Образец для определения сдвиговой прочности полимерных композиционных материалов методом кручения

(191 (111 Г 5,1)5 С 01 Я 3/22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГО- .ВОИ ПРОЧНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КРУЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к испытаИзобретение относится к испытательной технике, а именно к образцам для определения сдвиговой прочности ,полимерных композиционных материалов методом кручения.Известен метод определения сдвиговой прочности путем перекащивания пластины в шарнирном четырехзвеннике, Образец для этого вида испытания представляет собой тонкую плоскую квадратную пластину, по краям которой привинчены или приклеены жесткие накладки, Когда четырехзвенник нагружается в противоположных углах сжатием или растяжением,. пластина ока" зывается в состоянии чистого сдвига в своей плоскости. В настоящее время методом фотоупругости показано, что напряженное состояние в пластине существенно отличается от чистого сдвига, Вследствие этого метод даеттельной технике и может быть использовано для определения сдвиговой прочности полимерных композиционных материалов методом кручения. Целью изобретения является повышение достоверности испытаний. Образец выполнен в виде хвостовиков и жесткосвязанных с ними параллельных плоских ортотроп- ных слоистых пластин испытываемого материала. Рабочая часть образца выполнена в виде связанного с пластинами слоя связующего в форме кольца с ра- диусом К, относительной шириной ЬВ ( 0,05Толщина рабочей части не превышает толщины связующего между волокнами в соседних слоях, 2 ил.погрешность приопределении сдвиговых а характеристик в плоскости имеет низ" кую достоверность. )велИзвестен метод определения сдвиго- ф 4 вой прочности путем перекашивания по- ф 1 лосы. При этом околосвободнь 1 х кромок Я образца наблюдается отличное отчис- ф того сдвига напряженное состояние зона краевого эффекта. При определе- р нии прочности заметное влияние оказывает обжатие кромок образца.Возникающие в процессе нагружения образца нормальные напряжения могут быть причиной преждевременного разрушения образца. Все это снижает достоверность результатов испытаний.иваНаиболее близким к предлагаемому является образец для испытаний на сдвиг, выполненный в виде тонкой трубы, испытываемой на кручение. Тонкостенная труба круглого поперечного сечения нагружается крутящим моментомвокруг продольной оси. Стенка образца подвергается при этом чистому сдвигу, Этим. методом можно получить наиболее корректные результаты при определении сдвиговых характеристик композиционных материалов.Недостатки известных образцов - невозможность изготовления их без специальной оснастки, для проведения испытаний требуется дорогостоящее спе"циальное оборудование, а также низкаядостоверность испытаний из-за неравномерности распределения напряженийпо рабочему сечению обра зца,Целью изобретения является повышение достоверности испытаний путемопределения сдвиговой прочности слоистых полимерных композиционных материалов,Указанная цель достигается тем,что захватные части образца выполнены в виде хвостовиков и жесткосвязанных с ними параллельных плоскихортотропных слоистых пластин, содержащих волокна и связующую матрицу, рабочая часть образца выполнена в видесвязанного с пластинами слоя связующего, толщина которого не превышаетрасстояние между волокнами в соседних слоях и для относительной ширины, выпсюняется условие Ограничение относительной ширины кольцевого сечения соединительной . матрицы связано с неоднородностью распределения касательных напряжений по рабочему сечению. Ограничение толщи" ны рабочего сечения необходимо для обеспечения корректного моделирования исследуемого материала. При уве" личении этого размера происходит переход от определения сдвиговой прочности слоистого композита к прочностным свойствам матрицы,На Фиг. 1 показана схема образца для определения сдвиговой прочности ПИК методом кручения; на фиг. 2 сечение А-А на.фиг. 1.Образец состоит из двух пластин 1, соединенных посредством слоя матрицы 2 и приклеенных к двум концеви" кам 3 с помощью клеевого слоя Й и антиадгезионных пленок 5 и б. Образец изготавливают и испытывают следующим способом,4Формируется пакет по схеме:. во-.семь слоев препрега по схеме 0-90(например, из углеродной ленты ЭЛУРО,ОЯП, пропитанной эпоксифенольнымсвязующим ЭНФБ) диаметром Р,на которые накладываются две антиадгезионные пленки. Одна пленка 5 в Формекольца с внутренним диаметром 2 (К+Ь)и внешним диаметром П, а вторая 6 в форме круга с диаметром 2 К. Далеена антиадгезионные пленки выкладыва"ется еще восемь слоев препрега со схемой укладки 0-90, диаметром О, Заготовки препрега и антиадгезионныхпленок вырезают по шаблонам. В. качестве адгезионной пленки использовалась Фторопластовая пленка марки 4 ИБ-АТУ-05-1878-79 толщиной 5 мкм. По 20 окончании формирования пакета производится его отверждение по стандартному технологическому режиму.:Полученный композиционный материал при"клеивается к хвостовикам 32 При испытании образца к нему при"кпадывается через приклеенные хвостовики. 3 крутящая нагрузка, котораявызывает в рабочем сечении 2 разрушение от сдвиговых напряжений. НагруЗ 0 жение осуществляется на стандартнойиспытательной машине типа КМ-1.Расчет сдвиговой прочности ведетсяпо известной формуле, используемойдля трубчатых образцов где И- крутящий момент, при которомпроисходит разрушение образца;К,Ь - внутренний радиус и ширинарабочего сечения,Ф о р м у л а. и з.о б р е т е н и я Образец для определения сдвиговойпрочности полимерных композиционных материалов методом кручения, со" держащий захватные части и рабочую часть кольцевого сечения радиусом й, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности испытаний путем определения сдвиговой проч- ности слоистых полимерных композиционных материалов, захватные части Об. ээ разца выполнены в виде хвостовикови жестко связанных с ними параллельных плоских ортотропных слоистых пластин, содержащих волокна и свяэм511322286 ющую матрицу, а рабочая часть выпол- нами в сосе 1 них слоях с учетом соотнена в виде связанного с пластинами Ьслоя связующего, толщина Ь которогоношения -0 05,К ф не превышает расстояние между волокг.1 А 2 оставитель Ю,Петров ехред Л,ОлийныкТираж Подписн ного комитета ао изобретениям и о 035, Москва, 3-35, Раушская наб., ателъский комбинат "Патент", г. Уаг