5.4.2. Polimer matritsali kompozitsiyalar

Polimer matritsasi bo'lgan kompozit materiallar past zichlik (1200 ... 1900 kg / m 3), tishlashning past sezuvchanligi, issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, yuqori charchoq va o'ziga xos kuch, ishlov berish qobiliyati, radio shaffofligi (bir qator materiallar), va boshqalar polimer sifatida kompozitlar uchun matritsalar ham termoset (asosan) va termoplastik polimerlardan, ham plomba moddalardan - yuqoridagilardan har qandayidan foydalanadi.

Termoplastik polimerlarga asoslangan materiallar turli tabiatdagi dispers plomba moddalari bilan (talk, grafit, metall oksidi, qatlamli qattiq moylash materiallari, metall kukunlari, diskret shisha tolasi va boshqalar) mashinalar va qurilmalarning engil va o'rtacha yuklangan qismlarini, korpus qismlarini, tishli va tishli vintlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. , podshipniklar va muhrlar, haydovchi kamarlar, konteynerlar va boshqalar.

Termoplastik kompozitlar orasida shisha bilan to'ldirilgan materiallar eng ko'p qo'llaniladi. To'ldiruvchi sifatida ishqorsiz aluminoborosilikat oynasidan diametri 9 ... 13 mikron bo'lgan qisqa (uzunligi 0,1 ... 1 mikron) va uzun (3 ... 12 mm uzunlikdagi) to'ldirish darajasiga ega bo'lgan tolalar ishlatiladi. Polimer massasining 10 ... 40%. Poliamidlar, polikarbonat, polipropilen va boshqa termoplastiklar asosida shisha bilan to'ldirilgan plastmassalar ishlab chiqariladi. Termoplastiklarni shisha tola bilan to'ldirish polimerlarning mustahkamlik xususiyatlarini va issiqlikka chidamliligini oshiradi, o'rmalashni 1,5 ... 2 baravar kamaytiradi, termal kengayishni 2 ... 7 marta kamaytiradi, chidamlilik chegarasini va aşınma qarshiligini oshiradi. Kompozitlarga grafit, molibden disulfidi, bor nitridi va boshqalar kabi qattiq qatlamli moylash materiallarining kiritilishi polimerlarning ishqalanish koeffitsientini kamaytiradi va ularning aşınma qarshiligini oshiradi.

Termoplastikaga asoslangan kompozitlarning kuchi etarlicha yuqori zarba kuchi bilan 150 ... 160 MPa ga etadi (KCU = 8 ... 60 J / m 2).

Termoset plastiklarga asoslangan kompozitsion materiallar qizdirilganda yoki qattiqlashtiruvchi moddalar ta'sirida uch o'lchovli polimer tuzilmalarini hosil qiluvchi polimerlar asosida yaratiladi. Ikkinchi turga polisiloksanlar, epoksi qatronlar va to'yinmagan poliesterlar asosidagi kompozitlar kiradi.

Termosetting plastmassalar, termoplastiklardan farqli o'laroq, sovuq oqimning to'liq etishmasligi bilan ajralib turadi, sezilarli darajada katta issiqlik qarshiligiga ega, erimaydi va ahamiyatsiz shishiradi. Ular issiqlikka chidamlilik haroratigacha bo'lgan xususiyatlarning barqarorligini, polimer turiga qarab -60 dan +200 ... 300 ° S gacha bo'lgan haroratlarda uzoq muddatli yuklarga bardosh berish qobiliyatini namoyish etadilar va yaxshi dielektrik xususiyatlarga ega. Ammo bu materiallar termoplastiklarga qaraganda texnologik jihatdan kam rivojlangan.

Epoksi qatronlar plomba bilan eng katta yopishqoqlikka ega. Qattiqlashtirilgan epoksi qatronlar gidroksidi, oksidlovchi moddalar va ko'pgina organik kislotalarga chidamli. Biroq, ular asosidagi kompozitlar past mexanik xususiyatlarga ega, 200 ° S gacha issiqlikka chidamliligiga ega va bu qatronlar zaharli hisoblanadi.

Silikon-organik va poliimid bog'lovchilarga asoslangan kompozitsiyalar eng katta issiqlik qarshiligiga ega (280 ... 350 ° S gacha).

Epoksi qatronlar va to'yinmagan poliesterlardan foydalanish xona haroratida (sovuq bilan davolash) davolay oladigan materiallarni olish imkonini beradi, bu katta o'lchamli mahsulotlarni ishlab chiqarishda juda muhimdir.

Bilan kompozit materiallar dispers plomba moddalari organik (yog'och uni, tsellyuloza) va mineral (kvars, talk, slyuda, metall oksidi, qattiq qatlamli moylash materiallari, shu jumladan grafit, molibden disulfidi, bor nitridi) moddalarining kukunlari ishlatiladi, ular izotropik xususiyatlarga ega va mexanik kuch va zarba kuchi past;

Sifatda tolali mustahkamlovchi materiallar Paxta tolalari, shnurli iplar, asbest tolasi va shisha tolalar ishlatiladi. Shunga ko'ra, bu materiallar shisha tolali, shnurli shisha tolali, asbest shisha tolali, shisha tolali shisha deb ataladi.

Shisha tolali - fenol-formaldegid qatroni bilan singdirilgan paxta ipiga asoslangan plastmassalar. Materiallar press kukunlari bilan solishtirganda (10 kJ / m2 gacha) ta'sir kuchini oshirdi, lekin nozik devorli qismlarni ishlab chiqarishga imkon bermaydigan sezilarli darajada past suyuqlikka ega. Fiberglas past dielektrik xususiyatlarga ega, tropik iqlimga beqaror va anizotrop xususiyatlarga ega. Ular tebranishlar va zarba yuklariga chidamliligi yuqori bo'lgan, egilish va burilishlarga duchor bo'lgan umumiy texnik maqsadlar uchun mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, masalan, kamar kasnaklari, gardishlar, tutqichlar, qopqoqlar va boshqalar.

Asbest tolalari - tarkibida tolali mineral - asbest bo'lgan kompozitlar, diametri 0,5 mikrongacha bo'lgan ingichka tolalarga bo'linadi. Birlashtiruvchi sifatida fenol-formaldegid va kremniy organi qatronlari ishlatiladi. Ular yuqori zarba kuchiga va 200 ° C gacha issiqlikka chidamliligiga ega, kislotali muhitga chidamli va yaxshi ishqalanish xususiyatlariga ega. Ular asosan tormoz qurilmalari (tormoz prokladkalari, astarlar, debriyaj disklari) uchun materiallar sifatida ishlatiladi.

Fenol-formaldegid asosidagi asbest tolalari elektr maqsadlarida (elektr panellari, yuqori va past kuchlanishli kollektorlar) yuqori quvvatli, issiqlikka chidamli qismlarni ishlab chiqarish uchun va silikon organopolimerlar asosida - uzoq vaqt ishlaydigan qismlar uchun ishlatiladi. vaqt 200 ° C gacha bo'lgan haroratda (material K-41-5) va yuqori quvvatli kontaktorlarning boshq bostirish kameralari, klemens bloklari (KMK-218). Eng yangi materiallar tropiklarga chidamli. Faolit - asbest tolasini fenol-formaldegid qatroni bilan singdirish va keyin aralashmani o'rash orqali olingan asbest tolasi kislotaga chidamli quvurlar va idishlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Shisha tolali to'ldiruvchi sifatida shisha tolalarni o'z ichiga olgan plastmassalardir. 5 ... 20 mikron diametrli shisha tolalar, vaqtinchalik qarshilik bilan yuqori quvvatli B = 600 ... 3800 MPa va yuqori modulli (VM-1, VMP, M-11),  B ga ega. = 3900 ... 4700 MPa va 110 GPa gacha bo'lgan kuchlanish kuchida elastik modul. Turli uzunlikdagi tolalar, iplar va to'plamlar ishlatiladi, bu asosan shisha tolali shishaning zarba kuchini aniqlaydi. Tolalar qanchalik yupqa bo'lsa, u kamroq nuqsonli bo'ladi va uning mustahkamligi shunchalik yuqori bo'ladi.

Shisha tolalarning mexanik xususiyatlari shisha tolaning tarkibi, miqdori va uzunligi, bog'lovchi turi, shisha tolali bog'lovchi interfeysida sodir bo'ladigan fizik va kimyoviy jarayonlar va ishlov berish usuliga bog'liq. Misol uchun, epoksi bog'lovchida shisha tolasi E (ishqorsiz aluminosilikat) shisha tolasini S (issiqlikka chidamli yuqori quvvatli) bilan almashtirish kompozitning mustahkamligini 40% ga oshirishi mumkin.

Shisha tolaning biriktiruvchi bilan namlanishini yaxshilash, interfeysda paydo bo'ladigan kuchlanishlarni kamaytirish va tola va bog'lovchi o'rtasidagi yopishqoqlikni oshirish uchun tolalar turli xil reaktiv guruhlarni (vinil, metakril, fenil, aminokislotalarni) o'z ichiga olgan birikmalar bilan ishlov beriladi (ishlanadi). va imino guruhlari va boshqalar). Tola bilan chegaradosh biriktiruvchi qatlamdagi kuchlanishni kamaytirish, siqilish va g'ovaklikni kamaytirish va issiqlikka chidamliligini oshirish bog'lovchiga kukunli plomba moddalarni, xususan, qattiqlashtirilgan bog'lovchi kukunni kiritish orqali osonlashadi.

Fiberglas quyidagilarga bo'linadi: o'ralgan tolali, donador va nozik dispersli press massalari.

O'ralgan shisha tolali tolalar 40 ... 70 mm uzunlikdagi tolalar bo'laklarini singdirish orqali olinadi, so'ngra erituvchini (masalan, AG-4V) olib tashlash uchun puflash va quritish orqali olinadi. Ushbu materiallarning nochorligi bog'lovchining notekis taqsimlanishi, mexanik xususiyatlarning ko'proq o'zgarishi va boshqa shisha tolalarga nisbatan past suyuqlikdir.

Donador shisha tolali(premikslar) burilmagan shisha tolalar va shisha tolalarni singdirish, keyin quritish va uzunligi 5, 10, 20 va 30 mm bo'lgan granulalarga kesish orqali olinadi. Granulalarning diametri 0,5 ... 8 mm. Material yaxshi oqim va suyuqlikka, mexanik xususiyatlarning barqarorligiga ega. Ushbu toifadagi materiallar DSV shisha tolalarini dozalashni o'z ichiga oladi.

Nozik shisha tolali press materiallari 1,5 mm uzunlikdagi ezilgan shisha tolalarni birlashtiruvchi bilan aralashtirish, so'ngra granulyatsiya (3 ... 6 mm o'lchamdagi granulalar) orqali amalga oshiriladi. Emprenye qilingan shisha tolali chiqindilardan uzunligi 10 ... 50 mm gacha bo'lgan granulalar bilan "shisha chiplari" ham ishlab chiqariladi.

O'lchami 6 mm gacha bo'lgan granulali shisha tolali shisha in'ektsion kalıplama bilan qayta ishlanadi. Yupqa shisha tolalar inyeksion kalıplama yo'li bilan qayta ishlanishi mumkin, va metall armatura bilan mahsulotlar ishlab chiqarishda - qarshi kalıplama. Granulasining uzunligi 10 mm bo'lgan shisha tolali shisha to'g'ridan-to'g'ri in'ektsiya va to'g'ridan-to'g'ri presslash yo'li bilan, 20 va 30 mm uzunlikdagi granulalar bilan - faqat to'g'ridan-to'g'ri presslash orqali qayta ishlanadi.

Tana qismlari, qalqonlar elementlari, izolyatorlar, vilka konnektorlari, antenna radomlari va boshqalar shisha tolali shishadan tayyorlanadi. -60 dan +200 ° C gacha bo'lgan haroratlarda ishlaydigan mahsulotlar anilin-fenol-formaldegid qatronlari va gidroksidi bo'lmagan aluminoborosilikat shisha tolasi asosida, harorat oralig'i uchun esa - 60 ... + 100 ° C asosida ishlab chiqariladi. epoksi qatronlar.

Organosilikon qatronlar asosidagi shisha tolalar 400 ° S haroratgacha va qisqa vaqt va yuqori haroratlarda kvarts yoki kremniy tolasidan foydalanish bilan ishlatiladi. Issiqlikdan himoya qiluvchi qismlar uchun silika tolasi va fenol-formaldegid qatronlariga asoslangan shisha tolalar ishlatiladi.

Shisha paspaslar va to'yinmagan polyester qatronlar asosida, prepregs, katta o'lchamli qismlarni (korpuslar, qayiqlar, asboblar tanasi qismlari va boshqalar) ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Yo'naltirilgan tolalardan foydalanish yaxshilangan mexanik xususiyatlarga ega shisha tolalarni olish imkonini beradi. Masalan, yo'naltirilgan shisha tolali AG-4S quyidagilarga ega: B = 200 ... 400 MPa, KCU = 100 kJ/m 2; aralashgan tolaga asoslangan AG-4B uchun esa: B = 80 MPa, KCU = 25 kJ/m 2.

Organ tolalar polimer biriktiruvchi moddalarga asoslangan kompozit materiallar bo'lib, ularda to'ldiruvchi organik polimer tolalari (poliamid, lavsan, nitron, vinol va boshqalar). Armatura uchun ushbu tolalardan tayyorlangan iplar, matolar va matlar ham qo'llaniladi. Bog'lovchi sifatida termosetinli qatronlar (epoksi, fenol-formaldegid, polimid va boshqalar) ishlatiladi.

Termofizik xususiyatlari o'xshash bo'lgan, shuningdek ular orasidagi diffuziya va kimyoviy o'zaro ta'sirga ega bo'lgan polimer bog'lovchi va plomba moddalarni qo'llash barqaror mexanik xususiyatlarga ega kompozitlarni, yuqori o'ziga xos kuch va ta'sirga chidamliligini, kimyoviy qarshilikni, termal zarbaga chidamliligini, tropik atmosfera, va aşınma. Ko'pgina organ tolalarining ruxsat etilgan ish harorati 100 ... 150 ° S, poliimid bog'lovchi va issiqlikka bardoshli tolalar asosida - 200 ... 300 ° S gacha. Ushbu materiallarning kamchiliklari past bosim kuchi va emirilishni o'z ichiga oladi.

Yuqori quvvatli kompozitlarni olish uchun aromatik poliamidlar (aramid tolalari SVM, terlon, Kevlar) asosidagi tolalar qo'llaniladi, ular yuqori mexanik xususiyatlarga ega, keng harorat oralig'ida issiqlik barqarorligi, yaxshi dielektrik va charchoq xususiyatlariga ega. O'ziga xos mustahkamlik bo'yicha bu tolalar bor va ugleroddan keyin ikkinchi o'rinda turadi.

Bor tolalari - bor tolalari bilan to'ldirilgan polimer matritsadagi kompozit materiallar. Ular yaxshi mexanik xossalarga ega, past o'rmalash, yuqori issiqlik va elektr o'tkazuvchanlik, organik erituvchilar, yoqilg'i va moylash materiallari, radioaktiv nurlanish va tsiklik o'zgaruvchan yuklarga qarshilik ko'rsatadi.

Bor tolalari BCl 3 + H 2 gaz aralashmasidan borning volfram filamentiga ~ 1130 ° C haroratda kimyoviy cho'kishi natijasida hosil bo'ladi. Issiqlikka chidamliligini oshirish uchun tolalar silikon karbid bilan qoplangan, shuningdek, bug '-gaz fazasidan argon va vodorod muhitida yotqizilgan. Bunday tolalar borsik deb ataladi. O'zgartirilgan epoksi qatronlar va polimidlar bor tolalari uchun bog'lovchi sifatida ishlatiladi. Bor tolalari KMB-3, KMB-Zk mahsulotlarning 100 °C gacha, KMB-1 va KMB-1k 200 °C gacha, KMB-2k 300 °C gacha bo'lgan haroratlarda ishlashini ta'minlaydi. Qayta ishlashni yaxshilash uchun bor tolasi va shisha tolasi aralashmasidan iborat kompozitlar qo'llaniladi.

Bor tolalari aviatsiya va kosmik texnikada turli profillar, panellar, kompressor qismlari va boshqalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Uglerod tolalari (uglerod tolali plastmassalar) - polimer biriktiruvchi va uglerod tolalari asosidagi kompozit materiallar. Uglerod tolalari yuqori issiqlik qarshiligiga ega; o'ziga xos kuch, kimyoviy va ob-havoga chidamlilik, termal chiziqli kengayishning past koeffitsienti.

Ikki turdagi tolalar ishlatiladi: karbonlashtirilgan va grafitlangan. Boshlang'ich material viskoza yoki poliakrilonitril (PAN) tolalari, tosh va neft qatlamlari bo'lib, ular maxsus issiqlik bilan ishlov beradi. Oksidlanishsiz muhitda yuqori haroratli ishlov berish jarayonida organik tolalardan uglerodga o'tish sodir bo'ladi. Karbonizatsiya 900 ... 2000 ° S haroratda va grafitizatsiya - 3000 ° S gacha bo'lgan haroratda amalga oshiriladi. Mexanik xususiyatlariga ko'ra, uglerod tolalari yuqori modulli va yuqori quvvatga bo'linadi. Bog'lovchi sifatida termoset polimerlar qo'llaniladi: epoksi, fenol-formaldegid, epoksi-fenol qatronlar, poliimidlar va boshqalar, shuningdek, uglerod matritsalari.

Uglerod tolalari yaxshi mexanik xususiyatlarga ega, statik va dinamik chidamlilik, suv va kimyoviy qarshilik va boshqalar.

Epoksi-anilino-formaldegid biriktiruvchi (KMU-3, KMU-Zl) bo'lgan uglerod tolalari 100 ° C gacha bo'lgan haroratda, epoksi-fenol (KMU-1l, KMU-ly) 200 ° C gacha, polimid bilan ishlaydi. (KMU- 2, KMU-2l) 300 ° C gacha, uglerod matritsasida havoda 450 ° C gacha va inert muhitda 2200 ° C gacha.

Uglerod tolalari samolyotlar va raketalar, antennalar, kemalar, avtomobillar va sport anjomlari uchun tarkibiy qismlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Qatlamli kompozit materiallar varaqni to'ldiruvchi (mato, qog'oz, shpon va boshqalar), singdirilgan va polimer biriktiruvchi bilan biriktirilgan. Ushbu materiallar anizotrop xususiyatlarga ega. Tolali mustahkamlovchi elementlar sifatida turli tabiatdagi yuqori mustahkam tolalar asosidagi gazlamalar ishlatiladi: paxta, shisha-asbest gazlamalar, organo-gazlamalar, uglerod gazlamalar, organo-shisha matolar, organobor-shisha matolar. Matolar egri va to‘qimadagi tolalar nisbati hamda to‘quv turiga ko‘ra farqlanadi, bu ularning mexanik xossalariga ta’sir qiladi. Qatlamli kompozitlar choyshab, quvurlar va blankalar shaklida ishlab chiqariladi.

Getinax - modifikatsiyalangan fenolik, aminoformaldegid va karbamid qatronlari va har xil turdagi qog'ozlar asosidagi plastmassa.

Organogetinax sintetik tolalardan qog'ozdan, ko'pincha aromatik poliamidlardan va polivinil spirtidan tayyorlanadi. Bog'lovchi sifatida polimidlar, fenol-formaldegid, epoksi qatronlar va boshqalar ishlatiladi. Getinaks bilan solishtirganda, ular agressiv muhitda yuqori qarshilik va yuqori haroratlarda mexanik va dielektrik xususiyatlarning barqarorligiga ega.

Tekstolit - polimer biriktiruvchi va paxta matolari asosida laminatlangan plastmassa. Material yuqori mexanik xususiyatlarga ega va tebranishga qarshilik ko'rsatadi. Asosiy maqsadiga qarab, tekstolitlar konstruktiv, elektr, grafit va egiluvchan qistirmalarga bo'linadi.

Strukturaviy tekstolit markalari PTK, PT, PTM tishli g'ildiraklar, ishqalanish zonasida 90 ° C dan yuqori bo'lmagan haroratlarda ishlaydigan toymasin podshipniklar, prokat tegirmonlari, turbinalar, nasoslar va boshqalarda ishlatiladi. Qalinligi bo'lgan choyshablar shaklida mavjud. 0,5 dan 8 mm gacha va qalinligi 8 dan 13 mm gacha bo'lgan plitalar.

Elektr tekstolit ish harorati minus 65 dan +165 ° C gacha va namlik 65% gacha bo'lgan muhitda elektr izolyatsiyalovchi material sifatida ishlatiladi. Qalinligi 0,5 dan 50 mm gacha bo'lgan A, B, G, VC markali choyshablar shaklida ishlab chiqariladi. Transformator yog'idagi elektr quvvati 8 kV / mm gacha. A darajasi - 50 Gts sanoat chastotasida transformator moyi va havoda ishlash uchun yaxshilangan elektr xususiyatlariga ega. B darajasi - 50 Gts chastotada havoda ishlash uchun yaxshilangan elektr xususiyatlariga ega. G darajasi xususiyatlari va foydalanish sohasi bo'yicha A sinfiga o'xshaydi, ammo egrilik va qalinlik uchun kengaytirilgan bardoshlik bilan. HF darajasi - havoda yuqori chastotalarda ishlash uchun (10 6 Gts gacha).

Grafit tekstolit prokat uskunalari uchun podshipniklar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi va qalinligi 1 ... 50 mm, uzunligi 1400 mm gacha va kengligi 1000 mm gacha bo'lgan choyshablar shaklida ishlab chiqariladi.

Moslashuvchan spacer tekstolit moylar, kerosin va benzin ta'sirida bo'lgan mashina qismlarida muhr va izolyatsion qistirmalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. 0,2 ... 3,0 mm qalinlikdagi choyshablar shaklida ishlab chiqariladi.

IN asbest to'qimachilik Va asbogetinaks plomba moddalari sifatida u mos ravishda asbest mato yoki asbest qog'ozini (60% gacha) va bog'lovchi sifatida - ruxsat etilgan ish haroratini aniqlaydigan fenol-formaldegid va melamin-formaldegid qatronlari, kremniy-organik polimerlarni o'z ichiga oladi.

Melamin-formaldegidga asoslangan materiallar mahsulotlarni 200 ° C gacha bo'lgan haroratda, fenol-formaldegidda 250 ° C gacha va silikonda 300 ° C gacha uzoq muddatli ishlashga imkon beradi. Harorat qisqa vaqt ichida 3000 ° C ga yetishi mumkin. Asbest to'qimachilik asosan tormoz prokladkalari, tormoz qoplamalarini ishlab chiqarish uchun, shuningdek, issiqlik o'tkazmaydigan va issiqlikdan himoya qiluvchi materiallar sifatida ishlatiladi.

Shisha tolali laminatlar shisha matolar va turli polimer bog'lovchilar asosida tayyorlanadi. Fenol-formaldegid qatronlari (KAST, KAST-V, KAST-R) asosida ular PTK tekstolitiga qaraganda issiqqa chidamli, lekin tebranishga chidamliligidan yomonroq. Organosilikon qatronlar (STK, SK-9F, SK-9A) asosida ular yuqori issiqlik va sovuqqa chidamliligiga ega, yuqori kimyoviy qarshilikka ega va u bilan aloqa qilgan metallning korroziyasiga olib kelmaydi. Fiberglas laminatlari asosan radiotexnika maqsadlarida katta o'lchamli mahsulotlar uchun ishlatiladi.

Ular 600 kJ/m 2 gacha bo'lgan yuqori zarba kuchi KCU va 1000 MPa gacha bo'lgan kuchlanishga ega. shisha tolali anizotrop materiallar, shisha qoplama (SVAM) bilan mustahkamlangan. O'ziga xos qat'iylik nuqtai nazaridan, bu materiallar metallardan kam emas va o'ziga xos kuch jihatidan ular 2 ... 3 baravar yuqori.

Gaz bilan to'ldirilgan plastmassalar kompozitlar deb ham tasniflash mumkin, chunki ularning tuzilishi qattiq va gazsimon fazalardan iborat tizimdir. Ular ikki guruhga bo'linadi: ko'pikli plastmassalar va ko'pikli plastmassalar. Ko'pikli plastmassalar uyali tuzilishga ega bo'lib, uning teshiklari polimer qatlami bilan bir-biridan ajratilgan. Gözenekli plastmassalar ochiq gözenekli tizimga ega va ulardagi gaz yoki suyuq mahsulotlar bir-biri bilan va atrof-muhit bilan aloqa qiladi.

Ko'pikli plastmassalar termoplastik polimerlar (polistirol, polivinilxlorid, poliuretan) va termoseterlar (fenolformaldegid, fenol-kauchuk, kremniy organo, epoksi, karbamid) asosida olinadi. Ko'p hollarda g'ovakli tuzilmani olish uchun gaz hosil qiluvchi komponentlar chaqiriladi puflagichlar. Shu bilan birga, o'z-o'zidan ko'pikli materiallar ham mavjud, masalan, poliester uretan ko'pik, poliepoksi ko'pik. Termoplastik qatronlar asosidagi ko'piklar texnologik jihatdan ilg'or va elastik, ammo ularning ish harorati oralig'i -60 dan +60 ° C gacha.

Gözenekli plastmassalar asosan kompozitsiyalarni mexanik ko'piklash orqali, masalan, siqilgan havo bilan yoki maxsus ko'pikli vositalar yordamida olinadi. Ko'pik massasi qattiqlashganda, quritish va quritish paytida hujayra devorlaridan chiqariladigan erituvchi ularni yo'q qiladi. Teshiklar orqali kompozitsiyalarni suvda eriydigan moddalar bilan to'ldirish orqali olish mumkin. Mahsulotni bosgandan va quritgandan so'ng, u isitiladigan suvga botiriladi, unda eriydigan moddalar yuviladi.

G'ovakli plastmassalar amortizatorlar, yumshoq o'rindiqlar, gubkalar, filtrlar ishlab chiqarish uchun, shamollatish moslamalarida tebranish va ovoz o'tkazmaydigan qistirmalari, susturucular, shlyapalar va dubulg'alardagi qistirmalari va boshqalar sifatida ishlatiladi. Ularning zichligi 25 ... 500 kg / m 3 ni tashkil qiladi.

Metall-polimer ramka materiallari qo'llab-quvvatlovchi asos uch o'lchamli metall to'r bo'lgan kompozit materiallar bo'lib, interframe bo'shlig'i turli funktsional komponentlarni o'z ichiga olgan polimer kompozitsiyasi bilan to'ldirilgan (5.11-rasm).

Guruch. 5.11. Metall-polimer ramka materialining (a) va MPC materialining (b) tuzilishi:

1 - metall zarralari, 2 - polimer, 3 - qattiq moylash, 4 - pirolitik grafit

Mashinasozlikda metall-keramika karkas asosidagi metall-polimer oʻz-oʻzidan moylanuvchi materiallar va tarkibida turli quruq moylash materiallari (grafit, molibden disulfidi, kadmiy yodid va boshqalar) boʻlgan polimer bogʻlovchilar qoʻllanilgan. Bunday materiallar tekis podshipniklar, rulmanli rulmanlar, piston halqalari va boshqalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Metall-keramika ramkasini olish uchun qalay bronza, zanglamaydigan po'lat va shisha keramika kukunlari ishlatiladi. Ramkalararo bo'shliqlar floroplastikning 50% suvli suspenziyasi yoki qo'rg'oshin bilan floroplastik-4D aralashmasi bilan singdirish orqali floroplastik-4D bilan to'ldiriladi. Zanglamaydigan po'lat kukunlari asosida ishlab chiqarilgan metall-keramika antifriksion material MPC tarkibida pirografit va floroplastik-4 mavjud.

Uni ishlab chiqarish texnologiyasi quyidagicha: porozitesi 20 ... 70% bo'lgan ramka metall kukunlardan presslanadi va sinterlanadi. Keyin, maxsus kamerada uglerod o'z ichiga olgan gaz gözenek hajmining taxminan 3/4 qismi to'lguncha gazning pirolizini va grafitning ramka devorlariga cho'kishini ta'minlaydigan haroratda o'tkaziladi, shundan so'ng mahsulot bir vaqtning o'zida issiqlik bilan ishlov berish bilan floroplastik-4 suspenziyasi bilan singdirilgan bir necha marta vakuum.

Ushbu turdagi o'z-o'zini moylash materiallari 250 ° S gacha bo'lgan haroratlarda ishlaydi.

