Способ определения механических характеристик изделий и полуфабрикатов из однонаправленных волокнистых композиционных материалов

(51) ЗОБРЕТЕНИЯ ПИСАН КОМУ СВИДЕ КА виационн , Королев И. Трегуб и инсти(54) СПОСОБ ОПР ЧЕСКИХ ХАРАКТЕ ,ПОЛУФ АБ РИ КАТО ЛЕННЫХ ВОЛОКН ОННЫХ МАТЕРИАЛ (57) Изобретение от ной технике и может МЕХАНИДЕЛИЙ И ОНАПРАВ- МПОЗИЦИДЕЛЕНИЯ ИСТИК ИЗ В ИЗ ОДН ИСТЫХ КО ОВносится кбыть испо спытателзованод Изобретениеной технике и можопределения мехлий и полуфабриных волокнисматериалов.Цель изобретения - повышение точноеления свойств композиционныхв.6 осуществляют следующим обраотносится к испытательет быть использовано для анических свойств иэдекатов из однонаправлентых композиционных сти опред материалоСпосо зом,Испол тания на композици тов. эуют плоские образцы для испыастяжение, изготовленные иэ нных изделий или полуфабрикаением до еские ха пы образ изделия о соотноМеталлографическим путем о ют средний диаметр б волокна, ко ент ф заполнения материала и ори а структуры. едел- яффиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Карпинос Д,М, ионные материалы. Кс. 69-76. определения механических своиств изделий и полуфабрикатов из однонаправленных волокнистых композиционных материалов, Цель изобретения - повышение точности определения свойств композиционных материалов. Используют плоские образцы для испытания на растяжение, изготовленные из иэделий или полуфабрикатов, Металлографическим путем определяют средний диаметр б волокна, коэффициент ф заполнения материала и ориентацию в структуры. Геометрические размеры образцов удовлетворяют условию, приведенному в описании изобретения. Дополнительным отличительным признаком является то, что используют образцы в виде лопатки, паоаметры которой приведены в описании, 1 з.п. ф-лы,Геометрические размеры образцов удовлетворяют условию 110 Ь, где 1 и Ь - длина и ширина рабочей части образца.Используют две группы образцов, дли- ныл первой группы и 1 г второй группы образцов удовлетворяют условию Зг10 11.Ширину Ь рабочей части обраэцо в рассчитывают из условия Ь= (в б 1,/е)г(1 - ф) л/4 а, гдеа-толщина иэделия или полуфабриката; т - критерий Стюдента, е - абсолютная ошибка определения механических характеристик. Образцы нагружают растяж разрушения, определяют механи рактеристики Е 1 и Ег каждой груп цов, а механические свойства Р или полуфабриката определяютшению Г = Г 20./12), где 1- длина изделия или полуфабриката; п 1=1 д(Р 2/Г 1)/1 пог/11),Частным отличительным признаком является использование образцов в виде лопатки. Ширину В захватной части образца в виде лопатки выбирают из условия; Т - 1 -- 1 2 р / У В =Ь где /с = ооЛх, оо и о экспериментально определяемые предел текучести матрицы и трансверсальная прочность при растяжении в направлении армирования композита; Т - величина, обратная коэффициенту запаса прочности;- коэффициент трения композита по материалу захватов; г/ - отношение толщины изделия или полуфабриката к длине лопатки, Радиус В сопряжения захватной части с рабочей частью выбирают из соотношения Я = Ь(с+ (В/Ь+ 1) ) /4(В /Ь - 1), где с= (о/х); х - экспериментально опре 2,деляемая прочность на сдвиг изделия или полуфабриката в направлении армирования композита.