном станке, пропитку непрерывных волокон связующим, их радиальную намотку на оправку s последующую термообработку, в котором шаровую оправку .

За закрепляют поочередно на ее двух диаметрах, расположенных в плоскости большого круга, перпендикулярного к плоскости разъема, и равнонаклоненных к последней.

На чертеже изображен образец для испытания одноосным растяжением перекрестно-намотанного комн материала.

Образец выполнен из симметрично уложенных отйосительно оси растяжения 1 непрерывных волокон 2 в виде двух замкнутых лент 3 с общим центром симмеч рии 4. Их внутренние 5 и наружные 6 поверхности имеют форму шаровых поясов, равноудаленных от общего центра симметрии. Оправка для изготовления предлагаемого образца выполнена в виде шара 7 с плоскостью разъема 8, проходящей через его центр 4. Места крепления шара выполнены в виде конических углублений 9, расположенных на его поверхности по окружности большого круга, перпендикулярного к плосоксти разъ<: ема 8.

При изготовлении образца для нспы тания одноосным растяжением оправку закрепляют в намоточном станке поочередно в конические углубления 9 на концах диаметров 10 и 11, лежащих в

3 98

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является образец для испытания одноосным растяжением перекрестно-намотанного., композиционнсьго материала, выполненный иэ симметрич но уложенных относительно оси растяжения непрерывных волокон s виде двух замкнутых лент с общим центром симметрии Q2)

Ппи изготовлении известного объекта используют цилиндрическую или плоскую оправку, имеющую на своих торцах места крепления в намоточном станке.

Способ изготовления известного образца включает закрепление оправки с двух торцов в намоточном станке, про, нитку непрерывных волокон связукипим их радиальную намотку на оправку и последующую термообработку. При этом один торец оправки закрепляют по ее, оси, а другой перемещают при намотке

C каждой ленты на равные расстояния, симметрично относительно оон оправки.

Недостатком известного образца as ляется то, что получаемые при его испытаниях характеристики не являются окончательно достоверными, кроме того он не позволяет изучать свойства анизотропных материалов во всем квадранте полярной диаграммы. Это объясняется тем, что в известном способе волокна укладывают на наклонную рабочую поверхность оправки, на которой витки удерживаются эа счет еил трения, Естественно, чем больше угол наклона оправки, тем труднее удержать витки в заданном положении. И, наконец, как показывает опыт, при угле наклона < свыше 25-30© изготовление известного образца становится невозможным. Кроме того, в процессе намотки первый виток держится на поверхности оправки только за счет сил трения, второй и все последующие - эа счет сил трения и упора во все предыдущие витки. Это приводит к тому, что внутренние напряжения в образце изменяцьтся по его ширине. В результате, в рабочем сечении возникает неоднородное поле напряжений, искажающее результаты испытаний.

Целью изобретения является достижение более достоверных упругих и прочностных характеристик композиционных материалов ho всем квадранте полярной диаграммы за счет создания более однородного поля напряжений в рабочем сечении.

Для достижения поставленной цели в образце для испытания одноосным растя1866 б

981866 плоскости большого круга,. перпендику- выполнены в форме шаровых поясов, лярного к плоскости разъема и равнона- равноудаленных от обшего центра симмеч

I клоненных к ней. рин.

Пример . Образец получают на- 2. Оправка для изготовления образца моткой на шаровую оправ™,; рав ™,; диаметром 5 для испытания одноосным растяжением

150 мм с углом = межцу

Ж =20 О ж у лентами перекрестно-намотанного компоэицнонй10 .К ного материала со средством ее крепления толщиной 1 мм и шириной 10 мм. ажв намоточном станке, о т л и ч а юдая из лент намотана иэ стеклонитей ,ш а я с я тем, что она выполнена в випри поочередном вращении оправки, заленной в конических-углублениях на 1е де шара с плоскостью разъема, проходякреп шей через его центр, а средство креп- . концах диаметров, лежащих в плоскости большого круг, рп икуляр а, перпендикулярного к ления выполнено в виде групп по четыре конических углублений, расположенных плоскости разъема, и наклоненных под .о на поверхности шара по окружности углом 10 к ней. для и-пытания 1 большого круга, перпендикулярного к

Пред

П длагаемый образец для испытании плоскости разъема, при этом углубления адноосным растяжением, оправка для его образца s каждой группе равноудалены от плосизготовления и способ получения разца обеспечивают более достоверные сведе- кости разъема.

З. Способ. изготовления образца для ния о свойствах материала во всем анте пол ной л аг аммы. Положи- 29 испытаннЯ одноосным РастЯжением пеРетель (Я е КРЕСТЫОН&МОтаННОГО КОМПОЭИЦИОННОГО тельный эффект заключается в повьппении материала, включающий закрепление опнадежности конструированни и эксплуатаравки сдвух сторон в намоточном станке, ции иэделий из армированных пластиков. . пропитку волокон связующим, их ра2S диальную намотку на оправку, поочередно перемещаемую соответственно для

Формула изобретения первой н второй лент, и последующую . термообработку, о т л и ч а ю ш и и с я

1.Образец для испытания Одноосным рас- Р Р КУ тем, что шаровую оправку закрепляют на тяжением перекрестно-намотанного компоЗЭ ее двух диаметрах, расположенных в знционного материала, выполненный ыз сам- З© плоскости болыцого друга, перпендикулярметрично уложенных Относительно оси расного к плоскости разъема, и равнонаклотяжения непрерывных волокон в виде двух пенных к ней. замкнутых лент с общим центром симметрии, Источники информации, отличаюшийс ятем, что, с принятые во внимание при экспертизе целью достижения более достоверных уп- И ругнх и прочностных характеристик во 1. Тарнопольский К . М. и др. Методы всем квадранте полярной днаграммы за статических испытаний армированных счет создания более Однородного поля пластиков. М., 1975, с. 81. напряжений в рабочем сечении, замкнутые 2. Авторское свидетельство СССР ленты выполнены равными по толщине, W по заявке,% 2880704/23-26, а их внутренние и наружные поверхности кл. Q 01 и 1/28, 1980.

981866

Составитель С. Фатеева. Редактор Ю. Петрушко Техред 3. Палий Корректор У. Пономаренко

Заказ 9700162 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4