Metall asos (lenta) bo'lgan, ustiga g'ovakli metall-keramika ramka qatlami pishiriladigan lenta ramkasining o'zini moylash materiallaridan foydalanish juda istiqbolli. Ramkaning teshiklari floroplastik-4 va qattiq moylash materiallariga asoslangan kompozitsiyalar bilan to'ldiriladi.

Lenta materiallari texnologik jihatdan juda ilg'or, tekis rulmanlar (o'ralgan) va har qanday o'lchamdagi podshipniklarni ishlab chiqarishga imkon beradi) yuqori bosimlarda (200 ... 300 MPa gacha) va surma tezligida 280 ° S gacha bo'lgan haroratda soqolsiz ishlashga imkon beradi. Metall taglik lentasi va bronza gözenekli ramkadan foydalanish ishqalanish zonasidan issiqlikni yaxshi olib tashlashni ta'minlaydi va qattiq moylash materiallari bilan teshiklarda va sirtda joylashgan floroplastik-4 ishqalanishning past koeffitsientini va ishqalanish juftlarining yuqori aşınma qarshiligini ta'minlaydi. Chet elda DU, DP, DQ kabi lenta materiallari keng qo'llaniladi.

Ramka lentasi materiallarining kamchiliklaridan biri sirt ishlaydigan qatlamning kichik qalinligi (10 ... 20 mikron), bu esa rulmanlarni korpusga o'rnatilgandan keyin mexanik ishlov berish imkoniyatini istisno qiladi.

Ramka metall tolalar yoki to'rlardan sinterlangan va matritsa sifatida turli xil polimer kompozitsiyalari, shuningdek, singdirilgan uglerod-grafit va metalllashtirilgan uglerod-grafit matolari asosidagi materiallardan tayyorlangan ramka o'zini moylash materiallaridan foydalanish samaralidir. qattiq moylash materiallari bilan polimer bog'lovchilar.

Hozirgi vaqtda keng qo'llaniladi kompozit yog'och materiallari, maxsus qo'shimchalarni kiritish bilan matritsada (odatda polimer) birlashtirilgan yog'och materiallarini (plomba moddalarini) mustahkamlovchi. Ba'zi hollarda ular yog'och plastmassalar yoki KDPM (kompozit yog'och polimer materiallari) deb ataladi.

Zarrachalar taxtalari - bog'lovchi bilan aralashtirilgan yog'och zarralarini issiq tekis presslash orqali ishlab chiqarilgan yirik o'lchamli mahsulotlar. GOST 10632-89 bo'yicha plitalar 2440x1220 o'lchamlarda ishlab chiqariladi; 2750x1500; 3500x1750; 3660x1830; 5500x2440 mm, qalinligi 10 dan 25 mm gacha, silliqlangan va silliqlanmagan. Maqsadlariga ko'ra, plitalar uchta markaga bo'linadi: P-1 (P-1M ko'p qatlamli va P-1T uch qatlamli)- radio va asbobsozlik, mebel va qurilish elementlarida korpuslar, panellar va boshqa qismlarni ishlab chiqarish. Termoset va termoplastik polimerlar, bo'yoqlar va laklar asosida plyonkalar bilan qoplangan; P-2 (P-2T va P-20 bir qatlamli, A va B guruhlariga bo'lingan) - asboblar, mashinalar, konteynerlar va idishlar (oziq-ovqat mahsulotlaridan tashqari), javonlar, mebel elementlari va qurilish konstruksiyalari korpuslarini ishlab chiqarish. Ular shpon bilan qoplangan, dekorativ qog'ozli qatlamli plastmassalar va qoplamasiz ishlatiladi; P-3 (P-ET)- furgon kuzovlarining qismlari, avtomobil bo'limlari, yuk ko'taruvchi konstruktsiyalarni qurish elementlari. Sirt sifatiga ko'ra, plitalar silliqlangan (1 va 2-navlar) va silliqlanmagan (I va II darajalar) ga bo'linadi.

Yog'och tolali taxtalar (GOST 4598-86) zichligiga qarab yumshoq (M), yarim qattiq (PT), qattiq (T) va o'ta qattiq (ST) va egilish kuchiga qarab - etti sinfga bo'linadi: M-4 , M- 12, M-20, PT-100, T-350, T-400 va ST-500, bu erda raqamlar kgf / sm 2 da bükme paytida plitalarning kuchlanish kuchining minimal qiymatini ko'rsatadi. Plitalar qalinligi 2,5; 3.2; 4; 5; 6; 8:12; 16 va 25 mm, kengligi 1220 dan 1830 mm gacha va uzunligi 1200 dan 5500 mm gacha. Namlikdan himoyalangan mahsulotlar va tuzilmalarda foydalanish uchun mo'ljallangan.

Yog'och laminatlari (DSP) - sintetik qatronlar bilan singdirilgan har xil turdagi yog'ochdan issiq presslangan ko'p qatlamli shpon plitalari. Chipboardlar yuqori quvvat va aşınma qarshilik, past ishqalanish koeffitsienti va yaxshi eskirish qobiliyati bilan ajralib turadi.

DSP qalinligi 1 dan 15 mm gacha bo'lgan ular to'rtburchaklar plitalar shaklida, qalinligi 15 dan 60 mm gacha - plitalar shaklida ishlab chiqariladi. Butun qoplamali varaqlardan uzunligi bo'ylab yopishtirilgan choyshablar va plitalar qattiq va bir nechta - kompozit (bir oz qisqartirilgan xususiyatlarga ega) deb ataladi. Qattiq choyshablar 950 mm kengligida va 700, 1150 va 1500 mm va 1200x1500 mm uzunliklarda ishlab chiqariladi; kompozit 2400x950, 4800x1200, 5000x1200 mm; qattiq plitalar: 750x750, 950x700 (1150, 1500); 1200x1200 (1500), kompozit plitalar kompozit plitalar bilan bir xil o'lchamlarda ishlab chiqariladi. GOST 13913-78 va GOST 20366-75 ga muvofiq sunta plitalari 11 toifaga bo'linadi.

Raqamga CDPM dan istiqbolli yig'ilishlar va ehtiyot qismlar nisbat berish mumkin:

lentali konveyerlarning roliklari;

prokat rulmanlari korpuslari;

ko'r va o'tish qopqoqlari, lyuklar;

g'ildiraklar va rulonlarning markaziy qismlari (po'latdan yasalgan shinalar bilan g'ildirak markazlari);

kranlar, ko'targichlar, kasnak bloklari va boshqalar uchun kabel bloklari;

kalitsiz ulanishlar yordamida millarga o'rnatilgan kasnaklar, tishli tishli g'ildiraklar;

og'irliklar, qarshi og'irliklar, amortizatorlar, ichki qismi siqilgan metall talaşlardan va tashqi qismi CDPM dan tayyorlangan volanlar;

avtomobillar, avtobuslar, vagonlar, turli mashinalar kabinalari va boshqalarning ichki qoplamalari uchun panellar;

pnevmatik va gidravlik silindrlarning pistonlari;

deraza romlari;

poliuretan ko'pikidan tayyorlangan qismlar uchun ramkalar;

egilgan yopishtirilgan profillar va shpon panellari;

kontrplak, tolali taxta, sunta, DSG1, DBSP yoki metall (po'lat, alyuminiy) dan tayyorlangan tashqi plitalari va yog'och plomba bilan ko'pikli plastmassadan yasalgan markaziy qismi bo'lgan sendvich panellar;

konstruktiv va issiqlik izolyatsiyasi uchun yog'och plombali ko'pikli plastmassalardan tayyorlangan qismlar (masalan, avtomobil shiftini mahkamlash uchun qismlar, vagonlarning issiqlik, shovqin va tebranish izolatsiyasi, teplovozlar, muzlatgichlar va garaj eshiklari, kanalsiz o'rnatish uchun quvurlarni issiqlik izolatsiyasi va boshqalar). .);

suv omborlari (gaz baklari, qabul qiluvchilar va boshqalar).

selektiv uzatish rejimida ishlaydigan silliq rulmanlar;

Albatta, CDPMni qo'llashning ko'rib chiqilgan istiqbolli yo'nalishlari o'zini to'liq deb ko'rsatmaydi, foydalanishning barcha mumkin bo'lgan sohalarini tugatmaydi va sezilarli darajada kengaytirilishi mumkin.

“TERMOPLASTIK MATRISA VA QISQA UGLEROD TOLALAR ASOSIDAGI KOMPOZIT MATERIALNING FENOMENOLOGIK MODELI Mashtakov A.P., Melixov K.V., Manyak...”

TERMOPLASTIK MATRIXA VA QISQA uglerod tolalariga asoslangan kompozitsion materialning fenomenologik modeli.

Mashtakov A.P., Melixov K.V., Manyak I.S.

"Radar MMS" AES AJ,

Sankt-Peterburg, Rossiya

Qisqa karbonli tolalar bilan mustahkamlangan termoplastik matritsadan tashkil topgan kompozit materialning mexanik xususiyatlari eksperimental tarzda o'rganildi. Xarakteristikalar bir o'qli valentlik bo'yicha bir qator tajribalar natijasida inyeksion kalıplama plitalaridan kesilgan namunalarda olingan. Plitaning qarshi kalıplama jarayoni cheklangan hajm usuli yordamida simulyatsiya qilingan. Shu bilan birga, polimer eritmasining yopishqoq Nyuton suyuqligi sifatida harakatlanish tenglamalari tizimi echildi, matritsadagi tolalar orientatsiyasi tensorlarini aniqlash uchun Folger-Tucker tenglamasi bilan to'ldiriladi. Materialning analitik modelini yaratish uchun ikki bosqichli gomogenizatsiya sxemasi qo'llanildi: birinchi navbatda, Mori-Tanaka sxemasi yordamida ma'lum bir shaklni bitta kiritish uchun samarali xususiyatlar aniqlandi, so'ngra yo'nalishning hisoblangan komponentlari asosida. tensorda, vakillik hajmining butun hujayrasining samarali xarakteristikalari Voith sxemasi yordamida aniqlandi. Elyaflar elastik izotrop, matritsa Mises mezoni va izotropik, qattiqlashuv kuch qonuni bilan elastik-plastik deb qabul qilindi (J2 modeli). Tsai-Hill kuch mezoniga ega bo'lgan "birinchi psevdo-don" sinish modeli sinish modeli sifatida tanlangan. Matritsa va tolalarning xarakteristikalari, shuningdek, buzilish mezonining parametrlari eng kichik kvadratlar usuli yordamida uch turdagi namunalar uchun hisoblangan va eksperimental deformatsiya egri chiziqlari o'rtasidagi eng yaxshi kelishuv sharti asosida iterativ ravishda tanlangan. Stress-deformatsiya egri chizig'ini taqqoslash ko'rinishida taqdim etilgan natijalar elastik va elastik bo'lmagan hududlarda tajriba bilan qoniqarli muvofiqligini ko'rsatadi

S. T. Chung va T. H. Von. Qisqa tolali termoplastiklarni inyeksion kalıplamada tola yo'nalishining raqamli simulyatsiyasi. ENGINEERING AND SCIENCE, MID-APREL 1995, Vol. 35, NO. 7. – b. 604-618.

B. E. VerWeyst, C. L. Taker III, P. H. Foss_, J. F. O'Gara. 3-D inyeksion kalıplama xususiyatlarida tolaning yo'nalishi: bashorat va tajriba / Xalqaro polimerlarni qayta ishlash, 1999 yil 18 iyun.

Mori T, Tanaka K. Matritsadagi o'rtacha kuchlanish va noto'g'ri qo'shilgan materiallarning o'rtacha elastik energiyasi. Acta Metall 1973; 21:571-574.

R. Kristensen. Kompozitlar mexanikasiga kirish / R. Kristensen. – M.: Mir, 1982. – 334 b.

S. Kammun, I. Dogri, L. Adam, G. Robert, L. Delannay. Noto'g'ri chiziqli qisqa tolalar bilan elastik bo'lmagan kompozitlar uchun birinchi pseudo-don etishmovchiligi modeli. Kompozitlar: A qism 42 (2011) 1892–1902.

J. M. Kayzer, M. Stommel. Qisqa tolali mustahkamlangan polimerlarning mustahkamligini bashorat qilish. Plastics Technology jurnali 8 (2012) 3, 278-300.

Shunga o'xshash ishlar:

"Shartnoma No _ zarar, o'g'irlik yoki o'g'irlik qarshi avtotransport vositasini ixtiyoriy sug'urta qilish bo'yicha xizmatlar ko'rsatish uchun (CASCO) Moskva "" 201_Fen instituti Federal Davlat byudjeti instituti..."

“REZUME 1. Oʻzingiz haqingizda maʼlumot 1. Familiyasi Abay2. Ismi Raushan3. Otasining ismi Madiyaryzy4. Tug'ilgan sanasi va joyi 12.01.1994 yil Qarag'anda viloyati Qarag'anda5. Millati qozoq 6. Jins Ayol 7. Oilaviy ahvoli yolg'iz8. Uy manzili Qarag‘anda, Prikanal...”

26.01.2017-sonli 163/A/AVR-sonli ELEKTRON AUKSION O'ZG'IRIShI VA ASOSIY TA'MIR BO'YICHA ISHLARNI TUG'ILGAN ELEKTRON AUKSION HUJJATLARIGA O'ZGARTIRISh HAQIDA joylashtirish va (yoki) tiklash) favqulodda... »

"Belarus karting federatsiyasi" jamoat birlashmasi "KARTS" POYGA AVTOMOBILLARI UCHUN TASNIF VA TEXNIK TALABLAR 2012-yil 1-martdan kuchga kirgan. BFK kengashi tomonidan 2012-yil 25-fevraldagi protokol, Minsk 20... tasdiqlangan.

""KASABLAR OLAMIDA" Maqsad: talabalarning qurilish kasblari haqidagi tushunchalarini kengaytirish, Rossiya Federatsiyasi Prezidenti va Hukumatining obro'-e'tiborga oid dasturlari va tashabbuslari bilan tanishish orqali ularning kasbiy yo'nalishini rivojlantirish ..."

“Inson huquqlari bo‘yicha Kengashning 30-sessiyasi Kun tartibining 5-bandi Inson huquqlari bo‘yicha organlar va mexanizmlar Birlashgan Millatlar Tashkilotining Qishloq joylarda ishlaydigan dehqonlar va boshqa shaxslarning huquqlari to‘g‘risidagi deklaratsiyasi loyihasi bo‘yicha ochiq hukumatlararo ishchi guruhining ma’ruzasi raisi...”

"Notijorat sheriklik" O'z-o'zini tartibga soluvchi tashkilot "Dizaynerlar hududiy uyushmasi" (NP SRO "ROP") "Vududiy dizaynerlar uyushmasi" notijorat shirkati o'zini o'zi tartibga soluvchi tashkilot Kengashi yig'ilishining 128-sonli bayonnomasi. 2013-yil 22-noyabr O‘tkaziladigan joy...”

"Roil Platinum, Benzinli tizimni tozalash vositasi "Roil Platinum™ Metal Conditioner" Chiqarish shakli: 500 ml., 4 l. Maqsad: Vaqt o'tishi bilan dvigatelingiz ishqalanishdan eskiradi. Roil Platinum ™ metall konditsioner avtomobilingiz dvigatelining ishlash muddatini uzaytirishi va quvvatini oshirishi, ta'mirlash xarajatlarini kamaytirish orqali..."

“UDC 621.921 TEZLASH REJIMLARINI TANLASH ASBOB KIYISHINI ESGAGA ALINDI V.V. Borisov1, I.D. Ibatullin1, D.R. Zagidullina2 1Samara davlat texnika universiteti 2Bashkir davlat universiteti Kinematikani hisobga olgan holda qismlarni silliqlash rejimlarini tanlash metodikasi..."

"Rossiya Federatsiyasi TA'LIM VA FAN VAZIRLIGI Federal davlat avtonom oliy ta'lim muassasasi" MILLIY TADQIQOT TOMSK POLİTEXNIK UNIVERSITETI "TASLIKLANGAN Deputat. O‘quv ishlari bo‘yicha Kibernetika instituti direktori S.A. Gaivoronskiy "_" 2015-yil "AVTOMATIK MASLAHAT..." FANINING ISH DASTURI.

2017 www.site - "Bepul elektron kutubxona - elektron hujjatlar"

Ushbu saytdagi materiallar faqat ma'lumot uchun joylashtirilgan, barcha huquqlar ularning mualliflariga tegishli.
Agar materialingiz ushbu saytda joylashtirilganiga rozi bo'lmasangiz, iltimos, bizga yozing, biz uni 1-2 ish kuni ichida o'chirib tashlaymiz.

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Bilimlar bazasidan o‘z o‘qishida va faoliyatida foydalanayotgan talabalar, aspirantlar, yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘ladi.

E'lon qilingan http://www.allbest.ru/

Kompozit deformatsiyani simulyatsiya qilish

Kirish

Ukrainada ko'p sonli tsement zavodlarining mavjudligi temir-beton va uning modifikatsiyalarini gidrotexnik inshootlar uchun asosiy qurilish materiallaridan biriga aylantiradi.

Temir-betonni ikki yoki uch yo'nalishda tez-tez muntazam ravishda joylashtiradigan temir-beton kompozitsion mustahkamlangan material sifatida anizotropiyaga ega, ya'ni mexanik xususiyatlarning kuchlar ta'sirining yo'nalishiga bog'liqligi bilan bog'liq bo'lgan mustahkamlovchi va deformatsiyaning chiziqli bo'lmaganligi bilan bog'liq. beton va po'latning yorilish va plastik xususiyatlari bilan. Gidrotexnika qurilishida armaturani kuchlanish zonasida konsentrlangan joylashtirish ko'proq qo'llaniladi, shuning uchun keyingi o'rganish mavzusi asosan ushbu turdagi tuzilmalar bo'ladi.

Kompozit materiallar zamonaviy texnologiyalarning turli sohalarida keng qo'llanilishini topdi. Qurilishning ko'plab sohalarini rivojlantirishdagi keyingi taraqqiyot ko'p jihatdan bunday materiallardan foydalanish ulushining oshishi bilan bog'liq va yangi va maxsus jihozlarni yaratishda ularning roli hal qiluvchi ahamiyatga ega. Optimal dizaynga qo'yiladigan talablar, eksperimental sinovlar uchun vaqt va moddiy xarajatlarni qisqartirish kompozitlarning deformatsiyalari va mustahkamlik xususiyatlarini bashorat qilish usullarini takomillashtirishga katta qiziqish uyg'otdi.

Boshqa tomondan, deformatsiyalanuvchi qattiq jismlar mexanikasining rivojlanishi o'rganilayotgan modellar va masalalar qo'yilishining murakkabligini oshirish yo'lidan boradi. Mexanikaning namunaviy kontseptsiyalariga asoslanib, kompozit materialni, qoida tariqasida, davriy yoki tasodifiy bir hil deb hisoblangan koordinatalar bo'ylab uzluksiz tez tebranuvchi moddiy funktsiyalardan foydalangan holda tasvirlangan bir hil bo'lmagan muhit sifatida ta'riflash mumkin. Bunday koeffitsientli differentsial tenglamalarni echish usullarini ishlab chiqish zarurati matematik tadqiqotlarning nisbatan yangi sohasi - qisman differentsial operatorlarni o'rtacha hisoblash nazariyasining paydo bo'lishiga olib keldi, bu esa oddiyroq usullardan foydalangan holda asl muammoning echimini olish imkonini beradi. o'rtacha deb ataladigan differentsial tenglamalar.

Kompozitlar mexanikasida samarali xususiyatlarni bashorat qilish muammosi sifatida ma'lum bo'lgan o'rtacha tenglamalar koeffitsientlarini hisoblash muammosi markaziy masalalardan biridir, chunki u o'ziga xos xususiyatlarga eng mos keladigan, oldindan belgilangan xususiyatlar to'plamiga ega bo'lgan materiallarni sintez qilish imkoniyatini ochadi. ish sharoitlari. Shunday qilib, har bir bir jinsli bo'lmagan muhit samarali xususiyatlarga ega bo'lgan ma'lum bir anizotrop muhit bilan bog'liq bo'lib, buning uchun deformatsiyalanuvchi qattiq mexanikaning ma'lum matematik usullaridan foydalangan holda kompozit materiallardan yasalgan tuzilmalar va qismlarni hisoblashni amalga oshirish qulay.

Shu bilan birga, strukturaviy elementlarning mexanik xatti-harakatlarini o'rganish, ularning har birida bir hil bo'lmagan kuchlanish va deformatsiya maydonlarining kontsentratsiyasini hisobga olgan holda, nafaqat samarali xususiyatlarni bevosita aniqlash imkonini beradi, balki tabiati va xususiyatlari haqida keng ma'lumot beradi. kompozitlar va ularning tarkibiy qismlarining haqiqiy tuzilishiga qarab materiallarni deformatsiyalash va yo'q qilish xususiyatlari.

Ishda anizotrop strukturaviy bir jinsli boʻlmagan jismlarning elastik boʻlmagan deformatsiyasi va destruktsiyasining dissipativ jarayonlarini nazariy va eksperimental tadqiqotlar natijalarini tahlil qilishga alohida eʼtibor berildi. Deformatsiyaning o'ta kritik bosqichining qonuniyatlarini o'rganishga katta e'tibor beriladi, bu davrda material o'zining yuk ko'tarish qobiliyatini darhol emas, balki asta-sekin yo'qotadi, bu deformatsiya diagrammasida tushuvchi shoxcha shaklida aks etadi.

Ushbu mexanik hodisa (ilgari ma'lum bo'lgan) kompozitsion materiallarning elastoplastik deformatsiyalari mexanikasidagi muammolarni strukturaning buzilishini hisobga olgan holda echishda kashf etilgan.

Shu bilan birga, tuzilmalarning xatti-harakatlarini adekvat tavsiflash va yaratilgan kompozitsion materiallarning strukturasini yo'q qilishga qarshilik nuqtai nazaridan optimal loyihalash istagi yumshatish bosqichini (muammoni shakllantirish bosqichida) hisobga olish zarurligiga olib keldi. konstitutsiyaviy munosabatlarda va kompozitsion struktura elementlarining o'ta kritik deformatsiyalari uchun sharoitlarni o'rganish.

Maqolada bir hil bo'lmagan jismlarning yo'q qilinishi strukturani yo'q qilish bilan birga o'ta kritik bosqichda deformatsiya jarayonlarining barqarorligini yo'qotish natijasida ko'rib chiqiladigan yondashuvni ko'rib chiqadi. Yangi matematik modellar material holatining maxsus funktsiyalaridan foydalangan holda, bir hil bo'lmagan anizotrop muhitda plastik deformatsiyalarni hisobga olgan holda zararning dispers to'planishi, yo'q qilinishining lokalizatsiyasi, shuningdek shikastlangan zonalarning birlashishi bosqichlarini tabiiy ravishda tasvirlash, modellashtirish imkonini beradi. zararni to'plash uchun barqarorlik mezonlaridan foydalangan holda beqaror bosqichga o'tish va sinish mexanikasining energiya munosabatlari to'liq deformatsiya diagrammalarining tushuvchi shoxlari parametrlari yordamida yozilishi kerak. Ishda yuklash tizimi tushunchasi va uning dissipativ jarayonlarning barqarorligiga ta'siri ko'rib chiqiladi. Barqaror o'ta kritik deformatsiyalar nazariyasining ayrim masalalari taqdimoti berilgan. Kompozitlar mexanikasi uchun an'anaviy bo'lgan o'rtacha hisoblash muammosi qo'llaniladigan matematik modellarning fizik asoslarini kengaytirish bilan bog'liq yangi jihatlarda ko'rib chiqiladi.

1. Kompozit materiallarning deformatsiyasi va destruktsiyasini modellashtirish

Zamonaviy kompozitsiyalarning samarali elastik xususiyatlarini bashorat qilish usullari juda yaxshi ishlab chiqilgan. Elastiklikning chiziqli nazariyasida samarali xususiyatlarni bashorat qilish uchun erishilgan natijalar va mikrostresslar va mikroshtammlar maydonlarini aniqlash uchun hamrohlik natijalari mikroinhomogen materiallarning elastoplastik va mustahkamlik xususiyatlarini o'rganish uchun yaxshi asosdir. Muhim konstruksiyalarning yuk ko'tarish qobiliyatidan to'liqroq foydalanish istagi muqarrar ravishda murakkab kuchlanish holatlari va strukturaviy elementlarning chiziqli bo'lmagan xususiyatlarida haqiqiy materiallarni deformatsiyalash va yo'q qilishning murakkab modellarini qurishdan oldin har tomonlama tadqiqotlar zarurligiga olib keladi.

1.1 Kompozitlarning elastik bo'lmagan deformatsiyasi va uning strukturasini buzish

Kompozit mexanikaning deterministik va statistik modellari doirasida bir jinsli bo'lmagan materiallardagi mexanik mikro- va makroskopik jarayonlar yetarlicha batafsil o'rganilgan. Statistik modellarning afzalligi shundaki, ular tabiiy ravishda kompozitlarning real tuzilishida elementlarning nisbiy joylashuvining tasodifiyligi va ularning xossalarining statistik tarqalishi kabi muhim omilni hisobga oladi. Biroq, kompozitlarning statistik mexanikasida, komponentlarning ko'p zarrachali o'zaro ta'sirini hisobga olgan holda, bir nuqtali yaqinlashishlar bilan taqqoslaganda, to'liqroq savol ochiqligicha qolmoqda. Shu sababli, ushbu yo'nalishdagi ishlarning ko'pchiligida kompozitlarning kuchlanish-deformatsiya holatini tahlil qilish komponentlar bo'yicha o'rtacha hisoblangan deformatsiya maydonlarini hisoblash bilan cheklanadi. Izotrop bo'lmagan va qo'shma yuklanish holatlari uchun deformatsiya maydonlarining boshqa statistik tavsiflarini hisoblash, shuningdek, bir jinslilikni hisobga olgan holda plastik deformatsiyalarning to'planishi va kompozit tarkibiy qismlarning shikastlanishi jarayonlari uchun chiziqli bo'lmagan chegaraviy muammolarni hal qilish. deformatsiya maydonlari, ayniqsa mustahkamlik xususiyatlarini bashorat qilish muammolarida muhim ahamiyatga ega.

Kompozit materiallarning xossalari tarkibiy qismlarning xususiyatlaridan tubdan farq qilishi xarakterlidir. Masalan, strukturaviy elementlarning hajmida plastik o'zgarishlarning yo'qligi kompozit hajmining plastik o'zgarishi bilan birga bo'lishi mumkin, ideal plastik komponentlardan qattiqlashuvchi material yaratilishi mumkin, zaif qotib qolgan qismlardan kuchli qattiqlashuvchi material yaratilishi mumkin; , va boshqalar. Bu ko'rib chiqilayotgan hodisaning murakkabligi va xilma-xilligini ko'rsatadi, uning nazariy tavsifi maxsus yondashuvlar va matematik modellarni ishlab chiqishni talab qiladi.

kompozit materiallarning elastik-plastik harakatining fizik hodisasi va eng muhimi, uni o'rganish zarurati tegishli matematik nazariya yaratilishidan ancha oldin aniqlangan. Shu sababli, 60-yillarning o'rtalarida ko'plab tadqiqotchilar oddiy modellar yordamida materiallarning xatti-harakatlarini tahlil qilishga o'tishdi. Elyaflar bo'ylab kuchlanish ostida bir tomonlama kompozitning elastik bo'lmagan deformatsiyasini taxminiy aniqlash uchun parallel kompozit elementlar to'plami ko'rinishidagi model ishlatilgan. Ba'zi olimlar matritsa materialining eng oddiy kuchlanish holatini qabul qilib, koaksiyal tsilindrlar modelidan foydalanganlar. Haqiqiy materialni unda joylashgan bitta mustahkamlovchi elementi bo'lgan cheksiz muhit bilan yaqinlashtirish ishlatilgan. Bugungi kunda ham qo'llaniladigan ko'plab texnikalar aralashmalar qoidasidan foydalanishga asoslangan bo'lib, unga ko'ra kuchlanish maydoni yoki deformatsiya maydoni bir hil bo'ladi, deb taxmin qilinadi. Ushbu qoidaning turli xil o'zgarishlari eksperimental ma'lumotlar bilan kelishuvga erishish imkonini beradi.

