НОВІ МАТЕРІАЛИ ТА КОМПОЗИТИ

2 ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА. Завдання

Тема завдання: виконати дослідження фізико-механічних властивостей однонаправлених і шаруватих композиційних матеріалів (КМ).

Мета завдання: для композиційного матеріалу заданої структури (два шари – 1-й і 2-й з одного матеріалу, 3-й і 4-й – з іншого) визначити:

1. Физико-механічні властивості і залишкові напруження однонаправлених КМ, порівняти питомі характеристики різних КМ.
2. Величину і напрям головних напружень при заданих умовах зовнішнього навантаження, вибрати товщину шарів і вісь відліку кута армування.
3. Физико-механічні властивості пакету КМ.
4. Деформації і напруження в шарах в зв'язаній системі координат.
5. На основі заданого критерію оцінити міцність КМ без урахування і з урахуванням температурних напружень.

Рисунок 2.1 – Структура композиційного матеріалу

Початкові дані для розрахунку: початкові дані індивідуальні для кожного завдання і приведені в таблицях 2.1, 2.2.

Таблиця 2.1 – Початкові дані для виконання завдання

Номер цифри і параметр	Значення цифри
Номер цифри і параметр	1	2	3	4	5	6
1-а цифра –материал волокон і товщина стрічки, мм	Скло, вуглець d0=0,08	Скло, органіт d0=0,10	Скло, бор d0=0,12	Вуглець, органіт d0=0,16	Вуглець, бор d0=0,20	Органіт, бор d0=0,25
2-а цифра – об'ємний вміст волокна Q	0,50	0,8	0,55	0,58	0,60	0,62
3-а цифра – товщина шарів dі	d1=6d0 d2=4d0 d3=d4=3d0	d1=4d0 d2=3d0 d3=d4=6d0	d1=3d0 d2=6d0 d3=d4=4d0	d1=2d0 d2=4d0 d3=d4=6d0	d1=4d0 d2=6d0 d3=d4=2d0	d1=2d0 d2=3d0 d3=d4=4d0
4-а цифра – критерій міцності	Мах. напружень	Мах. деформацій	Мізеса-Хілла	Мах. напружень	Мах. деформацій	Мізеса-Хілла
5-а цифра –діючі напруження, МПа	sх=200 sу=-500 tху=10	sх=-400 sу=-300 tху=-20	sх=-200 sу=-300 tху=-30	sх=100 sу=200 tху=50	sх=300 sу=-300 tху=20	sх=400 sу=200 tху=30
6-а цифра – кут укладання волокон в 3 і 4 шарі, jі	15°	20°	25°	30°	35°	40°

Таблиця 2.2 – Физико-механічні властивості компонентів композиційного матеріалу

Властивість матеріалу		Од. вимірювання	Матеріал волокон					Матеріал матриці
Властивість матеріалу		Од. вимірювання	Позначення	Скло	Вуглець	Органіт	Бор	Позначення	Епоксидна
Густина		кг/м3	rВ	2580	1700	1400	2500	rМ	1300
Модуль пружності		МПа	ЕВ	90000	3×105	12×104	39×104	Ем	4000
Коефіцієнт Пуассона		–	mВ	0,28	0,22	0,32	0,30	mМ	0,3
КЛТР		10-6 1/К	aВ	6	-3	-2	4	aМ	60
Міцність	При розтягу	МПа	sВР	1800	3000	2800	3000	sМР	60
	При стиску	МПа	sВС	1300	2500	2000	3500	sМС	140
	При зсуві	МПа	tВ	650	1250	1000	1500	tМ	30

Варіант включає послідовність шести цифр, розшифровка яких приведена в таблиці 2.1. Наприклад, 162534:
– товщина стрічки – d0 = 0,08 мм;
– об’ємний вміст волокон – Q = 0,62;
– товщина шарів – d1=4d0, d2=3d0, d3=d4=6d0
– критерій міцності – мах. деформацій;
– діючі напруження – sх = – 200 МПа; sв = – 300 МПа; tху = – 30 МПа;
– кут укладання волокон в 3 і 4 шарах ± j = ±30°

Таблиця 2.3 – Физико-механічні властивості компонентів композиційного матеріалу

Властивості матеріалу		Од. вимірювання	Матеріал волокон			Матеріал матриці
Властивості матеріалу		Од. вимірювання	позначення	скло	вуглець	позначення	Епоксидна (смола)
Густина		кг/м3	rВ	2580	1700	rМ	1300
Модуль пружності		МПа	ЕВ	90000	300000	ЕМ	4000
Коефіцієнт Пуассона		–	mВ	0,28	0,22	mМ	0,3
КЛТР		10-6	aВ	6	-3	aМ	60
Міцність	При розтягу	МПа	sВР	1800	3000	sМР	60
	При стиску	МПа	sВС	1300	2500	sМС	140
	При зсуві	МПа	tВ	650	1250	tМ	30

НОВІ МАТЕРІАЛИ ТА КОМПОЗИТИ

2 ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА. Завдання

Тема завдання: виконати дослідження фізико-механічних властивостей однонаправлених і шаруватих композиційних матеріалів (КМ).

Зміст

Вінниця ВНТУ 2010