Способ определения изменений физико-механических характеристик материалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ 879 З 79К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соеетскик Социалистических Реслублик61) Дополнительное к 22) Заявлено 220280 авт. свид-ву - (21) 2888135 /1 1) М. пр Н 3/ инением заявки Ио осударствеииый комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИИФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКМАТЕРИАЛОВ ти материала гновенного н ределяемый и 5 невозмож з- теузнперанагмперадан 25а Изобретение относится к области механических испытаний материалов и может быть использовано при исследовании физико-механических характеристик композиционных материалов на основе термореактивных полимеров.Известны способы определения и менений физико-механических харак ристик материалов, в которых нагр ку на образец поддерживают постоя ной при постепенном повышении температуры, измеряют деформацию в конце каждого периода действия нагрузки и соответствующую температуру образца в этот момент 111.Известен также способ определения изменений Физико-механических ха рактеристик металлов, принятый за прототип, включающий воздействие постоянно нагрузки на образец в каЖдом цикле испытаний и нагрев образца, причем циклы различают величиной наг рузки на образец (21.При проведении расчетов конструкций из композиционных материалов н основе термореактивных полимеров н прочность и деформируемость необходимо знать предельную величину характеристик упругости и время, необходимое для ее реализации. Под характеристиками упругоспонимается диаграмма м агружения материала и оп з нее модуль упругости.При проведении испытаций по известному вышеуказанному способуно определить эти величины.Целью изобретения является определение предельной величины характеристик упругости и времени, необходимого для ее реализации.Поставленная цель достигается тем, что в способе определения физико-механических характеристик материалов, путем циклического нагрева, нагружения образца и измерения величины деформации, в каждом цикле образец нагревают до температуры выше тем туры начала термодеструкции, а ружение производят при этой те туре, определяют из полученных ных зависимость деформации образца от нагрузки для разных времен выдержки, по которым судят о предельной величине до совпадения названных зависимостей в двух последующих циклах, по которой судят о предельной величине характеристик упругости и о времени, необходимом для ее реализацииСпособ поясняется примерами.ормула изобретения Способ определэико-механических ия изменений фиарактеристик маП р и м е р 1. Проводилось снятие диаграмм мгновенного нагружения стек" лотекстолита с,наполнителем иэ стекло- ткани и Фенольно-формальдегидным связующим при температуре 400 фС, Температура начала термодеструкции для фенольно-формальдегидных смол5 200-250 С.Испытания проводились в инертной среде, Образец нагревался до температуры 400 С со скоростью нагрева б 0-70 град/мин и затем нагружался растягивающей нагрузкой со скоростью нагружения не менее 100 кг/см сек.Большие скорости нагружения необходимы для исключения деформаций ползучести.Испытания проводились на образцах толщиной 15 2 мм с целью устранения больших перепадов температуры на толщине образца при больших скоростях нагрева.Испытание проводилось на разрывной машине, диаграмма записывалась 20 на двухкоординатном самопишущем приборе. Испытание повторяли не менее 5 раз, на разных образцах, данные осредняли. В результате получали кривую 1 .(см. чертеж) . 25На чертеже изображены графики изменения относительного удлинения от нагрузки для разных времен выдержки.В следующем цикле испытаний температура была та же, а выдержка - ЗО 2 мин, после чего производили нагру" жение. Данные осредняли, по ним построена диаграмма 2. Аналогично проводили циклы испытаний для 5 мин выдержки - диаграмма 3, 15 мин выдержки - диаграмма 4, 30 мин выдержки Как видно из данной таблицы, модуль упругости теклотекстолита при температуре 400 С сильно зависит от времени выдержки и при времени выдержки 45 мин принимает свое предельное значение 11 104 кгс/смИспользование предлагаемого способа определения изменений физико-механических характеристик композиционных материалов на основе термореактивных полимеров обеспечивает возможность определения предельной величины характеристик упругости и времени 1 необходимого для ее реализации,итем самым повышает точность расчетов конструкций из данных материалов на прочность и деформируемость. диаграмма 5, 45 мин выдержки - диаграмма б, 60 мин выдержки - диаграмма б.Совпадение диаграммы мгновенногонагружения при 45 мин выдержки и60 мин выдержки свидетельствует отом, что диаграмма б является предельной характеристикой упругостистеклотекстолита при температуре 400 СЗа время выдержки, необходимое дляреализации этой предельной диаграм-,мы можно взять 45 мин, Для более точного определения этого времени необходимо уменьшить шаг между цикламипо временам выдержки.Диаграммами мгновенного погружения пользуются в нелинейной теориинаследственной среды для определениякоэффициентов в уравнениях связывающих напряжения и деформации.В расчетах на прочность конструкций из композиционных материалов наоснове термореактивных полимеровобычно испол зуют модуль упругостиопределяемый из диаграммы мгновенного нагружения, как секущий модуль (;р см, чертеж) при деформации0,2 гГо формулео г. ооо 2. кгс)см,. 0,2.По диаграммам фиг. 1 определенымодули упругости в зависимости отвремени выдержки, Данные сведены втаблицу.1 териалов, путем циклического нагрева,нагружения образца и измерения величины деформации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью определенияпредельной величины характеристик упругости и времени для ее реализации,в каждом цикле образец нагревают дотемпературы выще температуры термодеструкции, нагружают образец и определяют из полученных данных зависимости деформации от нагрузки для разныхвремен выдержки,по которым судят оп едельной величине характеристик упгости и времени ее реализации,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лебедев А.М. Машины и приборыдля испытания полимеров,М., Машиностроение, 1967, с. 41.2. Авторское свидетельство СССРР 178547, кя, С 01 Ь 17/08, 1957.1130 илиал ППП фПатентф, г; Ужгород, Ул. Проектная Тираж ИПИ Государ о делам иэо Москва, Ж 910венного комитета СССРетений и открытийРаушская наб., д. 4