Bugungi kunga kelib, deformatsiyalanuvchi qattiq jismlar mexanikasining raqamli usullaridan foydalanish va strukturaviy bir hil bo'lmagan jismlar uchun to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqilgan ba'zi yangi yondashuvlar tufayli, tarqalishning murakkab tabiatini hisobga olgan holda, elastik bo'lmagan deformatsiyaning bir qator muammolari yechimlari olindi. strukturaviy elementlardagi kuchlanish va deformatsiyalar. Samarali xossalari bilan bir hil deb hisoblangan kompozit materiallar, tuzilishiga ko'ra, faqat izotrop komponentlardan iborat bo'lsa ham, izotrop yoki anizotrop bo'lishi mumkin. Anizotrop kompozit materiallarning samarali xususiyatlarini aniqlash muammolarini qo'yishda, ekvivalent bir hil muhitning harakatini etarli darajada tavsiflash imkonini beradigan anizotropik jismning plastiklik nazariyasini tanlash kerak bo'ladi.

Plastisitning deformatsiya nazariyasi va oqim nazariyasining turli va ko'p variantlari taklif qilingan. Berilgan tensorlar to'plamining mustaqil invariantlari soni va tuzilishini aniqlashga katta e'tibor beriladi. Ko'rib chiqilayotgan masala kompozitlar mexanikasi uchun juda muhim ko'rinadi, ammo anizotropik materiallarning murakkab kuchlanish holatida deformatsiyalanish qonuniyatlarini eksperimental o'rganish bo'yicha ishlarning juda cheklanganligi bizga to'liq baho berishga imkon bermaydi; anizotrop muhitning plastiklik nazariyasining u yoki bu versiyasining ishonchliligi va umumiyligi.

Bir hil va bir hil bo'lmagan qatlamlar bilan qatlamlangan bir yo'nalishli va fazoda mustahkamlangan tolali kompozitlar kabi anizotrop kompozitlarning elastoplastik harakatlarini o'rganish ancha murakkab muammodir. Ushbu materiallar uchun kompozitlar mexanikasi masalalarini hal qilish, asosan, kuchlanish holatining eng oddiy holatlarida amalga oshiriladi, bu, albatta, ma'lum bir ilmiy yutuqdir. Biroq, bunday echimlar, odatda, anizotrop jismning tanlangan plastiklik nazariyasi doirasida ixtiyoriy kompleks kuchlanish-deformatsiya holatida kompozitning harakatini tavsiflovchi barcha moddiy funktsiyalarni qurishga imkon bermaydi.

Qatlamlar bo'ylab taranglikda qatlamlar bo'ylab bir o'qli taranglikda qatlamli kompozitlarning elastik bo'lmagan deformatsiyasi o'rganildi. Ikki yo'nalishdagi kuchlanish kuchlari qatlamlarga parallel bo'lgan tekislikda yotsa, kompozitning tekis kuchlanish holatidagi harakati hisobga olinadi. Shuni ta'kidlash kerakki, natijalarning muhim qismi qatlamlararo o'zaro ta'sirlarni hisobga olmagan holda olingan. Bunday soddalashtirish ba'zi hollarda juda qo'pol bo'lib chiqishi aniq. Bu qatlamli tuzilmalarni yo'q qilish ko'pincha delaminatsiya orqali sodir bo'lishi bilan tasdiqlanadi.

Kompozit materiallarning kuchlanishlari va deformatsiyalari o'rtasidagi bog'liqlikning chiziqli bo'lmagan tabiati nafaqat plastik deformatsiyaning natijasi bo'lishi mumkin va hatto chiziqli elastik tarkibiy qismlarda ham paydo bo'lishi mumkin. Buning sababi, kompozit mahsulotlarni to'liq (makroskopik) yo'q qilishdan oldin alohida strukturaviy elementlarni yo'q qilishning murakkab jarayoni sodir bo'ladi. Ushbu jarayonni o'rganish nafaqat makroskopik yoriq hosil bo'lish sharoitlarini tahlil qilish, balki yuk ostida materialning harakatini o'rganish uchun ham muhimdir.

Har bir strukturani yo'q qilish harakati kompozit elementlardagi kuchlanishlarni qayta taqsimlash bilan birga keladi, bu tashqi yukning ma'lum darajasida yo'q qilishni davom ettirish yoki to'xtatishga olib keladi.

Ushbu jarayonlarni hisobga olgan holda kompozit materiallarning elastik bo'lmagan deformatsiyalari modellarini qurish asosiy masala sifatida konstruktiv buzilish mezonlarini tanlash va bir hil bo'lmagan muhit elementlarining ularni yo'q qilish uchun ma'lum sharoitlardan keyin qoldiq deformatsiyalari va mustahkamlik xususiyatlarini tavsiflashni qo'yadi. uchrashgan. Bu holda kompozit strukturaning elementi turli mexanizmlar tomonidan yo'q qilinishi mumkinligi katta ahamiyatga ega. Masalan, mustahkamlangan monoqatlamda matritsaning yorilishi yoki tozalanishi, tolalarning bo'linishi, yirtilishi yoki tortib olinishi va hokazo. Strukturaviy elementning yuk ko'tarish qobiliyatini o'zgartirishning ushbu va boshqa mexanizmlari uning qattiqlik xususiyatlarini o'zgartirish uchun u yoki bu sxema bilan belgilanadi.

Yuqorida aytib o'tilganidek, kompozit materiallarni o'rganishda, tasodifiy xususiyatlarning tasodifiy tabiati, strukturaviy elementlarning nisbiy joylashuvi va natijada stokastik xususiyatlar tufayli tasodifiy funktsiyalar nazariyasi apparati va ehtimollik tushunchalarini jalb qilish zarurati tug'iladi. ularni yo'q qilish jarayoni.

Shunday qilib, kompozit materiallar mexanikasining boshqa muammolari qatorida, strukturaviy elementlarning yo'q qilinishini hisobga olgan holda kompozitlar harakatining chiziqli bo'lmagan modellarini ishlab chiqish va murakkab kuchlanish-deformatsiya holatining turli holatlari uchun elastik bo'lmagan deformatsiya muammolarini hal qilish usullarini ishlab chiqish. tegishli.

1.2 Sinish mexanikasining fenomenologik modellari

Tabiat va amaliy fanlarda nazariyalarni qurishda ikkita yondashuv mavjud - fenomenologik va strukturaviy. Fenomenologik modellar ob'ektning xatti-harakati haqidagi empirik ma'lumotlar asosida quriladi. Shu bilan birga, hodisalarning mohiyatini tushuntirish yoki to'liq tavsiflash vazifasi qo'yilmaydi. Strukturaviy yondashuv ko'rib chiqilayotgan ob'ektlarning ichki tuzilishi asosida hodisalarni tavsiflash va tushuntirish imkonini beradigan modellarni ishlab chiqishdan iborat. Ushbu yondashuvlar bir-biri bilan chambarchas bog'liq va bir-birini boyitishi kerak. Strukturaviy elementlarning yo'q qilinishi bilan birga kompozitning deformatsiyasini tavsiflash uchun samarali xususiyatlarga ega muhit harakatining chiziqli bo'lmagan modellarini qurish fenomenologik tavsiflash metodologiyasiga mos keladi.

Fenomenologik nazariyalarning zarurligi va foydaliligini V.V. Novojilov. Bunday holda, fenomenologik tavsifning turli darajalarini belgilashga ruxsat beriladi. Misol uchun, zararning to'planishi doimiy muhitda diskdagi yoriqlar yoki teshiklar tizimini hisobga olgan holda modellashtirilishi mumkin. L.M. Kachanov va Yu.N. Rabotnov tananing ko'ndalang kesimi birligiga to'g'ridan-to'g'ri yoriqlar maydoni bilan belgilanadigan zarar parametrini (yoki aksincha - uzluksizlik) kiritdi. Shu bilan birga, bu parametr o'rtacha qiymatlarni bog'laydigan munosabatlarga kiritilgan bo'lsa, o'ziga xos nuqsonlar va zararlarning har qanday xarakteristikasi bilan aniqlanmasligi mumkin. Modelning moddiy funktsiyalarini aniqlashda to'g'ridan-to'g'ri mikrostrukturaviy tadqiqotlarsiz, masalan, yorilish maydonini o'lchash mumkin bo'lsa, bu tabiiydir.

Materiallarga etkazilgan zararni modellashtirishning fenomenologik yondashuvi material holatining ma'lum funktsiyalaridan foydalangan holda ichki yorilishlarning shakllanishini tavsiflashdan iborat. Bu g'oya A.A.ning mashhur asarlarida o'z ifodasini topdi. Ilyushina, V.V. Bolotina, V.P. Tamuzha va A.J. Lagedinsha. U ko'plab boshqa tadqiqotchilarning sa'y-harakatlari tufayli ishlab chiqilgan va shikastlangan kontinuum mexanikasini yaratish uchun asos bo'lgan, bunda moddiy zarar mexanik xususiyatlarning har qanday o'zgarishiga olib keladigan har qanday mikrostruktura o'zgarishi sifatida aniqlanadi.

Hozirgi vaqtda skalyar va tenzorlarning sezilarli darajada zararlanish xususiyatlari ma'lum. Anizotropik shikastlanishning uch o'lchovli nazariyasining asosiy qoidalari va tegishli tensor modellari asoslanadi.

Tarkibiy jihatdan bir hil bo'lmagan muhitni yo'q qilish jarayoni ko'p bosqichli xarakterga ega. Eng aniq bosqich - bu barqaror mikro yoriqlarning hajmli to'planishi bilan bog'liq bo'lgan hajmli yoki diffuz yo'q qilish va chegara konsentratsiyasiga erishilganda, kengayish va keyingi keng ko'lamli darajaga birlashish orqali o'tadi. Bundan tashqari, samarali deformatsiya xarakteristikalari tasodifiy nuqsonlar to'plamining korrelyatsiya radiusiga bog'liqligi ko'rsatilgan. Mikrozararlarning o'zaro ta'sirining tabiati, shuningdek, geterogen muhitni makrodestruktsiya qilish shartlarini va shuning uchun uning mustahkamlik xususiyatlarini belgilaydi, deb taxmin qilish tabiiydir.

Materialning tashqi mexanik ta'sirga reaktsiyasini shakllantirishning ko'p darajali tabiati ko'p darajali fenomenologik tavsif imkoniyatini oldindan belgilaydi. Har bir strukturaviy daraja turli xil elementlarning ma'lum bir tizimi bilan bog'liq (tabiiy yoki zarar tufayli). Strukturaviy darajada o'rtacha qiymatlar sifatida kiritilgan kuchlanish va deformatsiyalarni tahlil qilish mos keladigan fenomenologiya darajasida materialning mexanik harakatini o'rganish vositasi bo'lib xizmat qiladi. Deformatsiya va buzilish jarayonlarini ikki darajali ko'rib chiqish Davidenkov-Fridman tasnifi va kompozitlar mexanikasidagi strukturaviy-fenomenologik yondashuv uchun asos bo'ladi.

Kompozitlar mexanikasi uchun mikro-dan makro sindirishga o'tishni tavsiflash muammosi juda muhimdir. Shu bilan birga, strukturaviy mexanika nuqtai nazaridan kuchni baholash uchun juda ko'p turli xil boshlang'ich binolar va usullar mavjud. Ushbu ish yondashuvni ishlab chiqadi, unga ko'ra makro sinish deformatsiya jarayoni bilan zararni to'plash bilan bog'liq barqarorlikni yo'qotish natijasida ko'rib chiqiladi. Agar bu jarayonning o'zboshimchalik bilan qisqa davom etishi siljishlar va deformatsiyalarning halokatli rivojlanishiga to'g'ri kelsa, elastoplastik tizimni yuklash jarayoni beqaror bo'ladi. Yo'q qilish muammosi bilan bog'liq barqarorlik masalalarida nochiziqlilikning alohida turi (deformatsiya diagrammasi bo'yicha tushuvchi shox)ning hal qiluvchi roli A.A. Ilyushin. Yuklangan materialda sodir bo'ladigan barcha fizik jarayonlar to'liq deformatsiya diagrammalarida aks ettirilgan va bu diagrammalarning pasayish bo'limlari halokatning alohida bosqichlariga to'g'ri keladi.

Diagrammada yorilish va shikastlanish jarayoni tufayli tushgan qismning paydo bo'lish ehtimoli S.D.da qayd etilgan. Volkov. Materiallar deformatsiyasining yakuniy bosqichida bunday turdagi moddiy xatti-harakatlar ko'p hollarda makrodefektning shakllanishi yoki rivojlanishi bilan bog'liq. Shu munosabat bilan, deformatsiyalanadigan jismdagi yoriqning aniq tavsifi bilan bir qatorda, makroyoriqning shakllanishi va o'sishi bosqichida materialning harakatini tavsiflovchi sinish mexanikasining fenomenologik yo'nalishi istiqbolli ko'rinadi. Ushbu yo'nalish S.D. tomonidan boshlangan. Volkov. Ushbu yondashuvdan foydalanish o'zboshimchalik bilan kichik hajmdagi materialning mexanik harakati uning o'lchamiga mos keladigan tanaffuslar mavjud bo'lganda, deformatsiyaning yakuniy bosqichidagi makronamuna xatti-harakatlariga o'xshash degan taxmin bilan bog'liq. Bu ma'lum darajada halokat jarayonining o'ziga o'xshashligini aks ettiradi.

A.A.ning makrofizik aniqlanishi gipotezasiga ko'ra. Ilyushinning so'zlariga ko'ra, muhitning har bir nuqtasi bir hil kuchlanish-deformatsiya holatida joylashgan va muhitning tasvirlangan nuqtasida sodir bo'ladigan barcha jarayonlar, asosan, bo'lishi mumkin bo'lgan cheklangan o'lchamli jism shaklida makronamuna bilan bog'lanishi mumkin. o'rgangan.

Belgilangan muvofiqlik quyidagicha o'rnatilishi mumkin: elementar deformatsiyalanadigan hajmni to'ldiruvchi materialning xayoliy ideal bir hil namunasining ishchi zonasi chegaralarining siljishi, bir xil yuklar ostida bir xil kuchlanish holati sharoitida, ularning siljishlari bilan mos kelishi kerak. deformatsiyaning barcha bosqichlarida, shu jumladan makro yoriqlarning bosqich shakllanishi va o'sishida tajriba namunasining ishchi zonasining chegaralari. Ushbu taxminlarga asoslanib, deformatsiyalanuvchi qattiq jism mexanikasida qabul qilingan fenomenologik tenglamalar va mezonlardan foydalanish mumkin.

Yoriqlar tarqalishi mexanikasi va fenomenologik sinish mexanikasi yondashuvlari o'rtasida ma'lum bir o'xshashlik va umumiylik mavjud. Xususan, birinchi nazariya doirasida subkritik sinish diagrammalari ko'rib chiqiladi, ular namunaning shikastlanmagan qismidagi o'rtacha kuchlanish kuchlanishi va turli xil boshlang'ich qiymatlar uchun yoriq uzunligi o'rtasidagi munosabatlardir. Alohida egri chiziqlarning kritik (yoriqlarning dinamik o'sishiga to'g'ri keladigan) nuqtalarining geometrik joylashuvi tanqidiy sinish diagrammasi deb ataladi. Tabiiyki, silliq namunalarni sinovdan o'tkazishda tanqidiy nuqta yakuniy kuchga to'g'ri keladi.

Yoriqlar va sinishlarni aniq ko'rib chiqmasdan va deformatsiya diagrammasining tushuvchi novdasidan foydalangan holda materialning xatti-harakatlarini tavsiflamasdan, biz bu ham kritik diagramma degan xulosaga kelishimiz mumkin, chunki u turli darajadagi shikastlanishga ega bo'lgan namunalar uchun kritik nuqtalarning geometrik joyidir. , olish - muvozanatning u yoki bu darajada deformatsiyasidan va keyinchalik elastik tushirishdan kelib chiqadi.

Qusurning subkritik o'sishini tavsiflashda J.R.Irvinning yondashuvi ham qo'llaniladi, bu yoriqlar o'sishiga qarshilikning xarakteristikasi sifatida yo'q qilish R ning yoriq uzunligiga bog'liqligini ko'rib chiqishdan iborat. Agar fenomenologik yondashuv doirasida halokat ishi zararni to'plash jarayoni bilan bog'liq bo'lgan energiya tarqalishi deb tushunilsa, u holda har qanday deformatsiya oralig'ida deformatsiya diagrammasi yordamida hisoblash mumkin. Sinish ishining shu tarzda olingan deformatsiyaga grafik bog'liqligi sinish mexanikasida ma'lum bo'lgan R-egri chiziqlarga o'xshaydi.

Fenomenologik yondashuv shikastlangan strukturaviy bir hil bo'lmagan muhitda haqiqiy yoriqlar va uzilishlarning murakkab geometriyasini modellashtirish va sinish yuzasining maydonini aniqlash muammolariga duch kelmaslik imkonini beradi, bu esa batafsilroq ko'rib chiqilgan holda cheksiz o'sishi bilan murakkablashadi. Shu bilan birga, u materialning holati funktsiyalari va buzilish mexanikasining energiya munosabatlari va materialning to'liq deformatsiyasi diagrammalari bo'yicha shikastlanishning barcha bosqichlarini, shu jumladan beqaror bosqichga o'tishni tasvirlash imkonini beradi.

1.3 Materiallar deformatsiyasining superkritik bosqichi

Mexanik ta'sir ostida har xil tabiatni yo'q qilishga moyil bo'lgan strukturaviy bir hil bo'lmagan muhitning superkritik deformatsiyasi maxsus tadqiqotlarni talab qiladigan muhim mexanik jarayonlardan biridir. Kritik kuchlanish-deformatsiya holati ma'lum sharoitlarda ma'lum bir material uchun maksimal kuchlanish qiymatlariga erishish momentiga to'g'ri keladi va o'ta kritik bosqich progressiv deformatsiyalar bilan kuchlanish darajasining pasayishi bilan tavsiflanadi. Mexanik xulq-atvorning qayd etilgan xususiyati shartli va haqiqiy kuchlanish va deformatsiyalarni, geologik, keramika, polimer va kompozit], shuningdek boshqa materiallarni ulash uchun ham metallarga xosdir.

Deformatsiyaning o'ta kritik bosqichidagi material Drucker postulatini qondirmaydi va reologik jihatdan beqaror deb tasniflanadi. Shu bilan birga, ko'plab haqiqiy materiallar reologik jihatdan beqaror materiallarning modellari bilan etarli darajada aniq tasvirlangan. Shu bilan birga, reologik barqarorlik talabini almashtirish uchun butun organizm uchun barqarorlik printsipi ilgari suriladi: materialning holati, agar bu holatda u barqaror mexanik tizimning bir qismi bo'lsa, amalga oshirilishi mumkin.

Deformatsiyaning o'ta kritik bosqichida zararning to'planishini tavsiflash uchun material modellarini takomillashtirish kompozitlar mexanikasining muhim vazifasidir. To'liq diagrammalar yordamida tuzilmalarni aniq hisoblash, qo'shimcha ravishda, materialning yumshashi va zaiflashgan zonalarda o'ta kritik deformatsiya uchun barqarorlik shartlarini olish hisobga olingan holda chegaraviy muammolarni hal qilish usullarini ishlab chiqishni talab qiladi.

Tabiiyki, bu muvozanat kuchlanish diagrammalarini qurish uchun samarali eksperimental usullarga asoslangan bo'lishi kerak.

Deformatsiya diagrammasining tushuvchi shoxiga mos keladigan moddiy holatlarning maqsadga muvofiqligi nazariy asoslanadi. Elastik jismlar uchun mahalliy zarur va yetarli barqarorlik shartlarini beruvchi Hadamard va Van Tux teoremalari va ularni elastoplastik jismlar holatiga umumlashtirish asosida, hatto “tushgan” diagramma mavjud bo‘lganda ham, jism o‘zgarmasligi ko‘rsatilgan. chegarada etarli (hatto juda katta bo'lishi shart emas) qattiqlik bilan barqaror bo'lishi mumkin. Bunday holatlarni eksperimentda, xususan, bir o'qli kuchlanish yoki kesish (deviator ma'noda) deformatsiya paytida ro'yxatga olish va materialga xos bo'lgan yumshatilish xususiyati nuqtai nazaridan tegishli eksperimental ma'lumotlarni sharhlash uchun hech qanday fundamental to'siqlar yo'q.

Sinovga chidamlilik nafaqat materialning mustahkamlik konstantalari bilan belgilanadi, balki yuklash moslamasini (sinov mashinasi, yuk o'tkazuvchi quvvat va kinematik struktura elementlari, ishchi) o'z ichiga olgan yuklash tizimining qattiqligiga bog'liq ekanligi eksperimental tasdiqlangan. suyuqlik va gaz) va deformatsiyalanadigan tananing o'zi, shikastlangan joyni o'rab oladi. "Yumshoq" yuk ostida, uning qarshiligiga bog'liq bo'lmagan kuchlar bir xil kuchlanish holatidagi jismga qo'llanilganda, maksimal kuchlanishlarga erishilganda halokat sodir bo'ladi.

Boshqa cheklovchi holatda, chegara nuqtalarining belgilangan siljishlari ta'minlanganda ("qattiq" yuk), shuningdek, yuqorida aytib o'tilganidek, cheklangan, lekin yuklash tizimining etarlicha qattiqligi bilan, zararni to'plashning muvozanat jarayoni mumkin bo'ladi, bu o'z aksini topadi. deformatsiya diagrammasi yiqilib tushgan shox shaklida.

Yuklash shartlariga qarab, deformatsiya diagrammasining tushayotgan shoxidagi har bir nuqta buzilish momentiga to'g'ri kelishi mumkin. Bunday deformatsiya faqat zarur xususiyatlarga ega bo'lgan mexanik tizim ichidagi mahalliy ob'ekt uchun mumkin. Aks holda, o'ta kritik bosqichda deformatsiya jarayonining barqarorligini yo'qotish natijasida zarar va makro sinishning muvozanatsiz to'planishi sodir bo'ladi. Yumshatish sohasida kesish bantlari ko'rinishidagi mahalliy deformatsiyalar ham mumkin. Elastik energiyani bosqichma-bosqich yo'qotish mexanizmlari va sharoitlar mavjud bo'lganda tushuvchi shox kuzatiladi. Shunday qilib, materialning ko'rib chiqilayotgan holatlarini shartli ravishda amalga oshiriladigan deb atash mumkin.

Balki tasvirlash uchun mavhum o'xshatishdan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Yumshatish muhitining deformatsiyasi ma'lum bir idishdagi ko'proq yoki kamroq yopishqoq suyuqlik barqaror bo'lganidek, taxminan bir xil darajada barqarordir. Barqarorlikning yo'qolishi, agar tomirning devorlari etarli darajada qattiqlikka ega bo'lmasa paydo bo'ladi. Bunday holda, kemaning roli yuklash tizimining roliga o'xshaydi. To'liq diagrammalarni eksperimental ravishda qurishda asosiy qiyinchilik moddiy element uchun yuklash tizimining etarlicha qattiqligini yaratishdir. Shu maqsadda standart mashinalarning qattiqligini oshirish uchun qurilmalar, maxsus namunalar, shuningdek, yuqori tezlikda qayta ishlaydigan sinov mashinalari ishlab chiqilgan.

Metall namunalarni sinab ko'rishda deformatsiyaga bog'liqlik grafigining tushayotgan novdasi, asosan, asosiy yoriqning muvozanat o'sishini aks ettiradi. Ba'zi hollarda, bu kompozitlar uchun ham amal qiladi. Shu bilan birga, agar bir hil bo'lmagan muhitning strukturaviy elementlarining mustahkamligi va deformatsiya xususiyatlari ko'pchilik kompozit materiallarga xos bo'lgan sezilarli darajada farq qiladigan bo'lsa, u holda aniq makrokrak hosil bo'lmasligi mumkin. Biroq, bu holda zaif elementlarning ishlab chiqilgan diskret tarqoq yo'q qilinishi ham diagrammaning pasayishiga olib keladi. Qo'shimchalarning tasodifiyligi bir hil bo'lmagan muhitning bir-biridan uzoq bo'lgan qismlarida sinish zonalarining paydo bo'lish ketma-ketligini ta'minlaydi, bu deformatsiyalarni lokalizatsiya qilish uchun to'siq yaratadi va ehtimollik yondashuvlaridan foydalangan holda o'rtacha qiymatlar o'rtasidagi munosabatni aniqlashga imkon beradi. stress va o'rtacha kuchlanish. Muayyan strukturaviy heterojenlik mahalliylashtirilgandan farqli bo'lgan deformatsiyaning ustun turini ta'minlaydi. Xususan, tolali tuzilishga ega bo'lgan jismlar uchun diagrammaning tushish qismi teng bo'lmagan mustahkamlik tolalarining ketma-ket sinishi natijasida paydo bo'ladi. Bir hil bo'lmagan muhitni yo'q qilish jarayonining tabiati sezilarli darajada strukturaviy elementlarning xususiyatlarining joylashuvi va tarqalish darajasidagi tasodifiylikka bog'liq, shuning uchun ushbu elementlarning mustahkamligining statistik xarakteristikalari ko'p jihatdan tushayotgan novdaning parametrlarini oldindan belgilaydi. xususan, materialning mo'rt sinish tendentsiyasini aks ettiruvchi uning qiyaligi.

Ishlarda diagrammaning tushuvchi bo'limlari turi va mikromexanizmlar va buzilish bosqichlari o'rtasidagi bog'liqlik qayd etilgan. S.D. Volkov yoriq uchida kuchlanish taqsimotining tabiati, asosan, silliq namunani sinovdan o'tkazishda olingan material deformatsiyasining to'liq diagrammasi bo'yicha egri chiziqning tushuvchi qismini takrorlaydi, degan g'oyani ilgari surdi. Deformatsiya maksimal va to'liq muvozanat holati uchun chegaraga teng bo'lgan yagona nuqtada (yorilish uchida) materialning qarshiligining nolga teng bo'lishi tufayli muammoning yagonaligi masalasi avtomatik ravishda hal qilinadi. Yoriq uchidagi material elementi uchun yuklash tizimining qattiqligi bu zonada barqaror o'ta kritik deformatsiya uchun cheklangan va etarli bo'lishi mumkin, bu muvozanat yoriqlari mavjudligini tushuntiradi.

Deformatsiya diagrammasi va halokat jarayonining energiya intensivligi o'rtasida bog'liqlik mavjud. To'liq diagrammaning tushayotgan novdasi ostidagi maydon, shuningdek, makrokrak hosil bo'lish bosqichida materialning ishlashini aniqlaydi. S.D. Volkov bu qiymat va materiallarning yorilishga chidamlilik xususiyatlari o'rtasidagi bog'liqlikni taklif qildi. Hozirda A.A. Lebedev va N.G. Chausov to‘liq deformatsiya diagrammalarining tushuvchi bo‘limlari parametrlari asosida plastik materiallarning yorilishga chidamliligini baholashning ekspress usulini ishlab chiqdi va eksperimental asoslab berdi.

Yuklash tizimining muvofiqligi va sinish jarayonining kinetikasi va joylashuvi o'rtasidagi yaqin aloqani hisobga olish kerak. Masalan, muhandislik amaliyotida gidravlik va pnevmatik bosimli idishlar va quvurlarni yo'q qilish tabiatida sezilarli farq qayd etilgan. Chegaraviy muammolarning an'anaviy formulalari nuqtai nazaridan, bu holatlar ekvivalentdir. Shu munosabat bilan, deformatsiya va shikastlanish vaqtida tananing konfiguratsiyasining o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan tashqi yuklarning o'zgarishini hisobga olmaydigan chegara shartlari konstruktiv elementlarning haqiqiy ish sharoitlariga va amalga oshirilgan sinovlarga to'liq mos kelmaydi.

Shu nuqtai nazardan, deformatsiya, to'planish va yo'q qilish jarayonlarini yanada adekvat tavsiflash uchun tizimli bir hil bo'lmagan mexanikaning mavjud modellarining fizik asoslarini kengaytirish imkonini beradigan uchinchi turdagi chegara shartlaridan foydalanish tavsiya etiladi. ommaviy axborot vositalari, quvvatni baholashni aniqlashtirish, yuk ko'tarish qobiliyatining zaxiralarini aniqlash va struktura buzilishining halokatli xarakterini bashorat qilish.

