Вязкоупругость полимерной матрицы и разрушение теплостойких волокнистых композитов

• Автор: Юдин, Владимир Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.19
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 331 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ОРГАНИЧЕСКИХ И УГЛЕРОДНЫХ ВОЛОКОН НА ПРОЦЕСС РАЗРУШЕНИЯ ОДНОНАПРАВЛЕННЫХ КОМПОЗИТОВ И ИХ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ РАЗРУШЕНИЯ
1.1. Влияние морфологии органических волокон на механическое поведение композитов
1.1.1. Морфология поверхности и внутренняя структура волокон
1.1.2. Деформационно-прочностные свойства волокон
1.1.3. Критические (неэффективные) длины волокон по испытаниям модельного композита
1.1.4. Прочность микропластиков
1.2. Зависимость прочности микропластика и пластика от прочности элементарного углеродного волокна
1.2.1. Описание моделей прочности композита
1.2.2. Сравнение расчета с экспериментом
' 1.3. Спектральный и временной акустикоэмиссионный анализ
процесса разрушения углепластиков
1.3.1. Описание метода акустической эмиссии
1.3.2. Идентификация сигналов акустической эмиссии в углепластиках с различными матрицами
1.3.3. Анализ распределения временных интервалов между акустоэмиссионными сигналами
1.3.4. Моделирование процесса разрушения углепластиков
1.5. Выводы к главе

Глава 2. ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЫ И ЕЕ РОЛЬ
В ФОРМИРОВАНИИ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВКМ ПРИ РАЗРУШЕНИИ ВДОЛЬ И ПОПЕРЕК НАПРАВЛЕНИЯ АРМИРОВАНИЯ. ВЛИЯНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЫ
НА ЕЕ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ
2.1'. Исследование влияния диссипативных характеристик матрицы на ее трещиностойкость на примере модельного композита
2.2. Связь диссипативных характеристик полимерной матрицы с
процессом разрушения углепластиков

2.2.1. Температурые зависимости прочности углепластиков на основе связующих с разным уровнем диссипативных свойств
2.2.2. Кинетика разрушения углепластиков
2.3. Межслоевая вязкость разрушения углепластиков
2.4. Связь параметров акустической эмиссии с развитием зоны поврежденности при межслойном разрушении волокностых композитных материалов
2.5. Выводы к главе
Глава 3. ВЯЗКОУПРУГОЕ ПОВЕДЕНИЕ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЫ В
ВОЛОКНИСТОМ КОМПОЗИТНОМ МАТЕРИАЛЕ
3.1. Особенности вязкоупругого поведения углепластиков на основе полимерной матрицы: модельное исследование и расчет
3.1.1. Расчет модулей сдвига углепластика
3.1.2. Модельный эксперимент с сэндвичевой структурой
3.1.3. Расчет вязкоупругих характеристик сэндвича при изгибе
3.2. Изменение вязкоупругих свойств полимерной матрицы в процессе дебютирования и разрушения углепластика
3.4. Выводы к главе

Глава 4. ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ВКМ НА ОСНОВЕ АМОРФНЫХ ПОЛИИМИДНЫХ МАТРИЦ: ЭКСПЕРИМЕНТ И ПРОГНОЗ
4.1. Роль химической структуры в формировании прочностных и вязкоупругих свойств углепластиков на снове полиимидного связующего ИТА
4.2. Углерод-углеродные композиты на основе полиимидной матрицы ИТА
4.3. Некоторые проблемы переработки полиимидных связующих типа ИПО для углепластиков
4.4. Моделирование физико-химических процессов структурирования олигоимидов
4.4.1. Влияние химической структуры
4.4.2. Влияние молекулярной массы олигоимида
4.5. Ароматические полиэфиримиды - плавкие пленочные связующие для композитов
4.6. Химическая сшивка термопластичных полиэфиримидов
4.7. Выводы к главе
Глава 5. СТРУКТУРИРОВАННЫЕ ПОЛИИМИДНЫЕ МАТРИЦЫ. ВЛИЯНИЕ
НАДМОЛЕКУЛЯРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ МАТРИЦЫ НА ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ, ПРОЧНОСТЬ И ВЯЗКОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ ВКМ
5.1. Термомеханические свойства углепластиков на основе полиэфир-имидной матрицы со структурой ПВПС
5.2.Частичнокристаллические полиэфиримиды и олигоэфиримиды
5.2.1. Модельный композит
5.2.2. Исследование возможности увеличения степени кристалличности полиимидной матрицы в композите
5.2.3. Допирование полиимидной матрицы олигоимидами для повышения степени кристалличности в композите

арамидных волокон (см.табл. 1.1.1). Наименьшее значение среднего угла разориентации (ос ср.) наблюдалось у волокна ТВИМ.
Углеродное волокно ЭЛУР имеет по данным рентгеноструктурного анализа аморфную структуру.
С точки зрения гетерогенности структуры, все полиимидные волокна намного однороднее (гомогеннеє), нежели арамидные волокна.
1.1.2. Деформационно-прочностные свойства волокон
В табл. 1.1.2 приведены средние значения прочности стмв, модуля упругости на растяжение Ев, деформация разрушения єр моноволокон с диаметром поперечного сечения й. Кроме того, в табл. 1.1.2 приведены параметры 10, а0, р статистического распределения Вейбулла:
Яф,!) = 1-ехр
где ст - прочность волокна, I - базовая длина волокна. Таблица
Механические характеристики волокон
ВОЛОКНА I мм а мкм О’мв МПа Ев ГПа Є0 % Р 1о мм °0 МПа
СВМ 25 11 4550 ±370 120 3.8 ±0.4 11.8 10 5214
Терлон 15 14 2620 ± 320 110 2.7 ±0.6 8.9 10 2950
Аримид Т 22 14 1060 ± 68 12 15.1 ± 2.0 16.9 10 1150
Аримид ВМ 22 19 1790 ±300 85 2.3 ±0.4 6.7 10 2115
ТВИМ 25 16 2300 ± 250 120 2.1 ±0.5
ИВСАН 20 74 2640 ± 270 155 2.3 ± 0.6 10.2 10 2837
ЭЛУР 10 8 2000± 500 , „ 200 1.1 4 10 2000
Параметры 10, а0, р были получены путем построения и
дифференцирования кривых Вейбуловского распределения прочности