Способ изготовления элементов конструкций из ориентированных волокнистых композиционных материалов

ОПИЮИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистическик Республик(23) ПриоритетОпубликовано 0503.80. Бюллетень Н 9 9 Кг В 29 С 25/00 Государственный комитет СССР по делам изобретениИ и открытий(53) УДК 67 В, 02 7. ,98(088,8) Дата опубликования описания 050380(71) Заявитель Московский институт инженеров гражданской авиации(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙИЗ ОРИЕНТИРОВАННЫХ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХМАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к области создания элементов конструкций, которые можно применить в различных отраслях промышленности (строительстве, судо-, автомобиле- и самолетостроении и др )Известен способ изготовления строительных конструкций из напряженного железобетона, включающий операции предваоительного растяжения арматуры и затвердевания бетона 1)Наиболее близким по техническому решению является способ изготовления элементов конструкций летательных аппаратов из ориентированных волокнистых композиционных материалов,например поессованием или намоткой, включающий операции предварительного натяжения непрерывных армируюших волокон с усилием, не превышающим их прочности, их пропитки связующим с последующим его отверждением 2.Однако такой метод не позволяет получать высокую демпйиоуюшую способность элементов конструкций, так как в материале имеется ограниченное количество концов армирующих волокон, явпяющихся очагами рассеяния энергии, Это объясняется использованием непрерывных волокон в качестве армируюп(его компонента и уровнем эксплуатационных нагоузок (50-70 от несущей способности материала), действующих на элементы конструкций.Пелью изобретения является ловышение демпфиоуюшей способности иполученче различных ее уровней.Поставленная цель достигаетсятем, что отвержденный композиционныйматериал подвергают растяжению сусилиями в диапазоне, ограниченномвеличинами эксплуатационных нагрузок, действующих на элемент конструкции, и несущей способности композиционного материала,Применение операции растяженияотвержденного элемента конструкциипозволяет получить дополнительныеочаги рассеяния энергии в виде концов волокон, разорвавшихся при этом.Варьируя уровень усилий растяжения,можно получить различный уровеньдемпфируюшей способности элементовконструкций,П р и м е р. Изготавливают элементы конструкций летательных аппаратов типа накладка (размер 10 хх 150) из однонаправленного волокнис689080 Продолжение табл.11 1 2ъ 1 4 74 120 Усилие предварительного растяжения, кгс 502 488 510 63 102 Для изделий,изготовленных по Логарифмический декрет мент,% Толщины монослоя накладок, технологический режим отверждения (температура, давление и выдержка), предел прочности, усилия и напряжения предварительного растяжения, а также расчетные данные по демпфируюк 1 ей способности изделий, изготовленных по способу-прототипу, и иэделий по предлагаемому способу для трех видов композиционного материала сведены в табл.1способу-прототипу 2,3 1,0 0,85 Для изделий,изго- товленных попред- лагаемомуспособу 1 То же Таблица 1 Х т,28 олщина монолоя, мм О,О,емпф н,кл ению ую кг о Температура о верждения, С ельное давние, кгс/см н авнепчинеизВыдержка отвдения, мин,3 Характеристикматериала Ппоооо пРОтотип 4-1 КМУ носяже 1 74 12 чностии,ности 80 1 угости ении,900 000 18 900 3900 16 00 того композиционного материала трехвидов: стеклопластиката марки АГС,углепластика марки КМУи боропластика марки КМБследующим образом: на барабан наматывают предварительно пропитанный связующий волокнистый наполнитель (стеклонить,жгут из углеродных волокон или волокно) . Чатем полученный шпон разрезают вдоль образующей барабана,комплектуют пакет . иэ четырех слоевс одинаковым направлением волокон иотверждают его в пресс-Форме присоответствующих режимах прессования.Из полученной заготовки вырезают полуфабрикат размером 10 х 200 и подвергают растяжению с усилием до 85несущей способности накладки соответствующего материала. Предел проти при раснии кгс/ммПредел прти при сжкГс/мм2Предел прпри изгибкгс/ммМодуль уппри растякгс/мм Предел прочностипри растяжении,кгс/мм50 Напряжение в материале приусилии предварительного растяжения, кгс/мм 42,5г Определен при амплитудной нагруэциклического растяжения, равной25% .предельной нагрузки Из табл, 1 видно, что д щая способность материала возрастает на 30 по соавн способом-прототипом,При этом Физико-механическ свойства материалов, изготовл по предложенному способу, по нию с материалами, изготовлен по способу-прототипу, остаютс менными,что видно из табл,2,Т а блица 2редлагаемый способ689080 формула изобретения Составитель В. Чистякова Техред М.Петко Корректор В. Синицкая Редактор Н. Белявская Тираж 735 Подписное11 НИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11305, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 10282/52 Филиал.ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная,4 При использовании предлагаемого способа изготовления элементов конструкций из ориентированных волокнистых композиционных материалов обеспечиваются по сравнению с существующим способом изготовления следующие преимущества:- повышение демпфируюшей способности элементов конструкций, что позволяет уменьшить амплитуды их вынужденных колебаний; это имеет особое значение в резонансных областях,где явление рассеяния энергии обеспечивает ограниченность амплитуд колебаний;- получение различной демпфирующей способности элементов конструкций, что обеспечивает воэможность проектирования демпфирующих свойств иэделий согласно условиям эксплуатации,Увеличение демпфируюшей способности элемента конструкции в приведенном примере на 30 снижает амплитуды вынужденных колебаний и соответственно уровень максимальных действуюших напряжений в нем в наиболее опасных резонансных областях также на 30, Анализ известных экспериментальных кривых усталостной прочности, в том числе и для композиционных материалов, показывает, что уменьшение уровня действующих напряжений в элементах конструкций только на 5-10 на базе до 10. циклов увеличивает их долговечность в 1,5-2 раза. Увеличение же ресурса позволит получить соответствующую прибыль от эксплуатации иэделияв зависимости от его класса и,следовательно, повысить эффективность использования в этих иэделияхсовременных ориентированных волокнистых композиционных материалов,Способ изготовления элементовконструкций из ориентированных волокнистых композиционных материалов,включающий пропитку армирующего волокна термореактивными смолами с последующим их отверждением, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения демпфирующей способностии получения различных ее уровней,отвержденный композиционный материалподвергают растяжению с усилиями в30 диапазоне, ограниченном величинамиэксплуатационных нагрузок, действующих на элемент конструкции, и несу"щей способности композиционного материала,25 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Абибов А,Л, и др, Применение конструкционных пластмасс в производстве летательных аппаратов.ЗО М., Машиностроение, 1971, с, 137.2, Абибов А,Л, и др. Применениеконструкционных пластмасс в производстве летательных аппаратов.И., Машиностроение, 1971, с, 138