Ko'pgina mualliflar strukturaviy elementlar yoki tuzilmalarda deformatsiyaning o'ta kritik bosqichini amalga oshirishning jozibadorligini ta'kidlaydilar, bu ularning kuch zaxiralaridan foydalanishga va ularning xavfsizligini oshirishga olib keladi. Materialning yuk ko'tarish qobiliyatining to'liqligi o'ta kritik deformatsiya darajasi bilan belgilanadi. Bundan tashqari, mexanik xususiyatlarga ega bo'lgan materiallarni yaratish uchun asos sifatida kompozit material tarkibidagi strukturaviy elementlarning barqaror o'ta kritik deformatsiyasi uchun sharoitlarni aniqlashning ilgari amalda o'rganilmagan muammosining muhimligini ta'kidlash kerak.

Optimal (muvozanat rejimida zararlanish jarayonlarining paydo bo'lishi nuqtai nazaridan) dizayn o'ta kritik deformatsiyaning matematik tavsifini talab qiladi, bu faqat tushayotgan kesimlar bilan diagrammalarning yaqinlashishiga kamaytirilmaydi. Yumshatish vositalarining kontinuum modellarini asoslash va ularni qo'llash doirasini aniqlash masalalari o'z dolzarbligini yo'qotmagan. Bir qator matematik muammolar paydo bo'ladi, ular birinchi navbatda deformatsiya jarayonining barqarorligini tahlil qilish, chegaraviy muammoni hal qilishning o'ziga xosligi va differentsial tenglamalar turining mumkin bo'lgan o'zgarishi, shuningdek, hisobga olish zarurati bilan bog'liq. yuklash tizimining xossalari, konstitutsiyaviy munosabatlarning rivojlanishi (hatto izotropik materiallar uchun ham) va sonli usullarni ishlab chiqish va bunday nochiziqli muammolarni hal qilish uchun samarali iterativ protseduralarni yaratish.

2. Mikrobir jinsli muhitlar mexanikasining strukturaviy-fenomenologik modeli

Oldingi bo'limda mexanika modellarini yaratishda ikkita yondashuv mavjudligi qayd etilgan - fenomenologik va strukturaviy. Bir qator olimlarning ishlarida kompozitlar mexanikasiga nisbatan ishlab chiqilgan va strukturaviy-fenomenologik deb ataladigan yondashuv keng tarqalgan. Bu deformatsiyalanadigan qattiq jismlar mexanikasida umumiy qabul qilingan fenomenologik tenglamalar va mezonlar bir nechta, xususan, ikkita darajada ko'rib chiqilishidan iborat: mikroskopik (strukturaviy), kompozit strukturaning elementlari bilan bog'liq va makroskopik, aks ettiruvchi. kompozit materialning samarali xususiyatlarga ega bir hil bo'lishi. Ushbu yondashuv doirasida o'rnatilgan fizik miqdorlar orasidagi bog'liqlik strukturaviy-fenomenologik modelni belgilaydi. Ushbu bo'limda chegaraviy muammolarning ierarxik ketma-ketligini shakllantirish va hal qilish bilan bog'liq yondashuv doirasida kvazstatik yuklar ostida kompozit materiallarning deformatsiyasi va sinishi bo'yicha ushbu ishda olib borilgan nazariy tadqiqotning asosiy qoidalari shakllantirilgan. Ehtimoliy tushunchalar va tasodifiy funktsiyalar nazariyasi apparatidan foydalanish bir vaqtning o'zida xususiyatlarning tasodifiy tabiatini va strukturaviy elementlarning nisbiy joylashishini hisobga oladigan modellarni o'rganishga imkon beradi.

2.1 Tasodifiy va davriy parcha-parcha bir hil muhitlar modellari

Kompozitlarning deformatsiyasi va destruksiyasi jarayonlarini matematik modellashtirishda material mikro bir jinsli muhit sifatida qaraladigan tadqiqotlarni ishlab chiqish zarur.

S chegarasi bo'lgan V mintaqada Sk sirtlari bilan chegaralangan uk ajratilgan mintaqalar to'plami bo'lsin. Ikki komponentli kompozitlar uchun V1=Uyk hududining bir qismi chegaralar ichida bir jinsli xususiyatga ega bo'lgan material bilan to'ldiriladi (birinchi faza), qolgan qismi V2= = V - V1 bir jinsli material bilan to'ldiriladi. xususiyatlari bilan. Ko'p bog'langan sirt S12=USk - kompozitning strukturaviy elementlarini ajratib turuvchi fazalararo sirt. S sirtining S(1) qismi birinchi fazadan, ikkinchi qismidan S(2) = S - S(1) boshqa qismi o'tadi.

Agar chk mintaqalarining nisbiy joylashuvining tabiati to'g'risida to'liq ma'lumot ma'lum bo'lsa va fazalarning fenomenologik modellari ko'rsatilgan bo'lsa, ular parcha-parcha bir hil (kompozitsion) muhitning modeli tuzilganligini aytadilar.

Keling, quyidagi ta'rifni qabul qilaylik. Xarakterli kattaligi l bo'lgan Vl subregioni g(r) funktsiyasi uchun V mintaqaning reprezentativ hajmi (xarakterli o'lchami L >> l) deb ataladi, agar o'rtacha qiymat mavjud bo'lsa va V1 va V2 fazalari ichida hamma joyda uzluksiz. cheklangan

va har qanday musbat g soni uchun qanchalik kichik bo'lsa, faqat g ga bog'liq bo'lgan musbat r soni mavjud bo'ladi

Shubhasiz, bu ta'rif haqiqiy bo'lishi va fizik darajadagi qat'iylik darajasidagi reprezentativ hajm Vl mikro bir jinsli bo'lmagan muhitning elementar makro hajmi ma'nosiga ega bo'lishi uchun shuni qabul qilish kerak.

L >> l >>lsch (bu yerda lsch - schk maydonlarining xarakterli kattaligi). Agar (2.2) shart bajarilsa, o'rtacha shkalaning o'rtacha miqdor qiymatiga ta'sirini e'tiborsiz qoldirish mumkin.

Kompozitlar uchun quyida ko'rib chiqiladigan mikro bir hil bo'lmagan muhit mexanikasi modeli ljkk mintaqalarining xarakterli kattaligi molekulyar kinetik o'lchamlardan ancha katta va o'rtacha yoki makroskopik bo'lgan masofalardan ancha kichik degan taxminga asoslanadi. miqdori sezilarli darajada o'zgaradi. Keyin mexanikaning fenomenologik tenglamalari va munosabatlari strukturaviy elementlar uchun o'z kuchida qoladi, ya'ni. kompozitlarning strukturaviy elementlarini tashkil etuvchi va dl (dl) o'lchamga ega bo'lgan elementar mikrohajmlar dV<

Bu faraz, bir tomondan, deformatsiyalanuvchi mexanikaning modellari va usullaridan foydalangan holda, ularni mustaqil ravishda olib boradigan individual notekisliklar va ular atrofidagi jarayonlarning xatti-harakatlarini (umuman material uchun bu mikro jarayonlar) o'rganishga imkon beradi. qattiq. Boshqa tomondan, bu muhitdagi makroskopik jarayonlarni bir hil deb tavsiflash imkonini beradi, shu bilan birga mikroprosesslarni o'rganish natijalari kontinuum tenglamalarida, xususan, strukturaviy elementlarning o'zaro ta'sirini aks ettiruvchi ba'zi o'rtacha parametrlar yordamida qo'llaniladi.

V hajmni to‘ldiruvchi kompozitsiyaning har bir komponenti uchun kuchlanish va deformatsiya tensorlari operatorlar yordamida bog‘langan bo‘lsin.

i-komponent (faza) ning aniqlovchi tenglamalarining moddiy funksiyalari qayerda. Kompozit materialning tarkibiy qismi deganda biz bir xil fizik va mexanik xususiyatlarga ega bo'lgan barcha strukturaviy elementlarning yig'indisini tushunamiz.

Kompozit strukturaning indikator funksiyalarini kiritamiz

Bu erda Vi - i-komponent egallagan maydon, f - kompozitsion komponentlar soni. Strukturaviy xususiyatlarning bo'lak-bo'lak uzluksiz funktsiyalarini tuzamiz

Endi mikro bir hil bo'lmagan muhitning aniqlovchi munosabatlari

tez tebranuvchi koeffitsientli tenglamalar sifatida taqdim etiladi. Bundan tashqari, umumiy holatlardan biri tasodifiy tuzilishga ega bo'lgan kompozit model bo'lib, tasodifiy bir hil funktsiyalar mavjud bo'lganda va tasodifiy o'zgaruvchilarni o'z ichiga oladi, ya'ni. strukturaviy elementlar xossalarining statistik dispersiyasi hisobga olinadi. Tasodifiy indikator funktsiyalari uchun bir va ko'p nuqtali ehtimollik zichliklari to'plamlari yoki koordinatalar tizimining parallel ko'chirilishiga nisbatan o'zgarmas bo'lgan moment funktsiyalari ma'lum bo'lishi kerak:

Bu erda r" - ixtiyoriy radius vektori.

Moment funktsiyalari va ehtimollik zichligi o'rtasidagi bog'liqlik shaklga ega

b = 1 uchun alohida holatda biz tasodifiy maydonlar uchun o'rtacha operator tushunchasiga kelamiz, agar statistik bir xillik va ergodiklik shartlari bajarilsa, statistik o'rtacha operatorga ekvivalent bo'ladi. Funktsiyalarni matematik kutish uchun bizda mavjud

va (2.7) dagi noto'g'ri integralni normalizatsiya shartini qanoatlantiradigan bir xil zichlikda Vl elementar makrovulm ustidagi integral bilan almashtirsak, Vldr = 1 ga erishamiz.

Xuddi shunday o'tish tasodifiy bir hil maydonlarning yuqori tartibli moment funktsiyalarini hisoblash uchun ham amalga oshiriladi. Davriy tuzilishga ega kompozitlar uchun indikator funktsiyalari davriydir

bu yerda b doimiy tarjima vektori, n ixtiyoriy butun sonlar.

Kompozitlarning davriy tuzilishini tasodifiy bir hil strukturaning mumkin bo'lgan amalga oshirilishi deb hisoblash mumkin.

2.2 Kompozit mexanikaning chegaraviy masalalari

Massa kuchlari bo'lmaganda V mintaqadagi kuchlanishlar muvozanat tenglamalarini qanoatlantirsin.

uij,j = 0. (2.9)

kichik deformatsiyalar esa Koshi munosabatlari bo'yicha siljishlar bilan bog'liq

ei,j = (ui,j + uj,i). (2.10)

Kompozit materialni to'ldirish mintaqasi V uchun aniqlovchi munosabatlarda (2.6) moddiy funktsiyalari (2.5) ga muvofiq, tasodifiy bir hil maydonlarni hosil qiladi, ularning statistik xarakteristikalari ma'lum deb hisoblaymiz.

Faraz qilaylik, V mintaqaning S sirtining S(q) qismida kontakt tipidagi chiziqli chegara shartlari aniqlangan:

bu yerda, ba’zi musbat aniq tenzorlar, pi – S sirtga normal birlikning vektori va kontakt kuchlari vektori.

(2.11) shartlardan, maxsus holatlar sifatida, kuchlanishlarda, siljishlarda (Ni = kui° da, k o‘lchamli doimiy, ui° chegarada ko‘rsatilgan siljish vektori) va aralash hududning chegara shartlariga rioya qiling. turi.

(2.9), (2.6) va (2.10) tenglamalar chegaraviy shartlar (2.11) bilan birgalikda V mintaqa uchun chegaraviy masalani tashkil qiladi.

Shunga ko'ra, siljishlardagi kvazistatik chegaraviy masala (2.10), (2.6) ni (2.9) ko'rinishdagi ketma-ket almashtirish orqali olingan tenglamalarni echishdan iborat.

chegara shartlari bajarilganda

Kompozitlar uchun (2.12), (2.13) chegaraviy masalani yechishda F operatorining bi,j(r) moddiy funksiyalari uzluksizligi tufayli umumlashgan yechim deb ataladigan yechimni izlash kerak.

Keling, (2.12) tenglamani ixtiyoriy etarli darajada silliq funktsiya wi(r) bilan ko'paytiramiz va qismlar bo'yicha integrallash formulasidan foydalanamiz:

Chegaraviy shartlarni (2.13) ularning chap va o'ng tomonlarini t(q) tensoriga ko'paytiramiz, c(q) tensoriga teskari, ya'ni. shu kabi:

U holda (2.12), (2.13) chegaraviy masalaning umumlashtirilgan yechimi deganda bir xillikni qanoatlantiradigan uzluksiz vektor maydoni u(r) tushuniladi.

ixtiyoriy vektor funksiyalar uchun w(r).

Kompozit material uchun umumlashtirilgan yechimning ekvivalent tushunchasi berilishi mumkin. Tegishli masala V mintaqaning har bir konstruktiv elementi ichida hal qilinishi kerak, aniqlovchi munosabatlarning (2.6) moddiy funktsiyalari aij uzluksiz (ya'ni, klassik yechim topiladi) va S12 fazalararo sirtida ideal aloqa shartlari. bajarilishi kerak:

Kelajakda kompozitlar uchun chegaraviy masalalarni echish haqida gapirganda, biz umumlashtirilgan echimlarni qurishni tushunamiz.

Kompozitlarning strukturaviy elementlarini yo'q qilish jarayonlarini taqlid qilish uchun biz shart bajarilganda, deb taxmin qilamiz.

Bu erda P(i) mos ravishda i-komponentning mustahkamlik mezoni va mustahkamlik xarakteristikalarining operatori bo'lsa, V mintaqasida ma'lum bir nuqtada materialning ichki ta'sirga qarshilik ko'rsatish qobiliyati qisman yoki to'liq yo'qoladi. kuchlar, bu berilgan nuqtalar uchun (2.3) shaklning aniqlovchi munosabatlarining o'zgarishida aks etadi.

Odatda (2.9), (2.6), (2.10) yoki (2.12) tenglamalar tizimlari uchun deformatsiya va sinish mexanikasining chegaraviy masalalari yechimlarini (2.15) hisobga olgan holda to'g'ridan-to'g'ri olish mumkin emas, chunki bu echimlar Tenglamalarning koeffitsientlari koordinatalarning tez tebranuvchi funksiyalaridir. Shu sababli, strukturaviy-fenomenologik modelning tenglamalar tizimi makroskopik deb ataladigan o'rtacha kuchlanishlar, deformatsiyalar va siljishlar uchun tenglamalar tizimi bilan moslashtirilganda yondashuv keng tarqaldi.

Masalan, shakldagi elastik kompozitlar uchun chegaraviy masalada

O'rtacha qiymatlarga quyidagi tarzda o'tishingiz mumkin.

(2.16) tenglamalar koeffitsientlari tez tebranuvchi (tasodifiy bir jinsli yoki davriy) qismli bir jinsli funksiyalar bo'lsin va bir xil elliptiklik sharti V mintaqaning barcha nuqtalarida bajarilsin:

bu yerda k0, K0 musbat skalyar miqdorlar.

Shunda chegaraviy masala yechimi (2.16) mavjud va yagonadir. Ushbu yechimning kichik parametr bo'yicha asimptotik kengayishi

shundayki, (2.17) qatorning birinchi hadi chegaraviy masala yechimi bo‘ladi

va chegaraviy masala operatori (2.18) bir xil elliptikdir

Kengayishdan (2.17), shuningdek, chegaraviy muammoni hal qilishning mavjudligi va o'ziga xosligi tufayli (2.18), bundan kelib chiqadi.

Ui*(r) kattaliklar tasodifiy bir jinsli, kvazperiodik va davriy operatorlar uchun turli fazolar normalarida oʻrtacha (yoki makroskopik) siljishlar maʼnosiga ega boʻlgan konvergentsiya sharti (2.20) turli mualliflarning ishlarida koʻrsatilgan.

Mikrobir jinsli muhitlar mexanikasida mikro yoki strukturaviy siljishlar, deformatsiyalar va kuchlanishlar maydonlari deb ataladigan (2.6), (2.9), (2.10) tenglama maydonlaridan elementar tushunchasidan foydalanib, oʻrtacha maydonlarga oʻtish mumkin. makro hajm Vl.

Elementar makrovulmlarning kuchlanish holati komponentlar bilan makrostres tenzori bilan, deformatsiyalangan holat esa komponentlar bilan makrodeformatsiya tenzori bilan tavsiflanadi. Elementar makro hajmlarning deformatsiyaga chidamliligi makrostresslar va makroshtammlar o'rtasidagi munosabatni aniqlaydi:

Agar operator koordinatalarning parallel uzatilishiga nisbatan o'zgarmas bo'lsa, u holda mikro bir jinsli muhit makro bir jinsli bo'ladi. Makrohomogenlik sharti, xususan, moddiy funktsiyalari tasodifiy bir hil yoki davriy bo'lgan muhit tomonidan qondiriladi.

Chegaraviy masalalarda muhitning tasodifiy tuzilishiga ega mikro bir jinsli bo'lmagan V mintaqa uchun siljishlarda ma'lum turdagi chegaraviy shartlar bilan.

yoki keskinlikda

bu yerda, simmetrik doimiy tensorlar, deformatsiyalar maydonlari eij(r) va kuchlanishlar uij(r) hamma joyda tasodifiy bir hil (va davriy tuzilishga ega muhitlar uchun - davriy) S chegarasiga tutashgan kichik mahalladan tashqari. Umumiy shakldagi chegara sharoitida (2.11) bu shartlar bajarilmaydi va deformatsiya va kuchlanish maydonlarining o'rtacha komponentlari koordinatalarning funktsiyalari hisoblanadi. Bunday holda, o'rtacha (r) va (r) maydonlar etarli darajada silliq, deb taxmin qilingan holda, taxminiy yondashuv o'rinli bo'ladi, unga ko'ra elementar makro hajmdagi eij(r) va uij(r) deformatsiya maydonlari ekvivalentdir. berilgan makrodeformatsiyalarda = (2.22 ga qarang) va berilgan kuchlanishlardagi siljishlarda V mintaqa uchun masalalarni yechish natijasida topilganlar.

berilgan makrostresslar = (qarang (2.23)).

Keyin V mintaqaning har bir nuqtasidagi o'rtacha (makroskopik) deformatsiyalar va kuchlanishlar ushbu nuqta atrofida ajratilgan Vl elementar makrovulm bo'yicha o'rtacha hisoblash yo'li bilan aniqlanadi:

Tasodifiy bir jinsli maydonlar uchun bunday o'rtachalash operator tomonidan (2.7), (2.8) ifodalar bilan kiritilgan o'rtacha qiymatga to'g'ri keladi.

Muhitning tarkibiy qismlarining ideal aloqasi uchun qabul qilingan sharoitlarda statistik o'rtacha maydonlarning quyidagi xususiyatlarini postulatsiya qilish:

(2.9) makroskopik muvozanat tenglamalaridan va (2.10) dan olamiz.

Geometrik tenglamalar:

Endi makroskopik fizik kattaliklar uchun yopiq tenglamalar tizimi olindi (ya'ni, kompozitning makroskopik modeli tuzilgan) va asosiy vazifa operator turini topish va uning moddiy funktsiyalarini aniqlashdir. Makroskopik material funktsiyalarini sinov namunalaridan topish yoki kompozitlarning strukturaviy-fenomenologik modellarining chegaraviy masalalarini echishda hisoblash mumkin. Bu funktsiyalarni taxminan V mintaqa uchun ma'lum bir ko'rinishdagi (2.22) yoki (2.23) chegara sharoitlari bilan bog'liq masalalarni yechish orqali topish mumkin.

Shunday qilib, tarkibiy-fenomenologik model doirasidagi kompozit mexanikaning chegaraviy muammosi:

Samarali xususiyatlarga ega bo'lgan bir hil domen uchun chegaraviy masala yozishmalarga qo'yiladi:

va ikkinchisining yechimidan de-ning o'rtacha komponentlari topiladi.

deformatsiya.

Agar kompozitning deformatsiyalanish jarayonlari bilan bir qatorda uning tarkibiy qismlarini yo'q qilish jarayonlari ham modellashtirilgan bo'lsa, u holda chegaraviy masala (2.27) (2.15) shaklning mustahkamlik mezonlarini va tizimning fizik tenglamalarini (2.28) o'z ichiga oladi. ) nafaqat konstruktiv elementlarning deformatsiya xususiyatlarini, balki yuklash paytida ularning yo'q qilinishini aks ettiradi. Bunday holda, makroskopik model (2.28) mezon kuchi munosabatlari bilan to'ldirilishi mumkin.

operatori P* va makroskopik material miqdorlari

hisoblash mumkin.

Kompozit material modellarining ikki bosqichli ierarxiyasi deformatsiya va sinish mexanikasining dastlabki chegaraviy masalalarini hal qilishni (2.6), (2.9) - (2.11), (2.15) bilan bog'liq bo'lgan bir qator ketma-ket bosqichlarga bo'lish imkonini beradi. makroskopik belgilovchi munosabatlarni qurish, samarali xususiyatlarga ega bo'lgan hudud uchun chegaraviy muammoni hal qilish, elementar so'l hajmlarda deformatsiyaning strukturaviy maydonlarini topish, strukturaviy elementlarni yo'q qilish jarayonlarini tavsiflash, elementar makro hajmlarni yo'q qilish ehtimolini baholash. hajmlar (ya'ni, makro sinish ehtimoli).

Qoida tariqasida, kompozitsion tarkibiy qismlarning chiziqli bo'lmagan konstitutsiyaviy munosabatlaridan foydalanganda va strukturani yo'q qilish jarayonlarini hisobga olgan holda, bir tomondan, har bir bosqichning nochiziqli muammolarini hal qilish uchun iterativ hisoblash protseduralarini tashkil qilish zarurati tug'iladi. bosqichlarni umumiy ketma-ketlikda muvofiqlashtirish, boshqa tomondan. Bunda deformatsiya jarayonida dastlab makrohomogen hudud V makroinhomogen bo'ladi, chunki turli nuqtalar atrofida aniqlangan elementar makrovolyumlar bir xil yuklanmaydi.

Ushbu taxminiy yondashuv kompozit materiallardan tayyorlangan strukturaviy elementlarning mexanik xatti-harakatlarini tahlil qilish va yuk ko'tarish qobiliyatini bashorat qilish bilan bog'liq bir qator qo'llaniladigan muammolarni hal qilish imkonini berdi: shisha va organoplastik lentalardan o'ralgan maxsus bosimli silindrlar, shisha, organo- va uglerod mato qatlamlarini yotqizish natijasida olingan samolyot dvigatellari korpuslari, dvigatel ko'krak bloklarining uglerod-uglerod elementlari, issiqlikdan himoya qiluvchi qatlamli katta o'lchamli qo'ng'iroqlar va boshqalar.

2.3 Mahalliylik printsipi

Mikroinhomogen muhitning tuzilishi haqidagi dastlabki ma'lumot, 2.1-bandda aytib o'tilganidek, moddiy tensor yoki skaler miqdorlarning moment funktsiyalari to'plami bilan aniqlanishi mumkin. Ushbu moment funktsiyalari, qoida tariqasida, haqiqiy namunalar bo'yicha eksperimental ravishda yoki tasodifiy tuzilmalarni kompyuter simulyatsiyasi yordamida quriladi. Ushbu sohada olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, tasodifiy statistik bir hil tuzilmalarga ega bo'lgan ikkinchi va undan yuqori darajali kompozitlarning moment funktsiyalari mahalliy bo'lib, ikki komponentli matritsa tipidagi kompozitsiyalar uchun statistik bog'liqlik mintaqasining o'lchami o'rtacha masofaning yarmiga teng. qo'shimchalar.

Agar mikroinhomogen muhitning strukturaviy xossalarining moment funksiyalari tez parchalansa, ular strukturaviy elementlarni joylashtirishda qisqa masofali tartib borligini aytishadi.

Tasodifiy tuzilishga ega kompozitlarning egiluvchanligi nazariyasida stoxastik masalalarni yechishda odatda statistik bir xillik sharti bilan bir qatorda moment funksiyalarining lokallik xossasi ham ilgari surilgan. Moment funktsiyalarining chegaralangan joylashuvi haqidagi gipoteza ham ma'lum bo'lib, bu stokastik chegaraviy muammolarning bir nuqtali yaqinlashuvini olish va integrallari moment funktsiyalarini o'z ichiga olgan statistik bog'liqlik mintaqalari bo'yicha integrallarni hisoblash bilan bog'liq qiyinchiliklardan qochish imkonini beradi.

Tasodifiy tuzilishga ega bo'lgan kompozitlarning moddiy xususiyatlarining moment funktsiyalarining lokallik xususiyati ko'plab tadqiqotlar bilan tasdiqlanganidan keyin uni mexanikada chuqurroq qo'llash uchun asoslar mavjud.

Mahalliylikning xususiyatini ta'kidlash kerak, ammo bu struktura elementlarining o'zaro ta'sirini tavsiflaydi.

Masalan, matritsaning elastik maydonida buzilishlarni keltirib chiqaradigan matritsa kompozitsiyasidagi qo'shimchalarning o'zaro ta'siri, kuchi va tartibi strukturaviy elementlarning shakli va xususiyatlariga bog'liq bo'lgan nuqta ko'p qutblarining o'zaro ta'siri bilan almashtirilishi mumkin. Cheklangan sonli ko'p qutblarni o'z ichiga olgan cheklangan hajmni ajratish taklif etiladi, uning matritsasida cheksiz miqdordagi qo'shimchalarga ega bo'lgan matritsa uchun davriy muammoning elastik maydoniga adekvat bo'lgan elastik maydon hosil bo'ladi.

Shunga o'xshash hujjatlar

Uzluksiz mexanika elementlari. Deformatsiya energiyasi. Minimal teoremalar. Qo'shimchalarning past hajmli ulushi bo'lgan muhit modeli. Polidispers modeli, tasodifiy yo'naltirilgan ingichka qatlamli qo'shimchalarning kichik hajmli ulushi bo'lgan muhitning xususiyatlari.

kurs ishi, 30.07.2011 qo'shilgan


Bir materialning asosi sifatida kompozit, tolali plomba bilan mustahkamlangan. Kompozitlarni ishlab chiqarish usullari: sun'iy, tabiiy. Kompozit materiallardagi o'zaro ta'sirlar. Tuzilishi va fizik xossalari (1-x)(La0,5Eu0,5)0,7Pb0,3MnO3+PbTiO3.

dissertatsiya, 2011-08-22 qo'shilgan


Nyuton klassik mexanikasining asosiy tushunchalari: nisbiylik va inersiya tamoyillari, tortishish va saqlanish qonunlari, termodinamika qonunlari. Klassik mexanikaning amaliy ahamiyati: yong'in ekspertizasi, ballistika va biomexanikada qo'llanilishi.

test, 2009-08-16 qo'shilgan


Materiallar deformatsiyasining fizik modelini yaratish. Strukturaviy zarrachalar klasterlari tizimi. Kavitatsiya va rezonans hodisalari asosida suvni kesishda bosim bilan ishlov berish va materialni yo'q qilish jarayonida metallning plastik deformatsiyasi jarayonining mexanikasi tavsifi.

maqola, qo'shilgan 02/07/2014


Grafit mahalliy elementlar sinfidan mineral sifatida, uglerodning allotropik modifikatsiyalaridan biri, uning kristall panjarasining tuzilishi, fizik va kimyoviy xossalari. Uglerod nanotubalari asosidagi kompozitlar bo'yicha tadqiqotlar o'tkazish va natijalari.

dissertatsiya, 2011-09-22 qo'shilgan


Kvant mexanikasining dissipativ modifikatsiyasi. Superstring modellari; dilaton skalar maydoni va inflyatsiya. Kvant mexanikasining dissipativ versiyasini tavsiflashda mikroskopik chiziqli yondashuv. Nazariyani kuzatishlar bilan solishtirish, grafiklarni chizish.

test, 08/05/2015 qo'shilgan


Mexanikaning predmeti va vazifalari fizikaning materiya harakatining eng oddiy shaklini o'rganadigan bo'limidir. Mexanik harakat - boshqa jismlarga nisbatan jismning fazodagi holatining vaqt o'tishi bilan o'zgarishi. Nyuton tomonidan kashf etilgan klassik mexanikaning asosiy qonunlari.

taqdimot, 04/08/2012 qo'shilgan


Borning atomning "sayyor modeli" kvant mexanikasining asosi, uning asosiy tamoyillari, g'oyalari va ahamiyati. Kvant (to'lqin) mexanikasida moddaning korpuskulyar va to'lqin xossalarini tushuntirishga urinishlar. To'lqin funksiyasini tahlil qilish va uning ehtimollik ma'nosi.

referat, 21/11/2011 qo'shilgan


Inersiya kuchi - harakatlanuvchi moddiy zarrachaning unga tezlanish beruvchi jismlarga qarama-qarshilik kuchlarining geometrik yig'indisidir. Mexanikaning asosiy tamoyillari bilan tanishtirish, tahlil qilish. Ideal ulanishlar bilan mexanik tizimning harakat xususiyatlarini hisobga olish.

taqdimot, 2013 yil 11/09 qo'shilgan


Qattiq jismlar fizikasi va fizik-kimyoviy mexanikaning muhim muammolaridan biri sifatida zarrachalar, bir jinsli va geterogen sistemalar elementlari orasidagi yangi fazaning struktura hosil bo`lish jarayonlari va bog`lanishlarning buzilishi xususiyatlari. Elektroaktivatsiya nanotexnologiyalari.

