Прогнозирование механических характеристик стеклопластиков с учетом дилатационных эффектов, обусловленных изменением влажности

• Автор: Щербакова, Алла Олеговна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 162 с.

РЕФЕРАТ
В диссертационной работе изложены результаты расчетных и экспериментальных исследований влияния дилатационных воздействий на упругие и прочностные характеристики армированных пластиков. В качестве дилатационных факторов выделены влага, температура и химическая усадка связующего.
Разработаны модели деформирования и разрушения однонаправленных армированных пластиков при трансверсальном и сдвиговом видах нагружения. Модели учитывают величины микронапряжений, возникающих на границе раздела волокно-матрица в результате дилатации. На основе полученных данных о дилатационном изменении прочностных свойств однонаправленного армированного пластика разработана модель деформирования и разрушения тканевого композита с теми же структурными компонентами.
Экспериментально показано существенное влияние циклического знакопеременного температурного нагружения на изменение упругих характеристик тканевых армированных пластиков в состоянии предельного влагонасыщения за счет накопления рассеянных микроповреждений. В методическом аспекте выявлено влияние радиуса закругления опорных устройств на точность экспериментальной оценки упругих свойств армированного пластика при поперечном изгибе коротких балок по грехточечной схеме. Проведены экспериментальные исследования кинетики влаго-поглощения стеклопластиковыми образцами с различными уровнями микроповреж-цений.
Все экспериментальные исследования проведены с использованием стеклопластиков лабораторного и промышленного изготовления. Расчеты сделаны на примере типичного стеклопластика на эпоксидном (эпоксифенольном) связующем.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Анализ изменения годового числа публикаций по проблеме “влияние дилатационных воздействий на механические свойства армированных пластиков” с 1980-2000 гг.
1.2. Особенности влагопоглощения армированными пластиками
1.2.1. Влияние структуры армированных пластиков на характеристики влагопоглощения
1.2.2. Методы определения сорбционных характеристик армированных пластиков
1.2.3. Влияние внешней нагрузки на влагопоглощение армированными пластиками
1.2.4. Распределение концентрации влаги по толщине материала
1.3. Влияние дилатационных факторов на механические свойства армированных пластиков
1.3.1. Влияние температуры
1.3.2. Влияние влаги
1.3.3. Влияние химической усадки
1.3.4. Моделирование изменения механических характеристик армированных пластиков в зависимости от дилатационных воздействий
1.4. Механизмы возникновения напряжений в армированном пластике в результате дилатационных воздействий
1.5. Знакопеременное термоциклирование армированных пластиков
1.6. Способы изучения сопротивления сдвигу армированными пластиками
1.7. Цель и задачи работы
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ВЛАГОПОГЛОЩЕНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫМИ ОБРАЗЦАМИ С
РАЗЛИЧНЫМИ УРОВНЯМИ НАЧАЛЬНЫХ МИКРОПОВРЕЖДЕНИЙ..
Глава 3. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ СДВИГА АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ
3.1. Определение модуля сдвига армированных пластиков из испытаний коротких балок на изгиб
3.1.1. Краткое описание метода 5 О
3.1.2. Описание расчетной модели
3.1.3. Результаты расчета 5
3.1.4. Анализ результатов
3.2. Определение модуля сдвига армированных пластиков из испытаний на кручение квадратной пластины
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СНИЖЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК УПРУГОСТИ АРМИРОВАННОГО ПЛАСТИКА ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ ЗНАКОПЕРЕМЕННОМ ТЕМПЕРАТУРНОМ НАГРУЖЕНИИ
4.1. Описание экспериментов по знакопеременному термоцикли-рованию. Подготовка образцов для проведения опытов
4.2. Модификация методов экспериментального определения констант упругости композитов из испытаний балок и пластин
4.3. Анализ результатов по изменению характеристик упругости материала в зависимости от количества термоциклов
Глава 5. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ ОДНОНАПРАВЛЕННЫХ И ТКАНЕВЫХ КОМПОЗИТОВ С УЧЕТОМ МИКРОНАПРЯЖЕНИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ В РЕЗУЛЬТАТЕ ДИЛАТАЦИИ КОМПОНЕНТОВ МАТЕРИАЛА
5.1. Микромеханические аспекты влагопоглощения армированными пластиками
5.1.1. Использование влаготепловой аналогии
5.1.2. Вычисление трансверсального коэффициента диффузии
5.1.3. Вычисление напряжений от предельного насыщения влагой. Упругий расчет
5.1.4. Вычисление микронапряжений от насыщения влагой. Расчет с учетом ползучести
5.2. Расчет изменения пределов прочности монослоя однонаправленного армированного пластика при дилатации
5.2.1. Расчет кривой деформирования материала при транс-версальном нагружении
5.2.2. Расчет кривой деформирования материала при сдвиге
5.2.3. Вычисление изменения трансверсального и сдвигового пределов прочности материала при дилатации в процессе влагопоглощения
5.3. Модель деформирования и разрушения тканевых композитов
при однократном нагружении
5.3.1. Схематизация тканого армированного пластика

Рис. 1.12. Влияние количества циклов охлаждения в жидком азоте на прочность соединения волокно-матрица (бор — ЭДТ-10)