Трещиностойкость полимерных клеевых соединений листовых материалов при длительном воздействии факторов космического пространства

• Автор: Шубин, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Применение полимерных материалов в наружных элементах долговременных

орбитальных станций и развитие исследований воздействия на них факторов околоземного космического пространства
1.2. Подходы механики разрушения к оценке и прогнозированию прочности и долговечности полимерных материалов и клеевых соединений по инициированию и кинетике роста дефектов (трещин) в них

Глава 2. Исследования влияния факторов космического пространства на

трещиностойкость, структуру и свойства клеевого слоя и поверхностей разрушения клеевых соединений листовых ПКМ в пассивных экспериментах в натурных и имитирующих космические условиях
2.1. Выбор метода и типа образца для оценки критических параметров трещиностойкости полимерных клеевых соединений листовых материалов..
2.2. Объекты исследований
2.3. Натурный пассивный эксперимент
2.3.1. Условия эксперимента и методы исследования
2.3.2. Результаты и их обсуждение
2.4. Пассивные эксперименты в условиях, имитирующих воздействие факторов космического пространства
2.4.1. Установка и условия имитации ФКП
2.4.2. Исследование воздействия атомарного кислорода на клеевое соединение с докритически нагруженной трещиной
2.4.3. Исследование эрозионного воздействия атомарного кислорода на поверхности разрушения ИКС
2.5. Заключение
Глава 3. Разработка и проверка расчетной методики оценки кинетики
докритического роста трещин в полимерных материалах и клеевых соединениях
3.1. Разработка методики расчета кинетики докритического роста трещины и построения О-У диаграмм для стеклообразных полимеров с использованием подходов линейной механики разрушения и термофлуктуационной теории долговечности полимеров
3.2. Проверка методики расчета кинетики докритического роста трещины и построения О-У диаграмм при постоянном раскрытии трещины стеклообразных полимеров
3.2.1. Полиметилметакрилат (ПММА)
3.2.2. Отвержденная модельная эпоксиаминная композиция
Глава 4. Разработка и опробование методики и аппаратуры «КРТ» для контроля за кинетикой докритического роста трещин и построения О-У диаграмм для полимерных клеевых соединений при активных экспериментах в наземных и космических условиях
4.1. Разработка и наземная отработка экспериментальной методики дистанционного контроля за кинетикой докритического роста трещины в полимерных клеевых соединениях и построения О - V диаграмм
4.1.2. Выбор типа образца и способа нагружения
4.2.2. Наземная отработка методики
4.2. Организация и проведение активного космического эксперимента по определению кинетики докритического роста трещин в ИКС и построению О-V диаграмм при воздействии реальных ФКП
4.2.1. Подготовка образцов и проведение эксперимента
4.2.2. Результаты, их обработка и анализ
Выводы
Литература

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АК - атомарный кислород;
АС - алюминиевый сплав;
ВУФ - вакуумный ультрафиолет;
ВЧ - высоко частотный;
ДК - двойное кручение;
ДКБ - двухконсольная балка;
ДОС - долговременная орбитальная станция;
КП - космическое пространство КРТ - контроль роста трещин;
ЛМР - линейно-упругая механика трещин;
МКС - международная космическая станция ПДКБ - профилированная двухконсольная балка; ПКМ - полимерные композиционные материалы; ПКС - полимерные клеевые соединения ПМ - полимерные материалы;
ПММА - полиметилметакрилат;
РИ - рентгеновское излучение;
ТКБК - термобарокамера;
ТДС - трещинодвижущая сила;
ТС - трещиностойкость;
ТЦ - термоциклирование;
ФГБ - функциональный грузовой блок.

В упрощенном виде для плоско-напряженного и плоско-деформированного состояния соответственно эти соотношения принимают вид:
Сіс=^-,Оіс=^(і-у2) (1.8)
Для наиболее простых и распространенных образцов с трещиной в виде двойной консольной балки (ДКБ) и образца для двойного кручения (ДК), показанных на рис.1.8, расчетные формулы для С, и С1С имеют вид соответственно [50]:
Для образца ДКБ:
^ 12Р а ЗЛ2йгЕ „ 2Pla ЗДкъЕ
<5; = т~г = С1С=—Т-Г = —£—Г— (1.9а)
ЕЪгкъ 16а 1С ЕЬ2И3 16 а
Для образца ДК:
3 2(1±^1 2 ££)63 2 с гДЬ
где Рс - критическая нагрузка начала роста трещины, £ - модуль упругости.
Из соотношений (1.9а) видно, что при приложении заданной нагрузки Р к образцу ДКБ трещина внутренне нестабильна (ТДС возрастает с ростом трещины пропорционально а2) и, наоборот, при постоянном раскрытии трещины Л трещина стабильна (О^а'4). В образце ДК нагрузка на трещину не зависит от длины трещины а (см. уравнение 1.96), поэтому трещина всегда стабильна.
Наряду с рассмотренными выше энергетическими и силовыми критериями роста трещин и параметрами трещиностойкости материалов в механике трещин сформулированы деформационные критерии инициирования и роста трещин применительно к квазиупругим материалам и, соответственно, введены деформационные параметры трещиностойкости, которые оказались весьма