"Polimer kompozitlarning ta'riflari va tasnifi Kompozit materiallar ikki yoki undan ortiq komponentlardan olingan materiallar va ..."

-- [ 1-sahifa ] --

MAVZU 1. POLİMERNING TA’RIFLARI VA TASNIFI

KOMPOZITLAR. KOMPONENTLARNING O'ZBAR TA'SIRI MEXANIZMASI

Zamonaviy davrni polimerlar va kompozit materiallar asri deb atash mumkin.

Polimer kompozitlarning ta'riflari va tasnifi

Kompozit materiallar ikki yoki undan ortiq komponentlardan olingan materiallar va

ikki yoki undan ortiq fazalardan iborat. Bitta komponent (matritsa) uzluksiz hosil qiladi

faza, ikkinchisi to'ldiruvchidir. Kompozit materiallar heterojen tizimlar bo'lib, ularni uchta asosiy sinfga bo'lish mumkin:

1. Uzluksiz faza (matritsa) va dispers fazadan (diskret zarrachalar) tashkil topgan matritsali tizimlar.

2. Tolali plomba moddalari bilan kompozitsiyalar.

3. Ikki yoki undan ortiq uzluksiz fazalarning o'zaro kirib boruvchi tuzilishiga ega bo'lgan kompozitsiyalar.

Geterogen polimer kompozitsiyalarining bir hil polimerlarga nisbatan afzalliklari:

1. qattiqlik, mustahkamlik, o'lchov barqarorligi ortdi.

2. vayronagarchilik va zarba kuchining ortishi.

3. issiqlik qarshiligini oshirish.

4. gaz va bug 'o'tkazuvchanligining pasayishi.

5. Sozlanishi mumkin bo'lgan elektr xususiyatlari.

6. arzonlashtirilgan narx.

Bitta kompozitsiyada barcha bu xususiyatlarning kombinatsiyasiga erishish mumkin emas. Bundan tashqari, afzalliklarga erishish ko'pincha istalmagan xususiyatlarning paydo bo'lishi bilan birga keladi (oqimdagi qiyinchilik, shuning uchun kalıplama, ba'zi fizik-mexanik xususiyatlarning yomonlashishi).

Kompozitsiyalarning xususiyatlarining keng o'zgarishiga faqat fazalar orasidagi morfologiya va yopishish kuchini o'zgartirish orqali erishish mumkin.

Matritsa orqali tashqi ta'sirni bir xilda o'tkazish va uni barcha plomba zarralariga tarqatish uchun adsorbsiya yoki kimyoviy o'zaro ta'sir orqali erishiladigan matritsa-to'ldiruvchi interfeysida kuchli yopishish talab qilinadi.

Heterojen plastmassalarda mos kelmaydigan komponentlar o'rtasida bunday yopishqoqlikning mavjudligi ularni mexanik aralashmalardan ajratib turadi.

Matritsa metall, keramika, uglerod bo'lishi mumkin. To'ldiruvchi matritsaga qaraganda sezilarli darajada yuqori jismoniy va mexanik xususiyatlarga ega bo'lgan zarralar va tolalar shaklida taqdim etiladi.

Zarrachalar odatda dispers plomba deb ataladi, ular noaniq, kubik, sferik yoki o'lchamlari mm dan mikrongacha va nano o'lchovli qiymatlarga ega.

Inert plomba deyarli kompozitsiyaning xususiyatlarini o'zgartirmaydi.

Faol plomba moddasi kompozitsiyaning xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartiradi. Misol uchun, tolalar matritsaning xususiyatlaridan ikki baravar yuqori bo'lgan elastik-kuchli xususiyatlarga ega. Ular doimiy yoki qisqa bo'lishi mumkin. Yupqa tolalarning diametri 5-15 mikron, qalin (bor yoki kremniy karbid) - 60-100 mikron. Qisqa tolalarning uzunligi 1-2 dan 20-50 mm gacha.

Kompozitlarning nomi tolalarning tabiatiga mos keladi: shisha-, uglerod-, organo-, bor plastmassalar va boshqalar Gibrid variantlar uchun - shisha-uglerodli plastmassalar, organoboroplastikalar va boshqalar.

Elyaf yo'nalishi to'ldirilgan plastmassalardan mustahkamlangan plastmassalarga o'tishni belgilaydi. Bu polimer matritsa bilan birlashtirilgan yo'naltirilgan tolalar tizimi. Plastmassalarga asosiy komponenti qandaydir polimer bo'lgan, mahsulot hosil bo'lishida plastik yoki yopishqoq holatda bo'lgan va ish paytida shishasimon yoki kristall holatda bo'lgan materiallar kiradi. Plastmassalar bir hil yoki heterojen bo'lishi mumkin. Plastmassalar termoplastik va termosetlarga bo'linadi.

Kompozitlarning tasnifi:

1. Matritsaning tabiati bo'yicha:

termoset termoplastik.

gibrid.

Termosetting matritsasi kompozitlarni ishlab chiqarish jarayonida epoksi, efir, imid, organosilikon va boshqa oligomerlarni davolash orqali olingan matritsadir.

Termoplastik matritsa - bu plomba moddasini singdirish uchun eritilgan va keyin sovutilgan matritsa. Bular PE, PP, poliarilen sulfonlar, sulfidlar, ketonlar.

Gibrid matritsa termoset va termoplastik komponentlarni birlashtirishi mumkin.

2. To‘ldiruvchining tabiati va shakliga ko‘ra.

Tabiiy yoki sun'iy kelib chiqadigan organik va noorganik moddalar. To'ldiruvchining elastik moduli bog'lovchining elastik modulidan past yoki yuqori bo'lishi mumkin. Odatda elastomerlar bo'lgan past modulli plomba moddalar polimerning issiqlikka chidamliligi va qattiqligini kamaytirmasdan, materialga o'zgaruvchan va zarba yuklariga qarshilikni oshiradi, lekin uning termal kengayish koeffitsientini oshiradi va deformatsiyaning barqarorligini pasaytiradi. To'ldiruvchining elastik moduli va to'ldirish darajasi qanchalik yuqori bo'lsa, materialning deformatsiyaga chidamliligi shunchalik yuqori bo'ladi.

Dispersiya bilan to'ldirilgan kompozitsiyalar, qisqa va uzluksiz tolalarga asoslangan materiallar.

Zarrachalarning kimyoviy tabiati xilma-xildir: bo'r, slyuda, metall oksidi, shisha sharchalar, kuyik yoki fulleren ko'rinishidagi uglerod, aerosil, shisha yoki loy parchalari, kauchukga o'xshash qo'shimchalar va boshqalar.

Mustahkamlovchi tolalar - shisha, organik, uglerod va boshqalar. Yuqori issiqlikka chidamli bor va kremniy karbid tolalari ham ma'lum bo'lib, ular ko'proq metallarni mustahkamlash uchun ishlatiladi.

3. Polimer kompozitlarning tuzilishiga ko'ra, Matritsa - dispers va qisqa tolali zarrachalar asosidagi materiallar uchun, Qatlamli (ikki o'lchovli) va to'quv va to'qilmagan materiallar asosida mustahkamlangan plastmassalar uchun volumetrik.

O'zgaruvchan tuzilishga ega gradient materiallari.

4. To'ldiruvchining yo'naltirilganlik darajasi, materialning anizotropiyasi bo'yicha:

Zarrachalar va tolalarning xaotik joylashuviga ega, izotrop tuzilishga ega kompozitlar, bir yo'nalishli tola yo'nalishiga ega kompozitlar, aniq anizotropiya, 90 °), o'zaro faoliyat, ortotropik yo'nalishli kompozitlar (0, ma'lum anizotropiya bilan, tolalar burchakli yo'naltirilgan kompozitlar. 90 dan tashqari, turli xil tolalar yo'nalishlari bo'lgan qatlamlardan tashkil topgan fan tuzilishiga ega kompozitlar.

5. Materiallar va mahsulotlarni tayyorlash usullari bo'yicha:

bir bosqichli usullar - ekstruziya va "ho'l" o'rash, pultrusion (broshlash), vakuum hosil qilish, yo'naltirilmagan (premikslar) yoki yo'naltirilgan (prepregs) tolali materiallarni (yarim tayyor mahsulotlar) oldindan ishlab chiqarishning ikki bosqichli usullari. biriktiruvchi, so'ngra "quruq" o'rash usullari yordamida material (laminat) shakllanishi , presslash, avtoklav kalıplama.

6. Komponentlar soni bo'yicha:

ikki komponentli, uch komponentli PCM, dispers zarralar va qisqa tolalarni birlashtirgan, polifiber gibrid PCM, o'xshash (shisha tolali) yoki sezilarli darajada farq qiluvchi (shisha tolali) deformatsiyaga ega bo'lgan tolalarni birlashtirgan, polimatritsali tuzilmalar, masalan, termoset va termoplastik bog'lovchilar kombinatsiyasiga asoslangan .

7. To'ldiruvchi tarkibi hajmi bo'yicha:

yo'naltirilmagan tuzilishga ega - plomba tarkibi 30-40% -, yo'naltirilgan tuzilishga ega - 50-75%, yuqori va o'ta to'ldirilgan organ tolalari - 75-95% -.

8. Funksionalligi bo‘yicha:

bir funktsional (strukturaviy), ko'p funktsiyali, o'z-o'zini tashxis qo'yish qobiliyatiga ega (aqlli), ko'p funktsiyali, o'z-o'zini tashxislash va o'zini o'zi moslashtirishga qodir (aqlli).

Kompozit plastmassalarni loyihalashda ikki bosqich mavjud (jadvalga qarang):

1-hisoblash-analitik, 2-eksperimental-texnologik.

1 - quyidagilarni o'z ichiga oladi: belgilangan yuklash sharoitlarini tahlil qilish va kerakli xususiyatlarga ega plastmassani qurish usulini aniqlash. Kompozit materiallar mexanikasidan olingan tasvirlar va formulalar qo'llaniladi:

a) fenomenologik yondashuv egiluvchanlik, sudralma va boshqalar nazariyasi tenglamalarini qo'llashga asoslangan. anizotropik materiallar uchun, b) - kompozitsiyaning mexanik xususiyatlarining to'ldiruvchi zarrachalar hajmiga, tarkibiy qismlarning mexanik xususiyatlariga, ularning hajmli tarkibiga bog'liqligini aniqlash. Bu bog'liqliklar mikroskopik, makroskopik va oraliq darajalarda tahlil qilinadi. . Microlevel - to'ldiruvchi elementlarning ko'ndalang o'lchamlari - to'ldiruvchi zarrachalarning diametri yoki mustahkamlovchi qatlam qalinligi bilan mutanosib bo'lgan strukturaviy heterojenlik darajasi.

Jadval Kompozit plastmassaning talab qilinadigan mexanik xususiyatlari Komponentlarni tanlash va ularning tarkibidagi mustahkamlash sxemasi munosabatlarini tanlash

–  –  –

Shakl Aspekt nisbati PCM komponentlarining o'zaro ta'siri mexanizmi Keling, uning konfiguratsiyasiga qarab, matritsadan to'ldiruvchiga kuchlanish o'tkazish mexanizmini ko'rib chiqaylik.

Eng oddiy versiyada, polimer bir yo'nalishli uzluksiz tolalar bilan mustahkamlanganda va ularning yo'nalishi bo'yicha kuchlanishga duchor bo'lganda, tarkibiy qismlarning deformatsiyasi bir xil bo'ladi va ularda paydo bo'ladigan kuchlanishlar tolalarning elastik moduliga proportsional bo'ladi. matritsa. Agar xuddi shu modelda tolalar diskret bo'lsa, unda kuchlanishning taqsimlanishi tolaning uzunligi bo'ylab bir xil bo'lmaydi. Tolaning uchlarida kuchlanish yo'q, lekin tola-matritsa chegarasida tangensial kuchlanishlar paydo bo'lib, tolani asta-sekin ishga tushiradi. Toladagi kuchlanish kuchlanishlarining ortishi ular uzluksiz tolada kuzatiladigan kuchlanishlarning o'rtacha darajasiga yetguncha davom etadi. Shunga ko'ra, bu sodir bo'ladigan uzunlik "samarasiz" deb ataladi. Deformatsiyaning ortishi bilan "samarali bo'lmagan" uzunlik oshadi va tola kuchiga mos keladigan kuchlanishda maksimal qiymatga etadi. Bunday holda, "samarasiz" uzunlik "tanqidiy" I deb ataladi. Bu kompozitlarning o'zaro ta'sirining muhim xarakteristikasi bo'lib, Kelli formulasi yordamida hisoblanishi mumkin lcr/dvol = vol/2mat (1) bu erda dvol va vol - diametri. va tolaning mustahkamligi; mat - matritsaning oquvchanligi yoki tizimning yopishtiruvchi kuchi.

Elyaflarning mustahkamligi va polimer matritsasining turiga qarab, lcr / dvol nisbati 10 dan 200 gacha o'zgarishi mumkin; dvol 10 mkm, lcr = 0,15-2,0 mm.

Yuqoridagi fikrdan kelib chiqadiki, uzluksiz tolalardan diskretga o'tishda har bir tola uzunligining bir qismi to'liq yukni ko'tarmaydi. Kuchaytiruvchi tola qanchalik qisqa bo'lsa, unchalik samarali bo'lmaydi. l lcr da, hech qanday sharoitda matritsa tolaga uni yo'q qilish uchun etarli bo'lgan kuchlanishni o'tkaza olmaydi. Bundan kelib chiqadiki, kalta tolalarning mustahkamlovchi qobiliyati (polimerning elastik-mustahkamlik xususiyatlarini oshirish) juda past. Ayniqsa, bunday materiallarda ideal bo'lmagan tolalarning yo'nalishini hisobga olsangiz.

Qisqa tolalarga asoslangan materiallarning tuzilishi juda xaotik. Qisqa tolali plombalarning afzalligi materiallarni mahsulotga yuqori tezlikda qayta ishlash imkoniyati bilan belgilanadi. Biroq, quyma yoki ekstruziya jarayonida tolalarni qo'shimcha ravishda yo'q qilish sodir bo'ladi, ularning uzunligi odatda 0,1-1 mm gacha kamayadi.

Dispers kukunli plomba moddasiga o'tishda stressni matritsadan plomba moddasiga o'tkazish imkoniyati shunchalik kamayadiki, uning kompozitsion mustahkamligini oshirishga qo'shgan hissasi, notekis stress tufayli matritsaning mustahkamligining pasayishi bilan raqobatlasha boshlaydi. va nuqsonlarning rivojlanishi. Shu sababli, bunday kompozitsiyaning kuchi odatda matritsaning kuchiga nisbatan oshmaydi (ba'zida u biroz pasayadi).

Viskoz termoplastiklar 20% dan ortiq miqdorda qattiq plomba moddalari bilan to'ldirilganda, plastik oqimdan mo'rt sindirishga o'tish kuzatiladi. Bunday holda, zarba kuchi va sinish ishida sezilarli pasayish kuzatiladi. Elastik modul plomba miqdori ortishi bilan ortadi, lekin shu bilan birga yuklash paytida matritsa yopishqoqlik kuchiga mos keladigan stresslarga erishilganda dispers zarrachalarni qirib tashlaganida paydo bo'ladigan yoriqlar, "pseudopores" hajmi va soni ortadi. tizimi, oshirish. Nazariy va eksperimental tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, plomba zarralari hajmini va ularning diametrlarining tarqalishini kamaytirish orqali katta nuqsonlar ehtimoli sezilarli darajada kamayishi mumkin.

Qattiqlashuvning asosiy sababi - ular qattiq plomba zarralari bilan aloqa qilganda yoriqlar o'sishi yo'nalishining o'zgarishi. Yoriqlar o'sishining eng ehtimol yo'nalishi qo'llaniladigan kuch yo'nalishiga perpendikulyar. Agar bu yo'nalishda to'ldiruvchi zarracha mavjud bo'lsa, u holda yoriq o'z yo'nalishini zarracha yuzasiga tangensial ravishda o'zgartirishi kerak. Shuning uchun, agar zarralar tolalar shaklida bo'lsa va ta'sir qiluvchi kuch yo'nalishi bo'yicha cho'zilgan bo'lsa. To'ldiruvchi zarrachalar bo'ylab yoriqning tarqalishi bundan mustasno.

Dumaloq kesmaning monolitik tolasidan foydalanilganda, mexanik xususiyatlar odatda 2 = 0,65 - 0,7 da maksimal darajaga etadi. Profil tolalarini yotqizish uchun aniq usullarni qo'llashda 2 dan 0,85 gacha oshirish mumkin, shundan so'ng kompozitsiyalarning mustahkamligi tolaning mustahkamligidan ko'ra tola-bog'lovchi interfeysida yopishish kuchiga ko'proq bog'liq bo'la boshlaydi.

Bir xil to'ldirish darajasi (2 = 0,7) va elastik modullarning nisbati (E2 / E1 = 21) bilan ko'ndalang yo'nalishdagi uchburchak tolali plastmassaning qattiqligi yumaloq tolali plastmassaning qattiqligidan 1,5 baravar oshadi.

Monolitik tolani ichi bo'sh tolaga almashtirish siqilish va bükme paytida mahsulotlarning mustahkamligi va qattiqligining o'ziga xos qiymatlarini keskin oshirishga imkon beradi, chunki tolalarning bir xil massasi uchun inersiya momenti ortadi.

Shakllangan tolalarning mustahkamligi past bo'lganligi sababli, valentlik kompozitsiyalarida ichi bo'sh tolalardan foydalanish samarasiz. Kesish paytida profil tolalarini ishlatish yaxshiroqdir.

Dispers bilan to'ldirilgan polimerlarni yaratishning yana bir yo'nalishi - mo'rtlikni kamaytirish va zarba qarshiligini oshirish uchun ularni kauchuk zarrachalar bilan o'zgartirish.

Ta'sirga chidamli polistirol, epoksi va boshqa matritsalar uchun ijobiy natijalarga erishildi. Materiallarni mustahkamlash mexanizmi ko'rinishidan juda murakkab, ammo asosiy rolni kauchuk zarrachalar tomonidan yoriqlar rivojlanishini inhibe qilish o'ynaydi. Ko'pgina mualliflar mustahkamlikni oshirish uchun matritsa polimeriga va kauchuk fazaga yuqori darajada yopishgan o'tish qatlamini yaratish maqsadga muvofiqligini ta'kidlaydilar.

Keling, uzluksiz tolalarga asoslangan bir yo'nalishli kompozitsiyaga qaytaylik va uni yo'q qilishning mikromexanik modellarini ko'rib chiqaylik. Elementar tolalar juda yuqori mustahkamlik xususiyatlariga ega, bu ommaviy namunalarning kuchidan o'nlab marta ko'pdir. Masalan, quyma shishaning mustahkamligi 50-70 MPa, tolalar shaklida esa 2,5-3,0 GPa; shunga o'xshash rasm organik va uglerod tolalari uchun kuzatiladi, ularning kuchi 4-6 GPa ga etadi. Bu farq yoki shkala omilining ta'siri (tolalar sirtining o'lchami mumkin bo'lgan nuqson hajmini aniqlaydi) yoki organik tolalar uchun juda xarakterli bo'lgan orientatsiya effekti bilan izohlanadi.

Elementar tolalarni sinovdan o'tkazishda eksperimental quvvat qiymatlarining katta tarqalishi kuzatiladi. Shuning uchun odatda kamida 50 ta namuna sinovdan o'tkaziladi, o'rtacha qiymat va uning dispersiyasi topiladi.

Zaif bog'lanish gipotezasiga asoslanib, Veybull stress ostida namunaning P() ning ishlamay qolish ehtimoli va namuna uzunligi L uchun quyidagi tenglamani oldi:

P() = 1 – exp(–L), (2)

ularning konstantalari elementar tolalar mustahkamligining eksperimental olingan taqsimotidan aniqlanadi. P parametri namunalarning nuqsonliligini tavsiflaydi.

Koeffitsient qiymatlari oddiy shisha tolalar uchun 3-5 dan, "buzilmagan" shisha tolalar uchun 10-12 gacha o'zgarib turadi.

Aslida, bir kishi kamdan-kam hollarda bitta tola bilan shug'ullanadi, odatda ko'p tolalardan tashkil topgan to'plam bilan. Danielsning nazariy kontseptsiyalariga ko'ra, bog'lanmagan tolalar to'plamining mustahkamligining tolalarning o'rtacha mustahkamligiga nisbatan kamayishi ularning mustahkamligi dispersiyasi bilan belgilanadi. Yuklash jarayonida, har qanday tolaning kuchlanish kuchiga erishilganda, u sinadi va endi ishda qatnashmaydi.

Quvvat butun tolalarga qayta taqsimlanadi, jarayon ko'pchilik, so'ngra ipdagi (to'plamdagi) barcha tolalar ko'chkiga o'xshash vayron bo'lgunga qadar davom etadi. =10 da ipning mustahkamligi n elementar tolaning o'rtacha mustahkamligining taxminan 80% ni tashkil qiladi.

Ipni yuklash sxemasini tahlil qilish tolaning asta-sekin yorilishining butun jarayonini kuzatish imkonini beradi. Bundan tashqari, ipning ba'zi nuqsonlarini, xususan, tolalarning turli uzunliklarini (turli tarangliklarini) aniqlash imkonini beradi, bu ularning bir vaqtning o'zida yo'q qilinishini oshiradi. Burish yoki qisman yopishtirish natijasida tolalarning o'zaro ta'siri (bog'lanishi) diagrammalarning tabiatida namoyon bo'ladi.

-, ular yanada chiziqli bo'ladi. Bog'lanmagan tolalar to'plami uchun Veybull koeffitsienti elementar tolalar bilan bir xil bo'lib qolishi kerak: Agar ular bog'langan bo'lsa, u o'sishga intiladi.

To'plamni bir butunga bog'laydigan polimer matritsasi - mikroplastik - uning kuchini oshirishga olib keladi. Bunday holda, kuch amalda namunaning uzunligiga bog'liq emas (= 30-50), bu yo'q qilish mexanizmining o'zgarishini ko'rsatadi. Gap shundaki, har qanday joyda yirtilgan tola ipdagi kabi yukni olishdan to'xtamaydi, balki qo'shni tolalardagi kabi stress darajasida ishlashda davom etadi. Bu qisqa tolalar asosidagi materiallar uchun yuqorida muhokama qilingan mexanizmga muvofiq, singan joydan lcr masofada sodir bo'ladi.

Gurland va Rozen tomonidan ishlab chiqilgan mustahkamlikning statistik nazariyasiga ko'ra, bir yo'nalishli kompozitsiyaning cho'zilish buzilishi polimer matritsasida yoriqlar to'planishi, tolalarni maydalash orqali sodir bo'ladi. Bunday holda, kompozitdagi TP tolalarining nazariy mustahkamligi lcr "kritik" uzunlikdagi tolalarning bog'lanmagan to'plamining kuchiga teng.

tr = (lcr)–1/ Amalda tolalarni maydalash jarayoni tugallanmaydi. Odatda, u eng ko'p nuqsonlar to'planadigan uchastkada ortiqcha kuchlanish yoki tola-bog'lovchi interfeysida delaminatsiya tufayli asosiy yoriqning paydo bo'lishi va rivojlanishi bilan to'xtatiladi. Ushbu mexanizm eng yuqori quvvat qiymatlarini olish imkonini beradi, chunki u katta erkin sirtlarning shakllanishi uchun energiya tarqalishi bilan bog'liq. Shunga asoslanib, kompozitsionda tolalarning mustahkamligini aniqlash masalasini ko'rib chiqayotganda, vol ning eksperimental qiymatlarini tolani maydalash mexanizmini amalga oshirishda bo'lishi mumkin bo'lgan quvvat ph bilan solishtirish tavsiya etiladi:

Kp = vol/tr, bu erda Kr - quvvatni amalga oshirish koeffitsienti.

O'ta kuchli tolalarga asoslangan bir tomonlama shisha, organo- va uglerod plastmassalari uchun uning haqiqiy qiymati 60-80% ga etadi.

Xuddi shunday yondashuv shisha tolali plastmassalarning uzunlamasına siqilish ostida mustahkamligini o'rganish uchun ham taklif qilingan.

Hozirgi vaqtda yo'q qilish mexanizmlarining ikkita asosiy varianti ko'rib chiqilmoqda:

Elastik asosda tolalarning barqarorligini yo'qotish natijasida yo'q qilish;

Kesish kuchlanishi tufayli materialning delaminatsiyasi.

Birinchi sinish modelini ko'rib chiqishdan kelib chiqadigan asosiy munosabatlar TSG materialining siqilish kuchini Gm matritsasining siljish moduli va uning hajmli tarkibi m bilan bog'laydi:

tszh = Gm / Vm Ushbu formuladan foydalangan holda hisob-kitoblar tszh ning juda yuqori nazariy qiymatlarini beradi. Masalan, kesish moduli Gm = 1-1,5 GPa, epoksi qatronlar uchun xarakterli va m = 30% bo'lsa, TSG ning bosim kuchi 3-5 GPa bo'lishi mumkin, haqiqiy materiallar uchun esa u 1,5 GPa dan oshmaydi.

Aytish mumkinki, barcha holatlarda TSG siqilgan shisha tolali plastmassaning mustahkamligi va SDV kesilishi o'rtasida mutanosiblik mavjud:

tszh =K sdv, bu ikkinchi mexanizmning ustunligini ko'rsatadi. Buni namunalar tuzilishidagi nuqsonlar va sinov paytida yuzaga keladigan bir hil bo'lmagan kuchlanish maydoni bilan izohlash mumkin. Bir yo'nalishli shisha tolali plastmassalarni tayyorlash va tadqiq qilishning maxsus usullari OXFni 2-3 GPa ga oshirishga imkon berdi, ya'ni tolalarning barqarorligini yo'qotish mexanizmini amalga oshirish, mustahkamlik koeffitsientini 30-40 dan oshirish mumkin edi. 60-70% gacha.

Organoplastikalar siqilganda, plastik tolalar uchun xos bo'lgan tolalar o'qiga 45 ° burchak ostida yo'naltirilgan kesish tekisligi bo'ylab vayronagarchilik sodir bo'ladi.

Shunga o'xshash mexanizm uglerod tolasi bilan mustahkamlangan plastmassalar uchun paydo bo'ladi, garchi bu holda u kesish elementi bilan birlashtirilgan.

Kompozitlarni yo'q qilish mexanizmlarining xilma-xilligi bog'lovchining xususiyatlarini optimallashtirish masalasini ko'tarishga imkon beradi. Masalan, tolalar bo'ylab materialning kuchlanish kuchini oshirish uchun matritsaning qattiqligini oshirish orqali erishiladigan "kritik" uzunlikni kamaytirish kerak. Boshqa tomondan, bu stress kontsentratsiyasining oshishiga va asosiy yoriqning o'sishiga olib keladi. Ushbu mexanizmlarning raqobati haroratni, sinov tezligini o'zgartirish yoki plastiklashtiruvchi qo'shimchalarni kiritish orqali o'zgarib turadigan birikmaning mustahkamligi bog'lovchining oquvchanligiga o'ta bog'liqlik shaklida kuzatiladi.

Har bir holatda optimal variant boshqacha:

bu tolalarning tabiatiga, mavjud texnologik stresslar va nuqsonlarning mavjudligiga bog'liq. Bog'lovchi uchun qarama-qarshi talablar uning ishlab chiqarish qobiliyati, issiqlikka chidamliligi, dinamik ta'sirlarni o'zlashtirish qobiliyati (zarba kuchi) va boshqalarni hisobga olgan holda kuchayadi. Kompozit materiallarning eng zaif nuqtasi ularning past mustahkamligi va kesishda deformatsiyalanishidir. Shuning uchun texnologik va operatsion stresslar ko'pincha materialning yorilishiga olib keladi.