П о и м е р. Определяли предел прочности полуфабриката однонаправленного композиционного материала алюминий - бор в виде листа размером 500 х 1000 мм . По металлографическим шлифам, вырезанным электроэрозионным способом из полуфабриката, на микроскопе МПСопределили следующие значения величин; коэффициент заполнения= 0,5, коэффициент ориентации структуры в= 0,5. Количество волокон , а =(сот,lя) ф(1 - ф), которое должно содержаться в рабочей части образца для оценки предела прочности с погрешностью = 4 оь при вероятности Р=0,9544 (имеет для таких вероятности и ошибки . =2,0), равно 160. Средний диаметр волокон составил б=0,15 мм, Ширина Ь образца для толщины листа а=2,0 мм составила 3 мм. Затем определяли геометрические размеры лопатки образца под захваты разрывной машины.Коэффициент запаса прочности М = (оЬ)п/(оЬ)" равен 1,3. Коэффициент 50 ь+ (оьи(1 - ) = 150 -ммтрения 1=0,2. Трансверсальную прочность внаправлении армирования композитаох определяли по значениям предела прочностиматрицы (оь)=25 кг/мм и предела прочности волокна (оь)ь = 280 кг/мм с помощьювыражения:тУ =0,05; р = - = 0,08охДлина Ь 1 лопатки была принята равной 40 мм, расчетным путем установлено, что при В/Ь=2,0 ширина лопатки равна 6 мм,Радиус перехода от лопатки кграбочей части образца для х= 25 кг/мм и С= = (оГх) = 36 выбран равным К= 46 мм.2Были изготовлены две партии образцов с общими размерами Ь= 3 мм, В= 6 мм, Ь 1= 40 мм и й= 46 мм. Одна партия образцов имела длину рабочей части 11=30 мм, другая 12= 300 мм. Образцы обеих партий растягивали на усовершенствованной разрывной машине УМЭТМ, По диаграмме напряжение - реформация определяли предел прочности образцов первой партии(оь)1 и втоРой (оь )г. СРеДнее значение предела прочности составило оь )1 = 115 кг/мм, (оь )2 = 100 кг/ммг,По полученным значениям определяли предел прочности полуфабриката;(оь)п = (100) (1000/300)= 100 (О,3) = 93 кг/ммг,Формула изобретения 1, Способ определения механическиххарактеристик изделий и полуфабрикатов из однонаправленных волокнистых композиционных материалов, по которому испытывают на растяжение плоские образцы, изготовленные из полуфабрикатов или изделий, с длиной 1 10 Ь рабочей части, где Ь - ширина рабочей части, регистрируют диврамму напряжение - деформация, определяют металлографическим путем средний диаметр б волокна, коэффициент ф заполнения материала и ориентацию а структуры, с учетом которых судят о механических свойствах полуфабриката, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, используют две группы образцов, длины 31 первой группы и 12 второй группы которых удовлетворяют условию Ь1011, ширину Ь рабочей части образцов рассчитывают из условия Ь =. (сЬб/я)г (1 - 4)д/4 а, где 1, - критерий Стюдента;е- абсолютная ошибка определен ханических характеристик; Предел текучестиматрицы оо=12 кг/мм,гИспользуя полученные данные, определяли значения безразмерных величин ,И И:-)/ тально определяемая иэделия или полуфабии армирования комя коэффициенту где Т - величина, озапаса прочности; Составитель М. КузьминРедактор М. Келемеш Техред М.Моргентал Корректор Т. П Заказ 4240 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина а - толщина рабочей части образца,определяют механические характеристикиЕ 1 и Р 2 каждой группы образцов, а механические свойства Ризделия или полуфабриката определяют по соотношениюе =его е/ь),где 1- длина изделия или полуфабриката;в=1 п (Гг/Г 1) / 1 п ф 2/11).2, Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи йс ятем, что используют образцы в виде лопатки, ширину В захватной части которой выбирают иэ условия Р ПОпх- экспериментально определяло и Ухемые предел текучести матрицы и трансверсальная прочность при растяжении в направлении армирования композита;и - отношение толщины изделия илиполуфабриката к длине лопатки;Ф - коэффициент трения композита поматериалу захватов. а радиус Й сопряжения 10 захватной части с рабочей частью выбираютиз соотношенияВ = Ьс+ (В/Ь - 1 /4(В/Ь - 1),