Исследование и разработка технологического процесса производства длинномерных профилей из волокнистого композиционного материала АД1-бор

• Автор: Нуждин, Виталий Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Конструкционные ВКМ системы алюминийбор, их характеристики и перспективы применения

1.2. Способы производства профилей из ВКМ

1.2.1. Одностадийные процессы

1.2.2. Двухстадийные процессы .

1.3. Система критериальных выражений для процесса гибки компактных листовых заготовок из ВКМ

1.4. Математические методы исследования процессов формоизменения ВКМ

1.5. Предлагаемая схема получения профилей из ВКМ методом гибки прокатки

Выводы по главе I

Цель работы и задачи исследования.
ГЛАВА И. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Исследуемые материалы и их компоненты.
2.2. Применяемые методы исследования.
2.3. Программные средства для проведения математического моделирования и проектирования экспериментальной установки.
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГИБКИ ВКМ С ЖЕСТКО
ЭЛАСТИЧНЫМ РАДИАЛЬНЫМ ПОДПОРОМ
3.1. Математическое моделирование процесса гибки листового ВКМ с жесткоэластичным радиальным подпором заготовки.
3.1.1. Построение математической модели .
3.1.2. Экспериментальная проверка математической модели
3.1.3. Анализ напряженнодеформированного состояния и установление функциональных зависимостей при гибке листового ВКМ с жесткоэластичным радиальным подпором заготовки
3.2. Математическое моделирование гибкипрокатки профилей из ВКМ с жесткоэластичным радиальным подпором заготовки.
3.2.1. Постановка задачи для анализа профиля из ВКМ на продольный изгиб в ходе процесса гибкипрокатки
3.2.2. Определение момента, создаваемого жесткоэластичным радиальным подпором.
3.2.3. Расчет профиля из ВКМ на продольный изгиб
3.2.4. Формулировка критерия сохранения прямолинейности готового профиля и сплошности армирующих волокон
Выводы по главе III.
ГЛАВА IV. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ДЛИННОМЕРНЫХ ПРОФИЛЕЙ МЕТОДОМ ГИБКИПРОКАТКИ
4.1. Проектирование и изготовление экспериментальной установки для получения профилей из ВКМ методом гибкипрокатки
4.2. Экспериментальное исследование процесса гибкипрокатки профилей из ВКМ.
4.3. Разработка технологической схемы процесса производства длинномерных профилей из ВКМ методом гибкипрокатки
Выводы по главе IV.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Основное отличие КМ от традиционных материалов состоит в том, что их физикомеханические свойства могут быть заданы в соответствии с конструкцией и особенностями эксплуатации конкретного изделия за счет изменения соотношения компонентов, входящих в состав КМ. Композиционные материалы представляют собой гетерофазные системы, состоящие из двух или более компонентов с сохранением особенностей каждого отдельного компонента. В большинстве случаев компоненты композиции различны по геометрическому признаку. Один из компонентов, обладающий непрерывностью по всему объему, является матрицей. Компонент, распределенный по объему композиции, считается усиливающим или армирующим. Матричными материалами могут быть металлы и их сплавы, органические и неорганические полимеры, керамика и другие вещества. Армирующими компонентами чаще всего являются тонкодиспсрсныс порошкообразные частицы или волокнистые материалы различной природы. По оценкам специалистов полная замена традиционных алюминиевых сплавов композиционными материалами в конструкции транспортного самоле за позволит снизить массу на рис. В настоящее время различные типы КМ применяются преимущественно в военном авиастроении. В частности, если конструкция современного пассажирского авиалайнера i 7 лишь на состоит из КМ различного типа, то в из них производится третья часть несущих узлов. Кроме того, но данным американских экспертов прогнозируемая доля КМ в летательных аппаратах военного назначения в ближайшем будущем достигнет двух третей. Особое применение в авиационной и космической технике нашли композиционные материалы с пластичной металлической матрицей, армированной непрерывными высокомодульными и высокопрочными волокнами. По сравнению с другими видами КМ для волокнистых композиционных материалов ВКМ характерен наибольший эффект армирования, что повышает их конструкционную эффективность и позволяет применять в ответственных узлах летательных аппаратов. В военном авиастроении США ВКМ впервые был использован в качестве материала для горизонтальных стабилизаторов истребителяперехватчика . К г. V8 i, производимого ii Щ на состояли из ВКМ. В сверхзвуковых летательных аппаратах с обратной стреловидностью крыла Су Беркут, экспериментальный самолт Х Груммана без использования ВКМ невозможно добиться устойчивости крыла против изгиба. В волокнистых композиционных материалах высокопрочные волокна воспринимают основные напряжения, возникающие в композиции при действии внешних нагрузок, и обеспечивают жесткость и прочность композиции в направлении укладки волокон. Заполняющая пространство между волокнами, пластичная матрица за счет собственной жесткости и взаимодействия, существующего на границе раздела матрицаволокно, объединяет отдельные волокна в единую композицию и обеспечивает их совместную работу. Поэтому комплекс механических свойств ВКМ и механизм его разрушения определяют соотношения трех параметров прочности армирующих волокон, жесткости матрицы и прочности связи на границе матрицаволокно. На рабо
Рис. Транспортный самолет с конструкцией из алюминиевых силавов1 и из КМ2 2. Армирующие волокна, применяемые в конструкционных ВКМ, должны удовлетворять комплексу эксплуатационных и технологических требований. К первым относятся требования по прочности, жесткости, плотности, стабильности свойств в определенном температурном интервале, химической стойкости и т. Теоретическая прочность материалов сгтсор. Стеор. Еа 1. Следовательно, высокопрочные твердые тела должны иметь высокие модули упругости и поверхностную энергию и возможно большее число атомов в единице объема. Этим требованиям удовлетворяют бор, бериллий, углерод, азог, кислород, алюминий и кремний. Наиболее прочные материалы всегда содержат один из этих элементов, а часто состоят только из элементов указанного ряда. Технологичность волокон определяет возможность создания высокопроизводительного процесса изготовления изделий на их основе. Важным требованием является также совместимость волокон с материалом матрицы, т. Для производства различного рода несущих конструкций летательных 1 аппаратов, судов, сосудов высокого давления и др.