Kompozitning yorilishga chidamliligi odatda sinishning o'ziga xos chidamliligi Gc bilan tavsiflanadi - yangi sirt hosil bo'lganda tarqaladigan energiya. Sinishning o'ziga xos chidamliligi qanchalik yuqori bo'lsa, kompozitning delaminatsiyaga chidamliligi shunchalik yuqori bo'ladi. Interlaminar viskozite matritsaning deformatsiyalanishi, tola-matritsaning yopishqoqligi va tola-tolali bog'lanish (VCB) qatlamlararo qatlam qalinligi oshishi bilan ortadi.

Epoksi matritsalarni kauchuklar bilan o'zgartirish materiallarning xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilashga olib kelmadi. Bu kompozitsiondagi plastisiya zonasi interfiber bo'shliqning o'lchamlari bilan cheklanganligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Termoplastik matritsalar, masalan, deformatsiyalanishi 80-100% ga etadigan poliarilen sulfon PSF dan foydalanganda ancha katta ta'sir kuzatiladi. Bunday holda, Gc qiymatlari deyarli kattalik tartibiga oshadi.

Polimer kompozitlarning mikromexanik modellari tolalar, matritsalar, ularning yopishtiruvchi o'zaro ta'siri, material tuzilishi va sinish mexanizmlarining bir tomonlama qatlamning makroskopik elastik-quvvat xususiyatlariga ta'sirini ko'rsatadigan analitik bog'liqliklarni aniqlash imkonini beradi. Ular kompozitning elastiklik va valentlik kuchining yakuniy modulini eng muvaffaqiyatli tasvirlaydi. Tolalar va matritsaning deformatsiyalari bir xil bo'lgan taqdirda, har bir komponentning hajmiy tarkibiga mutanosib ravishda hissasini ko'rsatadigan quyidagi qo'shimcha aloqalar sodir bo'ladi Ek = Evv + Emm.

–  –  –

Bu tenglamalar “aralashma qoidasi” deb ataladi.

Polimer matritsasining hissasi odatda 2-5% dan oshmaganligi sababli uni e'tiborsiz qoldirish mumkin:

Ek () = Evv va k () = vv Kompozitning ko'ndalang yo'nalishda kuchlanish paytida uzayishi tolalar va bog'lovchining deformatsiyasidan iborat. Elastik modul E() ni 1/ Ek() = v/Ev + m/Em formulasi yordamida hisoblash mumkin. Shuni hisobga olish kerakki, tolalarning o'zining ko'ndalang yo'nalishdagi elastik moduli to'g'ri chiziqdagi elastik modulga to'g'ri keladi. faqat izotrop shisha va bor tolalari uchun uzunlamasına yo'nalish. Uglerod va organik tolalar uchun ko'ndalang modul bo'ylamadan sezilarli darajada past bo'ladi. Xuddi shunday bog'liqlik tolalarning "tekisligida" bir tomonlama kompozitning kesish moduli uchun ham sodir bo'ladi.

Kompozitlarning ko'ndalang taranglik-siqish va kesishda mustahkamligi ko'plab omillarga, birinchi navbatda matritsaning xususiyatlariga, yopishtiruvchi o'zaro ta'sirga, material tuzilishiga - gözenekler va boshqa nuqsonlarning mavjudligiga bog'liq. Bu holda analitik bog'liqliklar faqat korrelyatsiya xarakteriga ega bo'lishi mumkin. Umuman olganda, armatura ko'ndalang (ko'ndalang) yo'nalishda kompozitning kuchini bir hil matritsaning kuchiga nisbatan taxminan 2 marta kamaytiradi.

Kompozitlarning elastik-mustahkamlik xususiyatlari Mustahkamlik va qattiqlik har qanday materialning eng muhim xususiyatlari hisoblanadi. Namuna kuchlanish yoki siqish bilan yuklanganda, unda normal stresslar va tegishli deformatsiyalar paydo bo'ladi, ular material ishdan chiqmaguncha o'sadi.

Cheklovchi (maksimal) kuchlanish uning kuchi deb ataladi. Chiziqli elastik materiallar uchun kuchlanish va deformatsiya o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri proportsionallik mavjud, Guk qonuni = E. Proportsionallik koeffitsienti materialning qattiqligini tavsiflaydi va elastik modul yoki Young moduli E sifatida belgilanadi.

Bu qonun namunaga siljish (tangensial) kuchlanish va deformatsiyalar bilan yuklanganda, masalan, buralish paytida ham to'g'ri keladi.

Bu holda proportsionallik koeffitsienti siljish moduli G deyiladi: =.G.

Materialni cho'zish bilan bir vaqtda cho'zilganida, uning ko'ndalang o'lchamlarining qisqarishi sodir bo'ladi, bu Puasson nisbati bilan tavsiflanadi, bu x bo'ylab va namunaning y bo'ylab shtammlari o'rtasidagi munosabatni o'rnatadi: x = µ y.

Izotropik materiallarning elastiklik xossalari ikkita E va G konstantalari bilan yaxshi tavsiflanadi, ular orasidagi munosabat G = E/2(l+µ) tenglamasiga mos keladi.

Berilgan munosabatlar yaxshi izotrop materiallarni tavsiflaydi, ularning xususiyatlari barcha yo'nalishlarda bir xil. Bularga dispers to'ldirilgan polimerlar, shuningdek xaotik strukturaning qisqa yoki uzluksiz tolalari asosidagi kompozitlar kiradi. (Tolali materiallar uchun har doim texnologik omillarning ta'siri bilan belgilanadigan ma'lum darajadagi yo'nalish mavjud.) Har qanday struktura yuklanganda, materialning kuchlanish-deformatsiya holati ko'pincha bir hil bo'ladi. Bunday holda, uning yo'q qilinishiga olib kelishi mumkin bo'lgan asosiy (maksimal) stresslarni aniqlash mumkin. Masalan, ichki yoki tashqi bosim ostida bo'lgan quvurda halqa kuchlanishlari eksenel kuchlanishlardan ikki baravar ko'p bo'ladi, ya'ni izotropik materialning yarmi qalinligi eksenel kuchlanish nuqtai nazaridan samarasizdir. Stress maydonining bir xilligi sezilarli darajada yuqori bo'lishi mumkin. Ochiq chiqishi bo'lgan snaryadlar uchun (qurollar, granata otish barrellari) radial va eksenel kuchlanish nisbati 8-10 yoki undan ko'pga etadi. Bunday hollarda, asosiy operatsion kuchlanishlarning taqsimlanishiga muvofiq matritsada yo'naltirilishi mumkin bo'lgan tolali materiallarning ajoyib qobiliyatidan foydalanish kerak.

Keling, bir tomonlama qatlam misolini ko'rib chiqaylik. Bir yo'nalishli qatlam tolaning yo'nalishi x ga perpendikulyar yo'nalishda izotropik bo'lib, bir tomonlama kompozitlarning elastik konstantalarining odatiy qiymatlari jadvalda keltirilgan. 1.

–  –  –

Elyaflar bo'ylab bir tomonlama qatlamning kuchlanish kuchi tolalarning mustahkamlik darajasiga va bog'lovchining turi va tarkibiga qarab 1,0 dan 2,5 GPa gacha bo'lishi mumkin. Bunday holda, ko'ndalang yo'nalishdagi quvvat 50-80 MPa dan oshmaydi, ya'ni. anizotropiya koeffitsienti 20-30 ga teng.

Yuk ta'siri yo'nalishining tolalar yo'nalishidan biroz og'ishi kompozitning kuchlanish kuchiga deyarli ta'sir qilmaydi. Shuning uchun, materialning ko'ndalang mustahkamligini oshirish uchun maxsus yoyuvchi tomonidan yoki o'rash qadamini oshirish orqali yaratilgan tolalarning bir oz noto'g'ri yo'nalishi (3-5 °) ruxsat etiladi. Siqilish holatida bu qabul qilinishi mumkin emas, chunki bu siqilish ostidagi materialning kuchini aniqlaydigan kesish kuchlanishlarining rivojlanishiga yordam beradi.

Bir tomonlama kompozitsion murakkab strukturaning asosi bo'lib, u strukturaviy elementning operatsion talablariga muvofiq alohida qatlamlarning kombinatsiyasi bilan yaratilgan. Ishlab chiqarish usullari: vakuum yoki avtoklavda qoliplash, presslash, o'rash.

Keling, murakkab tuzilishdagi qatlamli kompozitlarni deformatsiyalash va yo'q qilish jarayonlarini tavsiflashning nazariy modellarini ko'rib chiqaylik. An'anaviy ravishda hisoblash usullarini ishlab chiqishda ikkita asosiy yondashuvni ajratib ko'rsatishimiz mumkin: fenomenologik va strukturaviy. Fenomenologik yondashuvda kompozit material bir hil anizotrop muhit sifatida qaraladi, uning modeli eksperimental ravishda olingan ma'lumotlarga asoslanadi. Tanlangan quvvat mezoni butun materialga bir butun sifatida amal qiladi. Fenomenologik modellarning afzalligi ularni hisoblashning qulayligidir. Biroq, murakkab mustahkamlash naqshlari bo'lgan materiallar uchun ko'plab empirik koeffitsientlarni aniqlash kerak, bu esa ko'p miqdordagi tajribalarni talab qiladi. Bundan tashqari, fenomenologik modellar vayronagarchilik paytida strukturaviy jarayonlarni hisobga olmaydi: yoriqlar hosil bo'lishi, mikroburilishlar va boshqalar.

To'ldiruvchi zarrachalarning optimal o'lchamlarini aniqlash Zarrachalar (mikroflaklar yoki mikrofiberlar) sirtining turli joylarida paydo bo'ladigan kuchlanish mos keladigan sirt maydonidan r masofasiga bog'liq = – o(1 –)/ 2r, bu erda Puasson nisbati.

Yuqori dispersli plomba moddasining o'ziga xos sirt maydonining oshishi bilan kompozitsion tarkibiy qismlarning tabiatiga qarab mustahkamlik ma'lum bir maksimal darajaga ko'tariladi.

Tolalar orasidagi ma'lum masofada cho'ziladigan ortotropik plastmassadagi uzluksiz tolalarning optimal diametri d d (1/2 - 1) tenglamasi bilan aniqlanadi, bu erda 1, 2 mos ravishda bog'lovchi va to'ldiruvchi tolalarning uzilishidagi nisbiy cho'zilishlardir. .

To'ldiruvchi zarrachalar shaklini tanlash Zarrachalar shakli plastmassani yo'q qilish mexanizmiga ta'sir qiladi. Mahsulotlarning hajmi va shakli va qayta ishlash texnologiyasi hisobga olinadi.

Kichkina qalinlikdagi va murakkab konfiguratsiyadagi mahsulotlarga nisbatan, yuqori dispersli plomba moddalariga (changlarga) ustunlik beriladi, chunki ular bog'lovchida osongina taqsimlanadi va mahsulotni qoliplash jarayonida asl taqsimotni saqlab qoladi.

Yuqori dispersli plomba moddalaridan foydalanish keyingi mexanik ishlov berish jarayonida mahsulotlarni yo'q qilish va delaminatsiya qilish ehtimolini kamaytiradi.

Cho'zilgan namunadagi qattiq qo'shimchalar bog'lovchining plomba bilan aloqa zonasidagi kuchlanishni kamaytiradi, ammo sferik zarrachaning o'zida kuchlanish oshadi.

Undan uzoqda joylashgan bog'lovchi zonalardagi stressning 1,5 barobari, ya'ni. plomba yukning asosiy qismini egallaydi.

Agar zarrachalar ellipsoidal shaklga ega bo'lsa va deformatsiya o'qi yo'nalishi bo'yicha yo'naltirilgan bo'lsa, plomba moddasining ta'siri kuchayadi.

Mexanik xususiyatlarning optimal muvozanatiga ega bo'lgan komponentlarni tanlash Shartlar: yopishtiruvchi o'zaro ta'sir bog'lovchining birikishidan kattaroqdir, ikkala komponent ham yo'q bo'lgunga qadar birga ishlaydi, plomba va bog'lovchi materialning ideal elastik harakati.

To'ldirishning optimal darajasini aniqlash Hatto mustahkamlovchi tolalar ham har doim ham plastmassaga mustahkamlovchi ta'sir ko'rsatmaydi. Agar bir yo'nalishli plastmassadagi bog'lovchi va armaturaning deformatsiya xususiyatlarining nisbati c in shartini qondirsa, tolalarning kritik hajmli tarkibiga qadar (v, kr) kuchlanish kuchining chiziqli pasayishi = c (1 -) bo'ladi. c).

C ga teng bo'lgan uzilishda bog'lovchining engil deformatsiyasi tufayli tolalar tomonidan so'rilgan kuchlanish polimer matritsasi mustahkamligining pasayishini qoplash uchun juda kichikdir. Faqat c, cr dan boshlab, mustahkamlangan tolaning umumiy quvvati matritsaning mustahkamligining pasayishini qoplashi mumkin va plastmassaning mustahkamligi o'sa boshlaydi.

Har bir plastmassa o'zining v, cr bilan tavsiflanadi, bu tanlangan polimer bog'lovchi uchun kichikroq bo'lsa, mustahkamlovchi tolalar kuchliroq bo'ladi va tanlangan turdagi tolalar uchun u bog'lovchining mustahkamligi ortishi bilan ortadi c.

Maksimal to'ldirish darajasi, maksimal, silindrsimon yuzalarning generatrislari bo'ylab bir-biriga tegib turgan tolalarning o'rash zichligiga mos keladi. Maksimal qadoqlash zichligiga turli darajadagi to'ldirishda erishiladi.

MChJ in,max = 0,785, hexagonal MChJ in,max= 0,907 Tetragonal MChJ MChJ Agar turli diametrli tolalar ishlatilsa, u holda in,max=0,924 ga erishish mumkin.

Optimal daraja maksimaldan kichik, opt 0,846/(1 + min/D)2, bu erda min tolalar orasidagi mumkin bo'lgan minimal masofadir.

Polimer kompozit materiallarning (PKM) tuzilishi va xususiyatlarining xususiyatlari.

Yuqori tolali tarkibga ega PCM. Kompozitlarning fizik va mexanik xususiyatlari sezilarli darajada komponentlarning nisbiy tarkibiga bog'liq. "Aralashma qoidasi" ga ko'ra, tolaning tarkibi qanchalik yuqori bo'lsa va ularning qadoqlash zichligi qanchalik baland bo'lsa, kompozitlarning elastik moduli va mustahkamligi qanchalik baland bo'lishi kerak (boshqa barcha narsalar teng bo'lsa). Materialdagi ho'kiz tolalarining massa miqdorini hisoblash texnologik nuqtai nazardan (chiziqli zichlik, mato qatlamlari soni yoki o'rash parametrlari) aniqlanadigan namunadagi ularning miqdori asosida amalga oshiriladi. Fiberglas plastmassalar uchun siz bog'lovchini yoqish usulidan foydalanishingiz mumkin. Ho'kiz + yorug'lik = 1 nisbati mavjud.

Nazariy jihatdan, eng zich olti burchakli qadoqlash bilan bir xil diametrli tolalarning maksimal mumkin bo'lgan miqdori hajmi bo'yicha 90,8% ni tashkil qiladi. Elyaf diametrlarining haqiqiy dispersiyasini hisobga olgan holda (10%) bu qiymat taxminan 83% gacha kamayadi. Ko'pgina tadqiqotlarda tola miqdori hajmi = 0,65 optimal hisoblanadi. Ko'rinib turibdiki, bu qiymat bog'lovchi plyonkalarning qalinligini emas (ular har xil), balki materialni u yoki bu usul bilan qoliplashda hosil bo'lgan tolali ramkani tavsiflaydi. Kuch omillarining ta'siri (o'rash va bosish bosimi paytida kuchlanish) bu holda samarasiz, chunki bu faqat tolalarni yo'q qilishga olib keladi.

Tolalar tarkibini ko'paytirish orqali kompozitlarning elastik-mustahkamlik xususiyatlarini oshirishning haqiqiy yo'li ularning kompozit strukturadagi o'rni mustahkamlanmaguncha ularni prepregda joylashtirishni ixchamlashtirishdir. Bog'lovchining viskozitesini kamaytirish va kuch omillarining ta'sirini oshirish orqali bir tomonlama kompozitsiyadagi shisha va organik tolalar miqdorini hajm bo'yicha 78% gacha oshirish mumkin edi. Shu bilan birga, uning elastik-quvvat xususiyatlari mos ravishda ortdi. Nazariy jihatdan, tolaning tarkibi ularning diametriga bog'liq emas, lekin amalda bu katta ahamiyatga ega. Diametri shisha yoki organik tolalarning yarmiga teng bo'lgan uglerod tolalari bo'lsa, ularning uglerod tolali plastmassa tarkibidagi miqdorini faqat 65% ga oshirish mumkin edi, chunki bunday tizimda ishqalanishni engish va olib tashlash qiyinroq. ortiqcha bog'lovchi.

CBM organik tolalaridan foydalanganda 90-95% gacha bo'lgan tolali yuqori mustahkamlangan organoplastikalarni olish mumkin. Bunga tolalarning o'z o'qiga perpendikulyar yo'nalishda qaytarilmas termal deformatsiyasi tufayli erishiladi, bu esa qo'shni tolalar bilan aloqa qilish natijasida tolalar kesimining dumaloqdan ixtiyoriy shakldagi ko'ndalang kesimga o'zgarishiga olib keladi. SVM tolalari orasidagi o'zaro ta'sirga bog'lovchining eng yupqa qatlamlari orqali, ehtimol qisman tolalar ichida joylashgan yoki tola komponentlarining o'zaro tarqalishi paytida hosil bo'lgan avtoheziv bog'lanish orqali erishiladi.

Halqa namunalarining elastik moduli va kuchi ortib borayotgan tolalar hajmining deyarli butun diapazonida chiziqli ravishda o'zgaradi, bu "aralashmalar qoidasi" bajarilganligini ko'rsatadi.

Kompozitning elastik-mustahkamlik xususiyatlarini oshirishning ta'siri (20-40%) shunchalik muhimki, u ba'zi hollarda kuzatilgan materiallarning kesish va ko'ndalang xususiyatlarining pasayishini, shuningdek, ularning suvni singdirish darajasini sezilarli darajada qoplaydi.

Kesish yukiga ta'sir qilmaydigan elementlarda yuqori va o'ta mustahkamlangan kompozitlardan foydalanish kerak. Ob-havoga chidamliligini oshirish uchun strukturaning tashqi qatlamlari oddiy yoki ko'paytiriladigan bog'lovchi tarkibiga ega kompozitlardan tayyorlanishi mumkin.

Gibrid va gradient armaturlangan plastmassalar (HAP)

SOZLANILADIGAN MEXANIK XUSUSIYATLAR

Bunday materiallarning kuchlanish, siqish, egilish va kesishda mexanik harakati asosan qo'shimchalar printsipiga, ya'ni "aralashmalar qoidasiga" mos keladi.

HAPni o'rganishda turli xil deformatsiyaga ega bo'lgan tolalarni birlashtirgan boshqa naqshlar kuzatiladi. Uglerod-shisha, uglerod-organo-, bor-shisha va bor-organoplastik materiallarni cho'zishda tolalarni yo'q qilish bir vaqtning o'zida sodir bo'lmaydi.

Kompozitning yakuniy deformatsiyasi bu holda, asosan, hajmli tarkibi ustun bo'lgan tolalarning deformatsiyasi bilan belgilanadi.

Yuqori modulli tolalarni "1" indeksi bilan, past modulli tolalarni esa "2" indeksi bilan belgilaymiz.

Yuqori elastik modulga ega bo'lgan tolalarning yuqori miqdori bilan (va yakuniy deformatsiyaning kichik qiymati 1), kompozitning mustahkamligi k1 = 1 (ESVsv + E11 + E22) formulasi bo'yicha hisoblanadi. past elastiklik moduli, k kompozitning mustahkamligi k2 = 2 (ESVsv + E22) formulasi bo'yicha hisoblanadi. Uch komponentli materiallarni yo'q qilish mexanizmi mkkr turli modulli tolalarning ma'lum bir kritik nisbatiga erishilganda o'zgaradi, bunda vayron bo'ladi. turli xil uzilish cho'zilishlariga ega bo'lgan tolalar teng darajada ehtimolga ega, ya'ni. k1 =.

k2. Matritsaning kuchini e'tiborsiz qoldirib, biz 1 E11 + 1E22 = 2 E22 munosabatini olamiz, uni o'zgartirgandan so'ng bizda:

1/ 2 = k = E2(2 – 1)/ 1 E1 2 = 1 – 1 bo‘lgani uchun mkr2 = k/(1 + k).

Karbonli shisha tolali plastmassalar uchun biz E1 = 250 GPa, E2 = 95 GPa, 1 = 0,8%, 2 = 3,5%, keyin k = 0,3 ni olishimiz mumkin; µcr1 = 23% yoki µcr2 = 77%.

Kritik hajm tushunchasi bir turdagi tolaga asoslangan kompozitlarga ham tegishli. U bog'lovchini yo'q qilishdan tolalarni yo'q qilishga o'tishni tavsiflaydi.

Elastik xususiyatlarining katta farqi tufayli mkr juda kichik va tolalarning 0,1-0,5% ni tashkil qiladi.

Turli xil modulli tolalar tarkibidagi uglerod tolasi bilan mustahkamlangan plastmassalarning deformatsiya egri chiziqlarini ko'rib chiqaylik. Dastlabki I bo'limda deformatsiya egri chiziqli, uglerod va shisha tolalar birgalikda deformatsiyalanadi, elastik modul ikki komponentdan iborat va qo'shimcha tushunchalarga mos keladi. Kritik miqdordan ko'proq uglerod tolasini o'z ichiga olgan namunalar 0,7-0,9% kuchlanishda muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. Uglerod tolasi tarkibidagi uglerod tolasi kritik darajadan past bo'lgan uglerod tolali plastmassaning deformatsiya egri chizig'i bo'yicha II chiziqli bo'lmagan qismni shisha tolali matritsadagi uglerod tolalarining bosqichma-bosqich maydalanishi natijasida yuzaga kelgan "psevdoplastiklik" bo'limi sifatida ko'rib chiqish mumkin. materialning yaxlitligi. Nochiziqli bo'lim II taxminan 2% kuchlanish bilan tugaydi. Keyinchalik, deyarli chiziqli III qism kuzatiladi, unda elastik modul kompozitsiyadagi shisha tolalar ulushiga va cheklovchi deformatsiyaga to'g'ri keladi.

– shisha tolalarning yakuniy deformatsiyasi 2 3-3,5%.

Namuna qayta yuklanganda, diagramma butunlay chiziqli bo'lib, asl egri chiziqning uchinchi qismiga to'g'ri keladi. Shu bilan birga, tolalarning bo'linishi, ehtimol, yana ikki yoki uchta yuk tushirish tsikli davomida sodir bo'ladi, chunki shundan keyingina elektr qarshiligining namunaning deformatsiyasiga doimiy korrelyatsiya bog'liqligi o'rnatiladi.

HARP ning kuchlanish kuchining turli modulli tolalar nisbatiga bog'liqligi tolalarning kritik nisbatiga mos keladigan minimal egri chiziq bilan tavsiflanadi.

Siqilishda sinovdan o'tgan materiallar uchun diagrammalar va quvvatga bog'liqliklar deyarli chiziqli. Shisha yoki bor plastmassa matritsasida bo'lgan past kuchli (siqilgan) organik va uglerod tolalari deformatsiyalar va shuning uchun an'anaviy organik va uglerodli plastmassalarga qaraganda 2-3 baravar yuqori kuchlanishlarda barqarorlikni yo'qotmasligi mumkin. Ushbu ta'sirlar, shuningdek, kuchlanish ostida shisha tolali matritsadagi uglerod tolalarining deformatsiyalanishining oshishi ko'plab mualliflar tomonidan sinergik deb ataladi.

Har xil turdagi tolalar bir qatlam ichida aralashtiriladi yoki qatlamlar almashinadi.

Quyida GAPdagi ko'p modulli tolalarning eng oqilona kombinatsiyasining bir nechta misollari keltirilgan:

shisha va organik tolalarning kombinatsiyasi, bir tomondan, yuqori bosim va kesish kuchiga ega (organoplastikaga nisbatan) materiallarni olish imkonini beradi, boshqa tomondan, gibrid tizimning o'ziga xos kuchlanish xususiyatlarini oshirishga imkon beradi (shisha tolali shisha bilan solishtirganda). );

Shisha va uglerod tolalarining kombinatsiyasiga asoslangan GAP shisha tolali shisha bilan solishtirganda yuqori elastiklik moduliga ega, shu bilan birga materialning siqilishdagi mustahkamligining o'ziga xos xususiyatlarini saqlab qoladi va kuchlanishni biroz kamaytiradi; namunalarni yo'q qilish ishi kuchayadi;

Shisha tolali plastmassalarga bor tolalarining qo'shilishi materiallarning siqilish kuchini saqlab (yoki oshirish) bilan birga ularning elastiklik modulini sezilarli darajada oshirishi mumkin.

HAP navlaridan biri gradient PCMlar bo'lib, ularning tuzilishi va xususiyatlari fazoviy jihatdan bir xil emas. PCM ning elastik-quvvat xususiyatlarining silliq, boshqariladigan o'zgarishi ba'zi hollarda bir xil kuchlanish maydonini yaratishga imkon beradi. Misol uchun, bir hil PCM chig'anoqlari strukturaning qalinligi oshishi bilan ichki yoki tashqi bosim bilan yuklanganda, ularning samarali elastik-quvvat xususiyatlarining sezilarli pasayishi kuzatiladi. Faqat bosim muhitiga ulashgan qatlamlar to'liq yuklanadi. Muayyan qalinlikdan boshlab, PCM amalda qo'shimcha yukni qabul qilishni to'xtatadi va qobiq qalinligini oshirish mantiqiy emas. Nazariy jihatdan, agar siz o'zgaruvchan (qalinligi ortib borayotgan) elastik modulli PCM dan foydalansangiz, bu hodisadan qochish mumkin.

Shu bilan birga, materialning og'irligi va o'lchami xususiyatlari 1,5-2 barobar yaxshilanadi.

Amalda, bu variant, masalan, PCM qobig'ini qatlam bilan o'rash orqali, asta-sekin (hisoblash bo'yicha) shishaga nisbatan uglerod tolalari miqdorini oshirish orqali amalga oshirilishi mumkin. Xuddi shunday muammolar (va ularning echimlari) yuqori tezlikda aylanadigan superflywheels yoki rotor bantlarini yaratishda ham uchraydi. Turli xil tolalar tarkibidagi qatlamlarning joylashishini o'zgartirish materiallarning kesish, tebranish va charchoqqa chidamliligini, suv va ob-havoga chidamliligini oshirishga imkon beradi.

Gradient-strukturali kompozitlar PCM imkoniyatlarini sezilarli darajada kengaytiradi.

Deyarli barcha "tabiiy tuzilmalar" bunday tuzilishga ega (o'simliklarning tanasi va poyalari, o'simliklar va hayvonlarning himoya ignalari, qushlarning tumshug'i va patlari va boshqa ko'plab misollar). Ko'rinib turibdiki, bu borada tabiatdan kuchli orqada qolish va sun'iy ravishda yaratilgan mahsulotlarning ishlash ko'rsatkichlarini yaxshilash uchun katta zaxira mavjud.

"Aqlli" kompozitlar 20-asr oxirida. Materialshunoslikda yangi atama paydo bo'ldi - "aqlli"

materiallar. "Aqlli" materialning qabul qilingan kontseptsiyasi uni o'z-o'zini tashxislash va o'z-o'zini moslashtirishga qodir bo'lgan strukturaviy material sifatida belgilaydi. Ushbu materiallar yuzaga keladigan vaziyatni (sezgi funktsiyasi) tan olishi, uni tahlil qilishi va qaror qabul qilishi (qayta ishlash funktsiyasi), shuningdek, zarur reaktsiyani (ijro etuvchi funktsiyani) qo'zg'atishi va amalga oshirishi kerak.

Hozirgi vaqtda yuqoridagi barcha talablarga javob beradigan kompozitsiyalar mavjud emas. Biroq, bu muammolarni qisman (bosqichma-bosqich) hal qilish mumkin, birinchi navbatda, ularning holati to'g'risida ma'lumot beruvchi materiallarni yaratish, operatsion yuklarning ruxsat etilgan maksimal darajaga yaqinlashishi, yorilish, kimyoviy korroziya, suvning singishi va boshqalar haqida. .

