Свойства армированных пластиков на основе эпоксидных смол, модифицированных полисульфоном, при ударном нагружении

• Автор: Антонов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Влияние скорости нагружения на механические свойства

армированных пластиков

1.2. Методы и критерии оценки свойств армированных

пластиков при ударном нагружении

1.2.1. Низкоскоростной удар

1.2.2. Высокоскоростной удар

1.2.3. Критерии оценки сопротивления материала ударному

воздействию
1.3. Влияние компонентов композитного материала на его
ударные и постударные характеристики.
1.3.1. Влияние армирующих волокон
1.3.2. Влияние полимерной матрицы
1.3.3. Влияние свойств границы раздела
1.4. Пути повышения вязкости разрушения высокопрочных
термореактивных полимерных матриц
1.4.1. Особенности деформации эпоксидных смол, наполненных
эластомерами
1.4.2. Модификация теплостойкими термопластами
1.5. Выводы
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Использованные материалы
2.2. Методы изготовления образцов
2.2.1. Изготовление образцов армированных пластиков
2.2.2. Определение содержания компонентов в композитном
материале и расчт пористости
2.2.3. Изготовление образцов неармированных полимеров
2.3. Методы исследования механических свойств материалов
2.3.1. Исследование полимеров и армированных пластиков
2.3.2. Исследование постударного поведения армированных
пластиков
2.3.3. Статистическая обработка данных
2.3.4. Термомеханическое исследование неармированных
полимеров
3. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕАРМИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРОВ
4. ИССЛЕДОВАНИЕ АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ
ОДНОКРАТНЫМ НАГРУЖЕНИЕМ
4.1. Свойства стеклопластиков
4.2. Свойства углепластиков
4.3. Свойства органопластиков
4.4. Сравнение композитов и неармированных полимеров
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОСТУДАРНЫХ СВОЙСТВ
АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Конкуренция этих механизмов, с учетом влияния неоднородной структуры композита, приводит к сильно нелинейному виду скоростной зависимости . Предположения о строгой зависимости механических свойств композитов от скорости нагружения породили попытки напрямую описать ударостойкость материалов исходя из их статических свойств. Например, в работе Каприно обнаружена нечувствительность углепластиков на полиэфирном связующем к изменению скорости нагружения. Как следствие, для этих материалов предлагается проводить оценку ударостойкости по результатам статических испытаний. В то же время, авторы вынуждены были признать, что свойства стеклопластиков на том же связующем не пропорциональны скорости нагружения, поэтому для них необходимо проводить специальные ударные испытания. Рис. Зависимость прочности микроуглепластиков от скорости нагружения 9. Объемное содержание волокон 1 , 2 , 3 . Рис. Скоростная зависимость адгезионной прочности системы стальная проволока эпоксидная смола . В работах Рыбина с соавт. Из Рис. По данным различных публикаций 5, в диапазоне ударного нагружения также наблюдается отсутствие прямой зависимости механических свойств от скорости удара, что объясняется изменением степени локализации повреждения. Так, при низких скоростях от 1 до мс композит поглощает энергию удара за счет изгиба всей конструкции и сдвигового межслоевого разрушения. В этом случае ударостойкость материала определяют упругость, прочность при растяжении волокон и трещиностойкость матрицы. При высоких скоростях удара 0 мс и более повреждение сильно локализовано в зоне контакта. При этом наиболее важными оказываются такие свойства материала, как прочность волокон при поперечном сдвиге и сжатии, сила сцепления волокон с матрицей, прочность связующего при сжатии и сдвиге. В диссертации Пластинина рассматривается поведение различных стеклопластиков при высоких скоростях удара до 4 мс. Особенно подчеркивается сильная локализация зоны разрушения, при которой нижние слои стеклотекстолита, расположенные под местом контакта, фактически не несут какихлибо следов необратимой деформации. При этом в зоне контакта при наиболее высоких скоростях возникают условия для частичного выгорания связующего в связи с сильным локальным разогревом. В случае дисперсно армированного эпоксидного сферопластика показано, что материал, достаточно хрупкий в статических условиях, при увеличении скорости нагружения до 4 мс переходит в состояние вынужденной эластичности и, затем, в вязкотекучее состояние с ной релаксацией предельных напряжений. Таким образом, неоднозначность скоростной зависимости свойств композитов определяет необходимость проведения отдельных специальных ударных испытаний. Также надо отметить, что моделирование ударостойкости и постударной несущей способности композитных конструкций оказывается довольно затруднительным, поскольку характер повреждения зависит от очень большого числа факторов, оценить которые в совокупности не представляется возможным в настоящее время . Такой подход породил огромное количество вариантов аппаратурного оформления испытательного оборудования ,. При этом работа исследователей осложняется недостаточным количеством общепринятых и стандартизированных методик. Это относится не только к оборудованию, но и к геометрии и структуре образцов. Как следствие, сравнение результатов работ разных научных коллективов оказывается довольно затруднительным. Методы ударных испытаний принято подразделять на четыре категории по скорости нагружающего элемента низкоскоростные до мс, высокоскоростные от до 0 мс, баллистические более 0 мс и гиперскоростные в диапазоне скоростей космических объектов в околоземном пространстве ,. Первая категория моделирует столкновение конструкции с относительно большим телом с низкой энергией например, случайное падение тяжелого рабочего инструмента. Вторая и третья категории, как правило, объединяются в одну категорию высокоскоростных испытаний. Они воспроизводят воздействие на материал малой массы с высокой энергией пуля, гравий со взлетной полосы и др.