Устройства и метод определения долговечности анизотропных стеклопластиковых стержней

• Автор: Тихонов, Вячеслав Борисович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОСОБЕННОСТИ И НЕДОСТАТКИ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1Л Методы и установки для длительных статических испытаний ПКМ.

1.2 Способы аппроксимации результатов длительных испытаний и прогнозирования долговечности

1.3 Современные изделия из однонаправленных стеклопластиков и требования к ним

1.4 Долговечность стеклопластиковой арматуры

1.5 Постановка задачи. Актуальность дальнейшего развития устройств

и методов длительных статических испытаний ПКМ

ГЛАВА 2 РАЗВИТИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННОЙ ПРОЧНОСТИ АНИЗОТРОПНЫХ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ СТЕРЖНЕЙ
2.1 Растяжение
2.2 Сжатие
2.2.1 Испытание на сжатие стержней с жесткой заделкой
2.2.2 Исследование устойчивости стеклопластиковых стержней при сжатии
2.3 Продольный изгиб
2.4 Измерение диаметров стержней периодического профиля
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МЕТОДА И СОЗДАНИЕ УСТРОЙСТВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ АНИЗОТРОПНЫХ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ СТЕРЖНЕЙ
3.1 Разработка устройства длительных испытаний
3.1.1 Захват для испытаний на долговечность при растяжении
3.1.2 Устройство комплексных испытаний по измерению долговечности
3.2 Разработка метода испытаний на долговечность
3.2.1 Выбор количества образцов
3.2.2 Испытание временной прочности образцов
3.2.3 Выбор величины нагрузки для испытаний второй группы образцов на долговечность
3.2.3 Испытание долговечности образцов
3.3 Метод математической обработки экспериментальных данных
ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ УСРОЙСТВ И МЕТОДА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ АНИЗОТРОПНЫХ
СТЕКЛОПЛАСТИКОВ ПРИ ДЛИТЕЛЬНЫХ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ
4.1 Длительные испытания стеклопластиковых стержней при растяжении, сжатии и продольном изгибе
4.1.1 Определение долговечности стеклопластиковых стержней при растяжении и сжатии
4.1.2 Определение долговечности стеклопластиковых стержней
при продольном изгибе
4.1.3 Методика расчета длительной прочности
4.2 Применение разработанных методов и устройств для испытаний плит авиационного назначения
4.3 Применение разработанных методов и устройств для испытаний стеклопластиковых стержней периодического профиля
4.3.1 Определение прочности и модуля упругости стержней периодического профиля при осевом растяжении
4.3.2 Определение прочности и модуля упругости стержней периодического профиля при продольном изгибе
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Длительная прочность и долговечность - это важнейшие характеристики, используемые при проектировании и реализующиеся при эксплуатации изделий из полимерных композиционных материалов (ГЖМ). Старение полимеров и разрушение стеклопластиковых изделий на различных объектах применения могут вести к значительным убыткам, например выход из строя линии электропередачи вследствие разрушения стеклопластикового сердечника электроизолятора, и к человеческим жертвам при обрушении фрагментов стен в зданиях или шахтных сводов, в случае обрыва анкерных стеклопластиковых связей.
Стеклопластиковые стержни в зависимости от условий применения могут подвергаться всем видам нагружения: растяжению, сжатию и изгибу. Обычно, для нового малоизученного материала, прогнозирование долговечности производят на основе экспериментальных исследований для каждого вида нагружения, приближенного к условиям эксплуатации. Вследствие этого, для количественной оценки долговечности материала, необходима разработка экспериментальных устройств и методов длительных статических испытаний ПКМ.
Цель работы — разработка, создание и апробация экспериментального устройства и метода длительных статических испытаний прочности стеклопластиковых стержней при сжатии, растяжении и продольном изгибе.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- разработать и создать устройство, предназначенное для проведения испытаний образцов на долговечность, позволяющее расширить функциональные возможности, повысить точность, снизить энергоемкость и габаритные размеры;
- разработать метод определения- долговечности стеклопластиковых стержней, основанный на измерении времени до разрушения нагруженных об-

ГЛАВА 2 РАЗВИТИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННОЙ ПРОЧНОСТИ АНИЗОТРОПНЫХ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ СТЕРЖНЕЙ
Таким образом, требования к продукции обусловливают методы измерений механических свойств изделий. Для рассмотренных примеров основными контролируемыми параметрами являются: прочность при растяжении, сжатии и изгибе, модуль упругости, долговечность в условиях эксплуатации в заданном диапазоне температур. Эти требования предопределили область дальнейших исследований, направленных на разработку метода и устройств определения долговечности.
Уместно будет рассмотреть методы временных испытаний в связи с тем, что методика испытаний на долговечность предполагает испытания и на временную прочность. Наиболее распространены методы-статических испытаний ПКМ на растяжение, сжатие и изгиб.
2.1 Растяжение
Исследования по определению временной прочности образцов однонаправленных стеклопластиков круглого сечения при растяжении были направлены на разработку методов испытаний, т.к. в результате литературного обзора распространенных методов и устройств для испытаний было выяснено, что большинство образцов, испытанных стандартными методами, разрушены за пределами рабочей части [2, 72]. Это говорит о несовершенстве методики испытаний и применяемых захватов. Качество того или иного метода испытаний определяется характером разрушения образцов (не допускается разрушение в захватах или по краю их), разбросом значений (погрешностью, вносимой захватом или устройство испытаний) и абсолютной величиной получаемого значения прочности. Для косвенной оценки качества метода испытаний предложено