Bunday kompozitsiyalarning sensorli elementlariga qo'yiladigan asosiy talab mexanik stressga nisbatan sezgirlik va butun hajm bo'ylab tarqalish qobiliyatidir. Ideal sensor deformatsiyani elektr signaliga aylantiradi. Shu ma'noda, o'tkazuvchan tolalar istiqbolli bo'lib, ularni qoliplash jarayonida kompozitlarga kiritilishi mumkin. Bularga konstantan yoki nikrom sim, o'tkazuvchan uglerod yoki bor tolalari, poliviniliden ftoriddan tayyorlangan pyezoelektrik plyonkalar va boshqalar kiradi.

Polimer kompozitlarining viskoelastik xossalarini kuzatish (nuqsonlarni aniqlash) tovush tezligi va uning yutish koeffitsienti o'rtasidagi bog'liqlikni qayd qilib, akustik usullar yordamida amalga oshiriladi. PCM diagnostikasi uchun polimerlarning magnit-dielektrik xususiyatlarini qo'llashda magnit va elektr o'tkazuvchan materiallarning dispers (koloidal) zarralarini, shu jumladan temir, mis, nikel va uglerod nanopartikullarining ultra nozik kukunlari (fullerenlar va nanotubalar) qo'shilishi tavsiya etiladi.

Ishga tushirish (moslashish) mexanizmlarining ishlash printsipi har qanday hodisalar - isitish, elektr signalini etkazib berish va boshqalar natijasida hosil bo'lgan deformatsiyadir. Materialni faollashtirish uchun pyezoelektr effekti, elektro- va magnitostriktsiya va shakl xotirasi effekti eng mos keladi. . Ushbu mexanizmlar elektr signalining tetiklangan deformatsiyaga aylanishini ta'minlaydi. Eng katta ta'sir shakl xotirasiga ega bo'lgan metallar uchun kuzatiladi. Titan va nikel qotishmasi 2% gacha deformatsiyani ta'minlaydi. Aktuatorning yana bir muhim ko'rsatkichi uning elastik moduli bo'lib, u berilgan kuchlanish-deformatsiya holatini yaratish imkoniyatini belgilaydi. Odatda asosiy materialning elastiklik moduli bilan solishtirish mumkin.

Aqlli kompozitsiyalarni ishlab chiqarish jarayoni asosan asosiy materialdan mahsulotni olish jarayoniga mos keladi. Bunday holda, materialga uning tuzilishini minimal darajada buzadigan ma'lumot va ijro etuvchi elementlarni kiritish kerak. Bundan tashqari, bog'lovchining qattiqlashishi paytida yuzaga keladigan mikromexanik jarayonlarning murakkabligiga e'tibor berish kerak.

"Intellektual" kompozitsiyalar, albatta, kelajak materialidir, ammo hozirgi vaqtda zamonaviy texnologiyalar uchun bunday materiallarni yaratish bo'yicha chet elda (AQSh, Yaponiya, Buyuk Britaniya, Kanadada) jadal ilmiy va texnik ishlar olib borilmoqda. birinchi navbatda aviatsiya, raketa va kosmik va boshqalar, shuningdek, ommaviy axborot vositalari uchun. Aqlli materiallardan foydalanadigan tuzilmalarga F-15 qanotining oldingi qirrasi, shovqin va tebranish kamaytirilgan kosmik kemalar va samolyotlarning burilish konstruksiyalari uchun segmentli reflektor va aktuatorlar kiradi. Zamonaviy shamol energiyasi generatorlarini yaratadigan nemis kompaniyalari diametri 100 m gacha yoki undan ko'p bo'lgan pichoqlar holatini kuzatib boradi. Materialning ichiga joylashtirilgan optik tolalar uning strukturaviy yaxlitligini kuzatish va pichoqlarga ta'sir qiluvchi yuklarni avtomatik ravishda optimal darajada ushlab turish uchun baholash imkonini beradi. Masalan, chaqmoq urishi tufayli materialning delaminatsiyasi ehtimoli ham nazorat qilinadi.

Kompozit plastmassalar xossalarining tarkibiy qismlarning o'zaro ta'siriga bog'liqligi Fazalararo zonadagi komponentlarning o'zaro ta'siri kompozitsiyaning tarkibi va uning hosil bo'lish shartlari bilan belgilanadi. Kamdan kam hollarda mexanik xususiyatlar va o'zaro ta'sir o'rtasida funktsional munosabatlarni o'rnatish mumkin.

Tugatish yopishtiruvchi kuchni oshirganda, yopishqoqlik kuchi va valentlik buzilishi stressi o'rtasida korrelyatsiya kuzatiladi.

Elyafning joylashishini tanlash quvvat maydonining taqsimlanishi va yuklanish tabiati haqidagi ma'lumotlar asosida amalga oshiriladi.

Kompozit materiallardan tayyorlangan mahsulotlarda qoldiq stresslar ishlash xususiyatlariga ta'sir qiladi. Qoldiq kuchlanish (mexanik, issiqlik, qisqarish, diffuziya va boshqalar) deganda mahsulot hajmida o'zaro muvozanatlashgan, unda tashqi kuch, issiqlik va hokazo maydonlarning ta'siri natijasida paydo bo'lgan va mavjud bo'lgan kuchlanishlarni tushunamiz. dalaning to'xtatilishi va vaqtinchalik stressning yo'qolishidan keyin mahsulot. Vaqtinchalik harorat, qisqarish va diffuziya stresslari materialning butun hajmida harorat, qattiqlashuv chuqurligi, kristallik darajasi yoki so'rilgan moddalar miqdori bir xil bo'lishi bilanoq yo'qoladi. Mexanik vaqtinchalik stresslar tashqi maydon to'xtatilgandan keyin yo'qoladi.

Qoldiq kuchlanishlar qoliplangan mahsulotda faqat mahsulot hajmining bir qismidagi maksimal vaqtinchalik kuchlanishlar materialning oquvchanlik kuchidan oshib ketganda va unda normal haroratlarda (plastik va yuqori elastik) qaytarilmaydigan deformatsiyalar sodir bo'lganda paydo bo'ladi. teng bo'lmagan darajadagi o'zgarishlar (qattiqlashuv, kristallanish) material hajmining alohida joylari turli xil termoelastik xususiyatlarga ega bo'ladi. Polimer matritsasi va plomba moddasining termoelastik xususiyatlaridagi farq ham qoldiq stresslarning paydo bo'lishiga olib keladi.

Kalıplama jarayoni yuqori harorat va bosimlarda amalga oshiriladi.

Natijada, harorat gradyanlari paydo bo'ladi, ular yanada ortadi, chunki qattiqlashuv odatda ekzotermikdir.

Sovutish jarayonida sirt qatlamlarida sezilarli issiqlik kuchlanishlari paydo bo'ladi, bu esa qo'shimcha qaytarib bo'lmaydigan deformatsiyalarga olib kelishi va tayyor mahsulotlarda qoldiq kuchlanishlarning oshishiga olib kelishi mumkin.

Qoldiq kuchlanishlarni aniqlash usuli. Erituvchi usul.

Namuna polimerga kirib, sirt qatlamining kuchlanishini oshiradigan erituvchi bilan ishlanadi. Sirt kuchlanishi shishgan qatlamning halokatli kuchlanishidan oshib ketganda, unda kichik yoriqlar tarmog'i paydo bo'ladi. Bunday holda, log = logm + nlgorest, bu erda dam olish - qoldiq kuchlanish (kg/sm2), m va n - doimiy qiymatlar.

Bog'lovchi va to'ldiruvchi o'rtasidagi aloqa chegarasida kuchlanish.

Asosiy sabab - polimer matritsasining qattiqlashishi va sovutish paytida qisqarishi, bu matritsa bilan yopishtiruvchi birikma bilan bog'langan plomba moddasining harorat qisqarishidan sezilarli darajada farq qiladi. To'ldiruvchiga qattiqlashtirilgan qatronning bosimini tenglama bilan hisoblash mumkin (1 2)TE 2 P=, (1 + 1) + (1 + 2) (E1 / E 2) bu erda 1 va 2 termal koeffitsientlar. kengayish, T - qattiqlashuv harorati va sovutish o'rtasidagi farq, 1 va 2 - Puasson nisbati, E1 va E2 - deformatsiya modullari (1 - bog'lovchi, 2 - plomba).

Agar materialda paydo bo'ladigan stresslar assimetrik bo'lsa, ular shaklning buzilishiga olib kelishi mumkin.

MAVZU 2. TO‘YINMAGAN POLYESTER STROLLARI

Reaktiv polimerlar va monomerlarni birlashtirish g'oyasi 1930-yillarda C. Ellis tomonidan taklif qilingan bo'lib, u glikollarning malein angidrid bilan reaksiyaga kirishishi natijasida hosil bo'lgan to'yinmagan poliester qatronlari peroksid tashabbuskori qo'shilishi bilan erimaydigan qattiq holga kelishini aniqladi. Ellis bu kashfiyotni 1936 yilda patentladi.

Oligotermalinatlar malein angidridni ikki atomli spirtlar (etilen glikol, dietilen glikol, 1,2-propilen glikol), boshqa dikarbon kislotalar (adipik, izoftalik, ftalik angidrid va boshqalar) bilan reaksiyaga kiritish natijasida olinadi. Shuni ta'kidlash kerakki, 50 dan 230 ° C gacha qizdirish orqali amalga oshiriladigan oligomerlarning sintezi jarayonida maleat birliklarining fumarat birliklariga qisman yoki deyarli to'liq izomerlanishi sodir bo'ladi: Fumarat qo'sh bog'lari maleatlarga qaraganda 20-60 marta faolroqdir. davolash reaktsiyalarida va qattiqlashtirilgan polimerni yanada yuqori sifatli olishga hissa qo'shadi.

Keyinchalik Ellis to'yinmagan poliester alkid qatronini vinil asetat yoki stirol kabi monomerlar bilan reaksiyaga kiritish orqali qimmatroq mahsulotlarni olish mumkinligini aniqladi. Monomerlarning kiritilishi qatronning viskozitesini sezilarli darajada pasaytiradi, bu tizimga tashabbuskorni qo'shishni osonlashtiradi va qattiqlashuv jarayonini yanada kuchli va to'liq bo'lishiga imkon beradi. Bunday holda, aralashmaning polimerizatsiyasi har bir komponentga qaraganda tezroq sodir bo'ladi.

Qattiqlashuv radikal mexanizm orqali sodir bo'lganligi sababli, qo'llash paytida aralashga tashabbuskorlar kiritiladi, ular erkin radikallar manbai bo'lib xizmat qiladi va polimerizatsiya zanjiri reaktsiyasini boshlaydi. Erkin radikallar peroksidlar yoki boshqa beqaror birikmalardan, masalan, azo birikmalaridan hosil bo'lishi mumkin. Ularning parchalanish tezligini oshirish uchun faollashtiruvchi moddalar (promotorlar) qo'shimcha ravishda benzoil gidroksidi va kumen gidroperoksiddir. , MEK peroksidlari, siklohksanon - naften kislotalarning kobalt tuzlari parchalanishi. Konaftenat odatda polimaleinlangan stirol biriktiruvchi moddalarni 20 - 60 ° C da davolash uchun ishlatiladi. 80 – 160o S da – benzoil peroksi, dikumil.

Kislorod ingibitor hisoblanadi. Shuning uchun mumsimon moddalar kiritiladi. Kam yumshatish nuqtasiga ega bo'lgan va sirt faol moddasi bo'lib, ular bog'lovchi sirtini qoplaydi va uni kisloroddan himoya qiladi.

Ba'zida yong'inga chidamliligini oshirish uchun polimaleat biriktiruvchi moddalarga yong'inga qarshi vositalar kiritiladi: Sb2O3, xlor va fosfor o'z ichiga olgan organik birikmalar.

Stirolsiz poliester kompozitsiyalari stirolni kamroq uchuvchi (stirol uchuvchan va zaharli) monomerlar, masalan, divinil benzod, vinil toluol, dialil ftalat bilan almashtirish orqali olinadi.

Stirol o'rniga trietilen glikol dimetakrilat (TGM-3) faol suyultiruvchi sifatida muvaffaqiyatli qo'llaniladi:

Xona haroratida suyuq qatronlar ko'p oylar yoki hatto yillar davomida barqaror bo'ladi, lekin peroksid tashabbuskori qo'shilsa, ular bir necha daqiqada qattiqlashadi. Qattiqlashuv qo'shilish reaktsiyasi va qo'sh bog'larning yagona bog'larga aylanishi natijasida sodir bo'ladi; qo'shimcha mahsulotlar hosil bo'lmaydi. Stirol ko'pincha qo'shimcha monomer sifatida ishlatiladi. U polimer zanjirlarining reaktiv qo'sh bog'lari bilan o'zaro ta'sir qiladi va ularni kuchli uch o'lchovli tuzilishga o'zaro bog'laydi. Qattiqlashuv reaktsiyasi issiqlikning chiqishi bilan sodir bo'ladi, bu esa o'z navbatida to'liqroq jarayonga yordam beradi. Odatda qatron qattiqlashganda polimerda mavjud bo'lgan qo'sh bog'larning taxminan 90% reaksiyaga kirishishi aniqlandi.

Oligoester akrilatlar ko'p atomli spirtlar, to'yingan alifatik dikarboksilik kislotalar va akril seriyasining to'yinmagan alifatik kislotalarini polikondensatsiya qilish yo'li bilan olinadi. Ushbu oligomerlarni sintez qilish uchun odatda ikki atomli spirtlar (glikollar) ishlatiladi. Oligoester akrilatlar molekulyar og'irligi 300-5000 bo'lgan suyuq yoki past eriydigan moddalardir. Radikal polimerizatsiya inisiatorlari ishtirokida polimerizatsiya qilinib, ular dastlabki oligomerning kimyoviy tuzilishiga qarab qattiq shishasimon yoki elastik materiallardan iborat bo'lgan uch o'lchovli tuzilishning erimaydigan va erimaydigan polimerlariga aylanadi. Oligoester akrilatlar turli monomerlar (stirol, metil metakrilat va boshqalar), shuningdek, poliester maleatlar bilan sopolimerlanishga qodir.

Oligoeter akrilatlar oligoester maleatlarga nisbatan ma'lum bir afzalliklarga ega: ular gomopolimerizatsiyaga qodir, bu esa ular asosida yuqori uchuvchan va zaharli to'yinmagan monomerlardan foydalanmasdan laklar va boshqa kompozitsiyalarni tayyorlashga imkon beradi.

Texnologiyada oligoester akrilatlar radikal polimerizatsiya yoki kopolimerizatsiya yo'li bilan davolanadi; qattiqlashuv vaqtida volumetrik qisqarish 4-10% ni tashkil qiladi.

50-120 °C haroratda (issiq qo'llash) qo'llash tashabbuskorlari benzoil peroksid, dikumil peroksid va boshqalardir. Xona haroratida (sovuqda quritish) qo'llash uchun binar tizimlar qo'llaniladi (masalan, benzoil peroksid + dimetilanilin; kumen gidroperoksid + naftenat). yoki kobalt linoleat).

Oligoester akrilatlarini davolash yorug'lik, yuqori energiyali nurlanish (-nurlar, tez elektronlar) va ionli polimerizatsiya katalizatorlari tomonidan ham boshlanishi mumkin.

Epoksiakrilat oligomerlarini oligoeter akrilat turi deb hisoblash mumkin. U terminal epoksi guruhlarini o'z ichiga olgan oligomerlarni metakril yoki akril kislotalar bilan reaksiyaga kiritish orqali olinadi.

Allil spirti efir prepolimerlari alilik spirti efirlarini va ftalik yoki izoftalik kislotalarni polimerlash orqali tayyorlanadi. Kamroq ishlatiladigan diallil maleat, dietilen glikol bis-allil karbonat yoki triallil siyanurat.

Polimerlanish monomer muhitida, prepolimerni metanol bilan cho'ktirib yoki monomerning yupqa qatlamida vakuumda reaksiyaning ma'lum bir bosqichida ortiqcha distillangan holda amalga oshiriladi.

Jellanish boshlanishidan oldin reaktsiya to'xtatiladi, ya'ni. monomerdagi barcha qo'sh bog'larning 25% konvertatsiyasiga qadar. Molekulyar og'irligi 6000, yumshatilish nuqtasi ~60o C.

Prepolimerlar uzoq umrga ega. va dikumil peroksid yoki tert-butil perbenzoat ishtirokida 135-160o C da yuqori qattiqlashuv tezligi. Prepolimerlar ko'proq prepreglar va premikslarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi, ular past yopishqoqlikka ega va past bosimda qoliplarni to'ldiradi.

Polyester qatronlar qayiqlar, qurilish panellari, avtomobil va samolyot qismlari, qarmoqlar va golf klublari kabi keng turdagi mahsulotlarda qo'llaniladi. Qo'shma Shtatlarda ishlab chiqarilgan polyester qatronlarning taxminan 80% mustahkamlovchi plomba moddalari, birinchi navbatda, shisha tolali shisha bilan ishlatiladi.

Kuchaytirilmagan polyester qatronlar tugmalar, mebellar, madaniy marmar va korpus shlaklarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi.

Yagona tarkibiy qismdan tashkil topgan boshqa plastmassalardan farqli o'laroq, polyester qatronlar ko'pincha bir nechta komponentlarni (qatron, tashabbuskor, to'ldiruvchi va faollashtiruvchi) o'z ichiga oladi. Komponentlarning kimyoviy tabiati va nisbati har xil bo'lishi mumkin, bu esa ko'p sonli har xil turdagi poliester qatronlarini ishlab chiqarish imkonini beradi.

Maleik angidrid ko'p miqdordagi to'yinmagan polyester qatronlar uchun reaktiv qo'sh bog'lanish manbai sifatida ishlatiladi. Glikollar bilan o'zaro ta'sirlashganda (odatda propilen glikol ishlatiladi), molekulyar og'irligi 1000 ... 3000 bo'lgan chiziqli polyester zanjirlar hosil bo'ladi, propilen glikol narxiga nisbatan etilen glikolning arzonligiga qaramasdan, birinchisi faqat ishlatiladi. bir qancha maxsus qatronlar ishlab chiqaradi. Bu etilen glikol asosidagi poliesterlarning stirol bilan yomon muvofiqligi bilan bog'liq. Esterifikatsiya jarayonida malein angidridning sis konfiguratsiyasi fumarik trans tuzilishiga o'zgaradi. Bu stirol bilan reaksiyada fumarik fragmentning qo'sh bog'lanishlarining katta reaktivligi tufayli foydali bo'lib chiqadi. Shunday qilib, trans tuzilishiga yuqori darajadagi izomerizatsiya reaktiv poliester qatronlarini tayyorlashda muhim omil hisoblanadi. Maleik angidridning 90% dan ortiq izomerizatsiya darajasiga qaramay, yuqori reaktivlikka ega poliester qatronlarini olish uchun qimmatroq fumarik kislota ishlatiladi.

Adipik kislota, izoftalik kislota yoki ftalik angidrid kabi boshqa diaksial kislotalar yoki angidridlar ko'pincha qatronning yakuniy xususiyatlarini o'zgartirish va qo'sh bog'lanishlar sonini nazorat qilish uchun asosiy reaktivga qo'shiladi.

Polyester qatronining odatiy tuzilishi quyida keltirilgan (bu erda R diatsid yoki angidridni o'zgartiruvchi guruhning alkil yoki aril guruhidir):

O O CH3 O O CH3 II II I II.11 I H [O-C-R-C-O-CH-CH2-O-C-CH=CH-C-O-CH-CH2]nOH Turli xil xossalari va arzonligi tufayli poliester qatronlari turli mahsulotlar ishlab chiqarish uchun keng qo'llaniladi.

To'yinmagan polyester qatronlar turlari Polyester qatronlar xossalarining xilma-xilligi ularni turli ilovalarda foydalanishga yaroqli qiladi. Quyida to'yinmagan poliester qatronlarining ettita o'ziga xos turining qisqacha tavsiflari keltirilgan.

–  –  –

Ushbu turdagi poliester qatroni propilen glikolni ftalik va malein angidridlari aralashmasi bilan esterifikatsiya qilish orqali ishlab chiqariladi. Ftal va malein angidridlarining nisbati 2:1 dan 1:2 gacha bo'lishi mumkin. Olingan poliester alkid qatroni stirol bilan 2: 1 nisbatda aralashtiriladi. Ushbu turdagi qatronlar keng qo'llanilishiga ega: u tagliklar, qayiqlar, dush qismlari, hisoblagichlar, suzish havzalari va suv idishlarini tayyorlash uchun ishlatiladi.

2. Elastik polyester qatronlar

Agar ftalik angidrid o'rniga chiziqli ikki asosli kislotalar (masalan, adipik yoki sebasik) ishlatilsa, ancha elastik va yumshoq to'yinmagan poliester qatroni hosil bo'ladi. Propilen glikol o'rniga dietilen yoki dipropilen glikollardan foydalanish ham qatronlarga elastiklik beradi.

Umumiy maqsadli qattiq qatronlarga bunday polyester qatronlar qo'shilishi ularning mo'rtligini kamaytiradi va ularni qayta ishlashni osonlashtiradi. Elastik qatronlar, shuningdek, ftalik angidridning bir qismini polimer zanjirlarining uchlarida egiluvchan guruhlarni yaratadigan baland yog'ning monobazik kislotalari bilan almashtirish orqali ham olinishi mumkin. Bunday qatronlar ko'pincha mebel sanoatida va rasm ramkalarini ishlab chiqarishda dekorativ quyish uchun ishlatiladi. Buning uchun tsellyuloza plomba moddalari (masalan, maydalangan yong'oq qobig'i) elastik qatronlar ichiga kiritiladi va silikon kauchuk qoliplarga quyiladi. Yog'och o'ymakorligining nozik reproduktsiyasiga to'g'ridan-to'g'ri asl o'ymakorlikdan quyilgan silikon kauchuk qoliplardan foydalanish orqali erishish mumkin.

3. Elastik polyester qatronlar Ushbu turdagi polyester qatronlar qattiq umumiy maqsadli qatronlar va elastik qatronlar o'rtasida oraliq joyni egallaydi. Ular to'p o'ynash, xavfsizlik dubulg'alari, qilichbozlik, avtomobil va samolyot qismlari kabi zarbaga chidamli mahsulotlarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Bunday smolalarni olish uchun ftal angidrid o'rniga izoftal kislota ishlatiladi. Birinchidan, izoftalik kislotaning glikol bilan reaksiyasi past kislotali poliester qatronini hosil qiladi. Keyin malein angidrid qo'shiladi va esterifikatsiya davom ettiriladi. Natijada, molekulalarning uchlarida yoki glikol-izoftalik polimerdan tashkil topgan bloklar orasidagi to'yinmagan bo'laklarning ustun joylashuvi bilan polyester zanjirlar olinadi. Ushbu turdagi esterifikatsiyada ftalik angidrid izoftalik kislotaga qaraganda sezilarli darajada kamroq samaralidir, chunki hosil bo'lgan ftalik kislota monoesteri yuqori molekulyar og'irlikdagi poliester qatronlarini ishlab chiqarishda ishlatiladigan yuqori haroratlarda angidridga qaytishga intiladi.

4. Past qisqarishli polyester qatronlar

Shisha tolali poliesterni qoliplashda qatron va shisha tola o'rtasidagi qisqarishdagi farq mahsulot yuzasida chuqurchaga olib keladi. Past qisqarishli polyester qatronlardan foydalanish bu ta'sirni kamaytiradi va natijada olingan quyma mahsulotlar bo'yashdan oldin qo'shimcha silliqlashni talab qilmaydi, bu avtomobil qismlari va maishiy elektr jihozlarini ishlab chiqarishda afzallik hisoblanadi.

Past qisqarishli polyester qatronlar termoplastik komponentlarni (polistirol yoki polimetil metakrilat) o'z ichiga oladi, ular faqat asl tarkibida qisman eriydi. Qattiqlashuv jarayonida tizimning fazaviy holatining o'zgarishi bilan birga, polimer qatronining odatiy qisqarishini qoplaydigan mikrobo'shliqlar paydo bo'ladi.

5. Ob-havoga chidamli polyester qatronlar

Ushbu turdagi polyester qatronlar quyosh nuri ta'sirida sarg'aymasligi kerak, buning uchun uning tarkibiga ultrabinafsha (UV) radiatsiya absorberlari kiritiladi. Stirolni metil metakrilat bilan almashtirish mumkin, lekin faqat qisman, chunki metil metakrilat poliester qatronining bir qismi bo'lgan fumarik kislotaning qo'sh bog'lari bilan yaxshi ta'sir qilmaydi. Ushbu turdagi qatronlar qoplamalar, tashqi panellar va tom yoritgichlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi.

6. Kimyoviy chidamli poliester smolalari Ester guruhlari ishqorlar tomonidan oson gidrolizlanadi, buning natijasida poliester smolalarining ishqorlarga nisbatan beqarorligi ularning asosiy kamchiligi hisoblanadi.

Asl glikolning uglerod skeletining ko'payishi qatrondagi efir bog'lari ulushining pasayishiga olib keladi. Shunday qilib, "bisglikol" (bisfenol A ning propilen oksidi bilan reaktsiyasi mahsuloti) yoki gidrogenlangan bisfenol A ni o'z ichiga olgan qatronlar tegishli umumiy maqsadli qatronga qaraganda ancha kam ester aloqalariga ega. Bunday qatronlar kimyoviy uskunalar qismlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi: egzoz davlumbazlari yoki shkaflar, kimyoviy reaktor korpuslari va tanklari, shuningdek quvurlar.

7. Yong'inga chidamli polyester qatronlar

Shisha tolali poliester qatronlaridan tayyorlangan kalıplanmış mahsulotlar va laminatlar yonuvchan, ammo nisbatan past yonish tezligiga ega. Qatronlar yonishi va yonishiga chidamliligini oshirish ftalik angidrid o'rniga halogenlangan ikki asosli kislotalarni qo'llash orqali erishiladi, masalan, tetrafloroftalik, tetrabromoftalik va "xlorendik" (geksaxlorotsiklopentadienning maleik angidridga qo'shilishi mahsuloti ham ma'lum. het kislotasi sifatida). Dibromoneopentil glikol ham ishlatilishi mumkin.

Yong'inga chidamliligini yanada oshirish qatronga turli xil yonish inhibitörlerini, masalan, fosfor kislotasi va surma oksidi esterlarini kiritish orqali erishiladi. Yong'inga chidamli polyester qatronlar egzoz davlumbazlari, elektr komponentlari, konstruktiv panellar va ayrim turdagi dengiz kemalarining korpuslarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi.

Ta'riflangan etti turdagi to'yinmagan polyester qatronlar sanoatda eng ko'p qo'llaniladi. Shu bilan birga, maxsus maqsadli qatronlar ham mavjud. Misol uchun, stirol o'rniga triallil izosiyanuratdan foydalanish qatronlarning issiqlikka chidamliligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Stirolni kamroq uchuvchan dialil ftalat yoki viniltoluol bilan almashtirish orqali polyester qatronini qayta ishlash jarayonida monomer yo'qotishlarini kamaytirish mumkin. Maxsus qatronlar ultrabinafsha nurlanishidan foydalanib, benzoin yoki uning efirlari kabi fotosensitiv moddalarni qo'shib davolash mumkin.

To'yinmagan polyester qatronlar ishlab chiqarish Odatda, to'yinmagan polyester qatronlar ishlab chiqarish uchun ommaviy jarayonlar qo'llaniladi. Bu turli xil qatronlar ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan boshlang'ich materiallarning xilma-xilligi bilan bog'liq, chunki jarayonning chastotasi boshqa qatronlar ishlab chiqarishga tez va oson o'tish imkonini beradi. Uzluksiz jarayonlar odatda umumiy maqsadli qatronlarni keng miqyosda ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Uskunalar uchun afzal qilingan qurilish materiali polimer qatronlari va polyester qatronlar ishlab chiqarishda ishlatiladigan boshqa reagentlarga kimyoviy chidamliligi tufayli korroziyaga chidamli po'latdir.

Temir va mis ionlari poliester qatronlarining erkin radikal polimerizatsiyasini inhibe qilganligi sababli, bu materiallar reaktorlar ishlab chiqarish uchun ishlatilmaydi. Xom ashyo sifatida halogen o'z ichiga olgan materiallardan foydalanilganda, shisha qoplamali reaktorlarga afzallik beriladi.

Odatda, glikol reaktorga yuklanadi, so'ngra ftal va malein angidridlari qo'shiladi. Odatda bug'lanish va nojo'ya reaktsiyalar natijasida yuzaga keladigan yo'qotishlarni qoplash uchun glikolning 5 dan 10% gacha ortiqcha miqdori ishlatiladi. Aralashtirish va isitishdan oldin reaktordagi havo inert gaz bilan almashtiriladi. Reaksiyaning birinchi bosqichi - "yarim efir" hosil bo'lishi - nisbatan past haroratda o'z-o'zidan sodir bo'ladi, shundan so'ng efir hosil bo'lishini yakunlash uchun reaktsiya massasi qizdiriladi. Kondensatsiya reaktsiyasi paytida hosil bo'lgan suvni olib tashlash uchun reaktor orqali inert gazning oqim tezligini oshirish mumkin. Reaktorga qaytarilgan glikoldan suvni to'liqroq olib tashlash uchun ko'pincha bug 'bilan isitiladigan issiqlik almashtirgich ishlatiladi.

Esterifikatsiyaning oxirgi bosqichida reaksiya massasining harorati 190 - 220 ° C gacha ko'tariladi. Yuqori harorat maleatlarning fumaratlarga izomerlanishiga yordam beradi, lekin shu bilan birga qo'sh bog'lanishlarda yon reaktsiyalarni keltirib chiqaradi. Fumaratning nisbati maksimal darajaga yetadigan optimal harorat mavjud. Umumiy maqsadli qatronlar uchun bu 210 ° C da sodir bo'ladi.

Esterifikatsiya darajasini nazorat qilish uchun reaksiya massasining kislotaligi va yopishqoqligi aniqlanadi va kerakli qiymatlarga erishilgandan so'ng, polyester oxirgi reaktorga pompalanadi.

Ushbu reaktor allaqachon kerakli miqdordagi stirolni o'z ichiga oladi va poliester alkid qatroni u kirib borishi bilan eriydi. Issiq alkid qatroni stirol bilan aloqa qilganda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan har qanday polimerizatsiya jarayonlarini bartaraf etish uchun ushbu bosqichda reaktsiya massasiga qo'shimcha ravishda inhibitor qo'shilishi mumkin. Ba'zida kerakli haroratni saqlab turish uchun reaktsiya massasini sovutish kerak. Jarayon tugagandan so'ng, reaksiya massasining xususiyatlari texnik talablarga muvofiqligi tekshiriladi. To'liq ishlab chiqarish tsikli 10 - 20 soat davom etadi Polyester qatronlarini ishlab chiqarish uchun tavsiflangan usul ko'pincha eritish jarayoni sifatida amalga oshiriladi. Reagent eritmasi konversiya kerakli darajaga yetguncha isitiladi. Yana bir usulda esterlanish jarayonida ajralib chiqqan suvni azeotrop holida olib tashlash uchun oz miqdorda erituvchi (toluol yoki ksilen) ishlatiladi.

Erituvchi umumiy reaktsiya massasining 8% dan ko'p bo'lmagan qismini tashkil qiladi; u dekantatsiya yo'li bilan suvdan ajratiladi va reaktorga qaytariladi. Esterifikatsiya jarayoni tugagandan so'ng, qolgan erituvchi reaktsiya aralashmasidan, avval atmosfera bosimida, so'ngra vakuum ostida uni butunlay olib tashlash uchun distillanadi. Esterifikatsiya paytida ba'zi nojo'ya reaktsiyalar paydo bo'lishi mumkin. Masalan, glikolning gidroksil guruhi maleik yoki fumarik qismning qo'sh bog'lanishiga qo'shilib, tarmoqlangan polimer hosil qilishi mumkin. To'yinmagan polimerning qo'sh bog'larining taxminan 10-15% nojo'ya reaktsiyalarda iste'mol qilinishi aniqlandi.

To'yinmagan poliester qatronlarini ishlab chiqarishning eng oddiy uzluksiz jarayoni malein va ftalik angidridlar aralashmasining propilen oksidi bilan reaksiyasidir.

Ushbu zanjir reaktsiyasini boshlash uchun oz miqdorda glikol talab qilinadi. Angidridlar va epoksi guruhlar o'rtasidagi reaktsiya nisbatan past haroratlarda sodir bo'lganligi sababli, maleat qo'sh aloqalari faolroq trans konfiguratsiyasiga izomerlanmaydi. Stirol bilan keyingi o'zaro ta'sir qilish uchun zarur bo'lgan ushbu izomerizatsiyani amalga oshirish uchun hosil bo'lgan polimer qo'shimcha isitishga duchor bo'lishi kerak.

Angidridlar va glikollardan poliester qatronini doimiy ravishda ishlab chiqarish, shuningdek, turli xil haroratlarda reaktorlar orqali qatronni ketma-ket pompalaydigan bir qator isitiladigan aralashtirilgan tank reaktorlarida ham amalga oshirilishi mumkin.

To'yinmagan poliester qatronlarini mustahkamlash To'yinmagan poliester qatronlar erkin radikallar manbai bo'lib xizmat qiluvchi va polimerizatsiya zanjiri reaktsiyasini boshlaydigan tashabbuskorlarni kiritish orqali davolanadi.

Erkin radikallar peroksidlar yoki boshqa beqaror birikmalardan, masalan, azo birikmalaridan hosil bo'lishi mumkin. Ushbu birikmalar qizdirilganda yoki ultrabinafsha yoki boshqa yuqori energiyali nurlanish ta'sirida radikal bo'laklarga bo'linishi mumkin. Odatda, poliester qatroni asosan erkin radikallarni tozalash vositasi bo'lgan inhibitorni o'z ichiga oladi. Initsiatorlarning kiritilishi bilan polimerizatsiya reaktsiyasi faqat ingibitorlarning ta'sirini bartaraf etgandan keyin boshlanadi. Ushbu induksiya davri tashabbuskor o'z ichiga olgan qatronni mustahkamlovchi vosita bilan mexanik ravishda aralashtirish va polimerizatsiya reaktsiyasi boshlanishidan oldin qattiqlash uchun kerakli shaklga joylashtirish imkonini beradi. Yaxshi polimerizatsiya ingibitorlari gidroxinon va uning hosilalari, shuningdek, to'rtlamchi ammoniy galogenidlaridir.

Ko'pgina peroksid tashabbuskorlari polimer massasiga kirganda nisbatan sekin parchalanadi. Ularning parchalanish tezligini oshirish uchun aktivatorlar (promotorlar) qo'llaniladi. Aslida, aktivatorlar tashabbuskorlar uchun katalizatorlardir.

Har ikkala tashabbuskor ham, faollashtiruvchi ham reaktiv birikmalar bo'lib, ularning zo'ravon o'zaro ta'siri yonish yoki hatto portlash bilan birga keladi. Ushbu birikmalar qatronga alohida qo'shilishi kerak, ikkinchisini qo'shishdan oldin birinchisi to'liq eriganligiga ishonch hosil qiling. Ko'pgina qatronlar oldindan qo'shilgan aktivatorni o'z ichiga oladi.

Polyester qatronining qattiqlashuvi inhibitor, tashabbuskor va faollashtiruvchi ta'sirlar o'rtasidagi bog'liqlik bilan belgilanadi.

Etilen uglerod atomidagi o'rinbosarlar qo'sh bog'ning reaktivligiga ikki xil ta'sir ko'rsatishi mumkin. Fazoviy ta'sir katta hajmli guruhlar qo'sh bog'lanishni himoya qilishi va ikkinchi reaksiyaga kirishuvchi guruhning hujum uchun qulay pozitsiyani egallash qobiliyatini kamaytirishi va shu bilan butun birikmaning reaktivligini kamaytirishi bilan bog'liq. Polarlik o'rnini bosuvchi guruhning elektronlarni jalb qilish yoki berish qobiliyati bilan belgilanadi. Elektron beruvchi guruhlar (metil, fenil va galogen kabi) qo'sh bog'lanishni elektronegativ qiladi. Bu ularning stirol, vinil toluol va xlorli stirolda namoyon bo'ladigan ta'siri.

Elektron tortib oluvchi guruhlar (masalan, vinil yoki karbonil) qo'sh bog'lanishni elektropozitiv qiladi. Bu polyester qatronlar zanjirlarida fumarik kislota qismlarida sodir bo'ladi. Alkid qatronining stirol va fumarik qismlarida qo'sh bog'lanishning qarama-qarshi qutbliligi ularning o'zaro ta'sirini va poliester qatronlarining qattiqlashishiga yordam beradi. To'yinmagan poliesterning uzun polimer zanjirlariga qaraganda harakatchanroq bo'lgan monomerik stirol gomopolimerlanishi mumkin. Stirol va poliester qo'sh bog'lanishlarining molyar nisbati 2:1 optimal ekanligi eksperimental ravishda aniqlandi.

Tashabbuschilar va faollashtiruvchilar

Polyester qatronlar ishlab chiqarishda foydalanish uchun turli xil tashabbuskor-inhibitor-aktivator tizimlari mavjud. Masalan, kobalt naftenat yoki kobalt oktoat kabi faollashtiruvchi vosita bilan birgalikda metil etil keton peroksid kabi faol peroksid tashabbuskoridan foydalanganda umumiy maqsadli gidrokinonli qatronlar juda tez shifo topishi mumkin. Boshqa holatda, polyester qatronini davolash uchun ancha barqaror tashabbuskor kiritiladi: tert-butil perbenzoat. Bu polyester tarkibini kaltsiy karbonat va ezilgan shisha tola bilan to'ldirish imkonini beradi. Ushbu qo'zg'atuvchi o'z ichiga olgan va mog'orlangan birikma xona haroratida oylar davomida barqaror bo'ladi, lekin 140 - 160 ° C haroratda issiq presslash orqali bir daqiqa ichida davolanishi mumkin.

Tegishli tashabbuskorni tanlash va uning miqdori qatron turiga va uning qotib qolish haroratiga, butun jarayon uchun zarur bo'lgan vaqtga va jelleşme vaqtiga bog'liq. Mavjud tashabbuskorlarning hech biri odatda barcha kerakli talablarni o'z-o'zidan qondira olmaganligi sababli, yaxshi natijalarga erishish uchun tashabbuskorlar va faollashtiruvchilar bilan tashabbuskorlarning turli kombinatsiyalaridan foydalaniladi.

Polyester qatronlarini termal davolaganda, eng ko'p ishlatiladigan qo'zg'atuvchi benzoil peroksiddir (BP), bu juda samarali va ishlatish uchun qulay. Stirolda oson eriydi, faolligini yo'qotmasdan uzoq vaqt saqlanishi mumkin, xona haroratida barqaror va yuqori haroratda oson parchalanadi. Bundan tashqari, BP yuqori ekzotermik harorat cho'qqisini keltirib chiqaradi, bu esa qatronning to'liq davolanishiga yordam beradi. Qatronga kiritilgan BP miqdori qatron turiga va ishlatiladigan monomerga qarab 0,5 dan 2% gacha. BP ni pasta shaklida qo'llashda (odatda 50% trikresilfosfat bilan aralashtiriladi), kiritilgan tashabbuskor miqdori biroz oshadi (~ 1 - 3%).

Ba'zan polimerizatsiya jarayonida hosil bo'lgan issiqlik tarqalib ketishi uchun qatronlarni qo'llash jarayonini boshidan oxirigacha past haroratlarda o'tkazish maqsadga muvofiqdir (hatto kerak). Bu issiqlikdan foydalanish qiyin bo'lgan laminatlarni nam kalıplamada ayniqsa muhimdir. Bunday hollarda metil etil keton peroksid (MEK) odatda tashabbuskor sifatida ishlatiladi. PMEC dan foydalanish qatronning xona haroratida to‘liq qotib qolishiga olib kelmasa ham, faollashtiruvchi (masalan, kobalt naftenat) qo‘shilishi natijasida qisqa vaqt ichida gellanish va qatronning deyarli to‘liq qotib qolishiga olib keladi.

MAVZU 3. DIESTERLAR ASOSLANGAN SATIRONLAR

VINILKARBOKSIL KISLOTALAR

50-yillarning oxiridan boshlab turli xil DVClar laboratoriya miqdorida ishlab chiqarilgan bo'lsa-da, bu qatronlarni sanoat ishlab chiqarish faqat 1965 yilda Shell Chemical tomonidan "epokril qatronlar" brendi ostida yo'lga qo'yilgan. Ushbu qatronlar epoksi metakrilatlar sifatida aniqlandi va eng yaxshi (o'sha paytda) poliester qatronlaridan ustun bo'lgan mukammal kimyoviy qarshilikka ega edi.

1966 yilda Dow Chemical kompaniyasi vinilkarboksilik kislotalarning diesteri bo'lgan Derakan qatronini, shuningdek, qoplama uchun mo'ljallangan bir qator shunga o'xshash qatronlarni chiqardi. 1977 yilda Interplastic va Reichhold Chemical kompaniyalari Koretsin va Corrolit nomlari ostida DVK ishlab chiqarishni boshladilar.

mos ravishda.

Qatronlar xususiyatlari

Qatronlar sof shaklda (ya'ni suyultiruvchisiz) yoki boshqa ingredientlar bilan aralashmasida ishlatilishi mumkin. Ikkinchi holda, qatron tarkibida reaktiv vinil o'z ichiga olgan komonomer (stirol, viniltoluol, tri-metilolpropan triakrilat) yoki reaktiv bo'lmagan "suyultiruvchi" (metil etil keton, toluol) bo'lishi mumkin. Odatda, metakril kislotali ester qatronlari stirolni o'z ichiga oladi va kimyoviy jihatdan chidamli shisha tolali mustahkamlangan plastmassalar (GFRP) ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Akril kislotaning qatronlari - hosilalari - suyultirilmagan holda etkazib beriladi va tegishli koreagentlar to'g'ridan-to'g'ri UV nurlanishi ta'sirida qotib qolgan qoplamalar va bosma siyohlarni ishlab chiqarish jarayonida kiritiladi.

DVC ning jismoniy xususiyatlari va qo'llanilishi oxirgi guruhlarning turiga (metakril yoki akril), koreagentlarning miqdori va turiga, shuningdek, qatronlarning asosiy zanjirini tashkil etuvchi bloklarning tabiati va molekulyar og'irligiga bog'liq. makromolekulalar. Qattiqlashuv natijasida DVKM-II ni o'z ichiga olgan stirol kislotalar, asoslar va erituvchilarga yuqori qarshilikka ega bo'ladi. Akril kislota hosilalari metakril kislota hosilalari bilan solishtirganda gidrolizga ko'proq sezgir va shuning uchun ular odatda kimyoviy chidamli materiallar ishlab chiqarishda ishlatilmaydi. Ularning yuqori reaktivligi tufayli, bu qatronlar radiatsiya yordamida yaxshilanadi.

Suyultirilmagan DVC qattiq yoki mumsimon moddalardir. Shuning uchun, qayta ishlash uchun zarur bo'lgan yopishqoqlikni ta'minlash va ularning reaktivligini oshirish uchun kompozitsiyaga ham reaktiv, ham inert erituvchilar kiritiladi.

DVC makromolekulalarining asosiy qismi turli molekulyar og'irlikdagi epoksi oligomerik bloklardan iborat. Bunday bloklarning molekulyar og'irligi qanchalik yuqori bo'lsa, qatronning mustahkamligi va elastikligi shunchalik yuqori bo'ladi, lekin uning issiqlikka chidamliligi va erituvchilarga chidamliligi shunchalik past bo'ladi.

Polyesterlar bilan solishtirganda, DVClar ester guruhlari va vinil bo'laklarining kamroq tarkibi bilan ajralib turadi. Bu esa, bu qatronlarning gidrolizga chidamliligi oshishiga, shuningdek, ekzotermaning eng yuqori haroratining pasayishiga olib keladi. Qatronning qattiqlashishi paytida qatronning qisqarishi kamayadi. Polyesterlar singari, DVClar ham cheklangan saqlash muddatiga ega, bu qatron ishlab chiqarish jarayonida polimerizatsiya inhibitörlerini (erkin radikallarni tozalash) joriy etish orqali ta'minlanadi.

Qatronlar ishlab chiqarish

DVC metakril yoki akril kislotalarni oligomerik epoksi qatroni bilan reaksiyaga kiritish orqali olinadi. Epoksidga kislota qo'shilishi (esterifikatsiya) reaktsiyasi ekzotermikdir. Ushbu reaksiya natijasida oligomerik blokda erkin gidroksil guruhlari hosil bo'ladi, ammo qo'shimcha mahsulotlar hosil bo'lmaydi (masalan, poliesterifikatsiya paytida, suv hosil bo'lganda). Reaksiya tugagandan so'ng yoki u davom etayotganda, reaktsiya aralashmasiga mos erituvchilar yoki polimerizatsiya inhibitörleri qo'shiladi.

DVK ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan epoksi qatronlar bisfenol A (umumiy maqsadli va issiqlikka chidamli DVK olinadi), fenol-novolak bo'laklari (issiqlikka chidamli DVK), shuningdek bisfenolning tetrabromo hosilasi asosida bo'lishi mumkin. A (olovga chidamli DVK). Uchlarida akril guruhlari bo'lgan DVClarni tayyorlashda, odatda, asosiy zanjir polimeri sifatida bisfenol A asosidagi oligomerik epoksi bloklari ishlatiladi.

Davolanish

DVC, to'yinmagan polyester qatronlar kabi, molekulalararo o'zaro bog'lanishlarni hosil qilish uchun qattiqlashganda reaksiyaga kirishadigan qo'sh bog'larni o'z ichiga oladi. Bu jarayon kimyoviy, termal yoki radiatsiyaviy o'zgarishlar natijasida hosil bo'lgan erkin radikallar ishtirokida sodir bo'ladi. Erkin radikal mexanizm orqali sodir bo'ladigan davolash jarayoni boshlang'ich (induksiya davri), o'sish va zanjirni tugatish bosqichlarini o'z ichiga oladi. Initiatsiya - bu jarayonning tezlikni cheklovchi bosqichi bo'lib, unda tashabbuskor polimerizatsiya inhibitörlerinin ta'sirini bostiradi. Bu makromolekulyarlarning bir qismi bo'lgan vinil efir va uning asosiy agentining qo'sh bog'lari orqali sodir bo'ladigan reaktsiyaga olib keladi.

Kalıplama Volumetrik qoliplash yoki plastmassa plastmassa uchun DVC asosidagi yarim tayyor mahsulotlar (prepreglar) quvurlar, maishiy texnika korpuslari, pervaneler, nasoslar va avtomobil qismlari uchun armaturalarni to'g'ridan-to'g'ri presslash uchun ishlatiladi. Odatda, bu prepreglar taxminan teng og'irlikdagi qatronlar, ezilgan shisha tolali va plomba moddalarini o'z ichiga oladi. Shuningdek, ular quyidagilarni o'z ichiga oladi: "yashirin" tashabbuskor, pigmentlar, yopishqoqqa qarshi moylash va qalinlashtiruvchi moddalar.

4-MAVZU. POLIBUTADYEN SHIRONLARI

Polibutadien qatronlari taxminan 1955 yilda ishlab chiqarilgan va Ingey laboratoriyalarida Buton tipidagi birikmalarda ishlatilgan. Ushbu birikmalarda ishlatiladigan qatronlar ko'p miqdorda suyuq 1,2-polibutadien, ba'zi stirol-butadien sopolimerlari va bu ikki qatronning qo'shimchalaridan iborat edi. O'shandan beri shunga o'xshash mahsulotlar Richardson va Lithium tomonidan ishlab chiqarilgan. 1968 yilda “Gistil” brendi ostida makromolekulalar uchida qoʻsh bogʻlanish va oz miqdorda izosiyanat guruhlari koʻp boʻlgan polibutadien ishlab chiqarila boshlandi. Unga ma'lum miqdorda peroksid tashabbuskori kiritilgan.

Endi bu qatron Dianachem va Nippon Souda tomonidan Nisso-RV savdo nomi ostida ishlab chiqariladi. Bu qatron molekulyar og'irligi 1000 - 4000 bo'lgan suyuq ataktik polibutadien bo'lib, qo'sh bog'larning taxminan 90% yon zanjirlarda (vinil guruhlari) joylashgan.

Ushbu qatronning uch turi mavjud:

B turi terminal funktsional guruhlarini o'z ichiga olmaydi; G tipidagi gidroksil guruhlari va C tipidagi makromolekulaning ikkala uchida karboksil guruhlari mavjud. Boshqa polibutadien qatronlari endi Colorado Chemical Specialties tomonidan Rikon nomi bilan sotiladi. Dienit qatronlari 1,2- va 1,4-polibuta-dennalar aralashmasi (Dienit PD-702, PD-503) yoki viniltoluol (RM-520, RM-503) yoki stirol kabi koreagent monomerlari bilan aralashmalardir. butadien oligomeri (PDPD-753).

Polibutadien qatronlarining tijorat turlari odatda past molekulyar og'irlikdagi 1,2 va 1,4-polibutadienlarning aralashmasidir. Bu izomerlar polimerlanishda ishtirok etuvchi reaksiya markazining holatida farqlanadi. Qo'sh bog'lar yon zanjirlarda joylashgan 1,2-polibutadien, qo'sh bog'lar asosiy zanjirda joylashgan 1,4-polimerlarga qaraganda ko'proq reaktivdir. Shu sababli, tarkibida 1,2-polibutadien ko'p bo'lgan qatronlar tezroq va osonroq soviydi, 1,4-polimerning sezilarli qismi bo'lgan qatronlar odatda yuqori elastik materiallarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

1,2-polibutadien (PBD) qatronini kompozit materiallarga qulayroq qayta ishlash uchun uni yuqori molekulyar og'irlik va tor molekulyar og'irlik (MM) taqsimlash bilan olish kerak. Turli xil kimyoviy transformatsiyalar paytida qatronning reaktivligini oshirish uchun uning makromolekulasiga terminal funktsional guruhlar (masalan, gidroksil, karboksil yoki izosiyanat) kiritiladi va polibutadien va stirol va viniltoluol kabi reaktiv monomerlarni o'z ichiga olgan aralashmalar tayyorlanadi. Terminal gidroksil guruhlari poliuretanlar bilan, karboksil guruhlari esa epoksi guruhlari bilan reaksiyaga kirishishga imkon beradi. Izosiyanat so'nggi guruhlarini o'z ichiga olgan PBBlar asosan elektr izolyatsion qozon aralashmalarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Vinil guruhlarning yuqori miqdori (85% dan ortiq) bilan polibutadien qatronlari peroksid tashabbuskorlari ishtirokida osonlik bilan davolanadi. Reaktiv so'nggi funktsional guruhlar qatronni davolashdan oldin uning molekulyar og'irligini oshirishga imkon beradi. MM ning oshishi o'zaro bog'lanishdan oldin qatronning suyuqligining pasayishiga olib keladi, bu jelatinlanish va qattiq polimer tuzilmalarining paydo bo'lishiga olib keladi.

Natijada reaktorda qatronni qayta ishlash uchun qulayroq texnologik vaqtga ham erishiladi. Yuqori yopishqoq suyuqliklardan yuqori MVt qattiq moddalargacha bo'lgan turli xil xususiyatlarga ega polimerlarni ishlab chiqarish uchun zanjirning tarqalishi bosqichini (vaqtda) boshqarish mumkin. Zanjirli o'sish qobiliyati polibutadien qatronlarini qoliplash aralashmalari, qoplamalar, yopishtiruvchi moddalar, elektr izolyatsion qozon aralashmalari va termosetting laminatlarini ishlab chiqarishda keng qo'llash uchun asosdir. Quyida sanab o'tilgan polibutadien hosilalari boshqa qatronlar uchun modifikator sifatida ham, maxsus laminatlar ishlab chiqarishda ham qo'llanilishi mumkin.

–  –  –

Qatronlar qattiqlashishi Polibutadienli qatronlarni davolash jarayonining peroksid inisiatorlari yordamida taniqli poliester polimerlarini davolashga o'xshashligi ularni kompozit materiallar texnologiyasi uchun juda foydali qiladi.

Polimer uch bosqichdan o'tadi: past haroratli jelleşme, yuqori haroratda quritish va termal siklizatsiya. Past haroratlarda qatronning molekulyar og'irligi va viskozitesi ortadi.

Bu jelleşme va qattiqlashuvning boshlanishiga olib kelishi mumkin. Yuqori haroratda qattiqlashuv 121 ° C da boshlanadi, vinil guruhlarining qo'sh bog'lanishlarida reaktsiyalar ustunlik qiladi. Jarayonning ushbu bosqichida qattiq mahsulotlar hosil bo'ladi. Termal siklizatsiya ~232 °C haroratda boshlanadi va polimer substratining qolgan to'yinmagan bo'laklari zich o'zaro bog'langan tarmoq hosil qilish uchun reaksiyaga kirishadi.

Quyida odatdagi prepreg ishlov berish ma'lumotlari keltirilgan:

Shakllanish harorati, °C

Bosim, MPa

3,2 mm laminat uchun 77°C da davolash davri, min|

Qattiqlashuvdan keyingi davr....... Yo'q Kimyoviy tuzilish va xossalari Polibutadien qatronlari mukammal elektr xususiyatlariga va kimyoviy qarshilikka ega. Uglevodorod qismining yuqori miqdori va aromatik birliklarning minimal miqdori dielektrik o'tkazuvchanligi va zaiflashuv koeffitsientining past qiymatlari, shuningdek, mukammal kimyoviy qarshilik sababidir. Aromatik fragmentlarning past miqdori yuqori yoy qarshiligini, shuningdek, o'tkazuvchan izlarning shakllanishiga qarshilikni tushuntiradi.

Polibutadien qatronlarining bu xususiyatlari, polietilenning xatti-harakatlariga o'xshash, bu polimerlarning yuqori kuchlanish ostida piroliz paytida uglerod hosil bo'lishiga qarshiligi bilan bog'liq. Poliesterlarni kislotalar va asoslarga nisbatan zaif qiladigan ester aloqalarining yo'qligi hidrofobiklikni, shuningdek, polibutadien qatronlarining kislotalar va ishqorlarga chidamliligini tushuntiradi.

PBD-ga asoslangan CM-larning qo'llanilishi Ajoyib elektr xususiyatlari va kimyoviy qarshilikning noyob kombinatsiyasi tufayli PBD-ga asoslangan CM-lar havodagi radar antenna radomlarini loyihalashda muvaffaqiyatli qo'llanilgan. K-diapazonidan (10,9 - 36,0 GGts) oshib ketadigan chastota diapazonida ishlash uchun mustahkamlangan epoksi shisha tolali plastmassalardan foydalanilgan, ular yuqori dielektrik o'tkazuvchanlik qiymatlari (4,5 - 5,0) tufayli bu maqsadga etarli darajada javob bermaydi.

Agar radom devorining qalinligi, quyidagi tenglamadan kelib chiqqan holda, dielektrik o'tkazuvchanlik va ish to'lqin uzunligining funktsiyasi ekanligini hisobga olsak, bu aniq bo'ladi:

n 0 D=, 2(sin 2) 0,5 bu yerda d - antenna radomining devor qalinligi; n - butun 0 (nozik devor uchun n = 0; qalinligi yarim to'lqin uzunligiga teng bo'lgan devor uchun n - 1); 0 - bo'sh joydagi to'lqin uzunligi; - dielektrik doimiyligi; - tushish burchagi.

Radom devorining qalinligi samarali to'lqin uzunligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'lishi kerak, lekin dielektrik o'tkazuvchanligiga teskari proportsional bo'lishi kerakligi sababli, chastotani bir vaqtning o'zida oshirish va yuqori dielektrik doimiy kompozit materialdan foydalanish kombinatsiyasi uzunroq to'lqin uzunliklaridan foydalanganda devor qalinligining mos kelmasligi muammosini keltirib chiqaradi.

Shubhasiz, agar to'lqin uzunligi bir vaqtning o'zida kamaysa va materialning dielektrik o'tkazuvchanligi oshsa, u holda radom devorlarining qalinligini kamaytirish mumkin bo'ladi. Shu bilan birga, yupqa devorlardan foydalanish zarba etishmovchiligi muammosini keltirib chiqaradi, bu nozik qatlamli tuzilmalarning qattiq sirt eroziyasi bilan tezlashishi mumkin.

Yuqori dielektrik xususiyatlarga ega bo'lgan materiallardan foydalanishda yuzaga keladigan yana bir muammo - bu radom devori qalinligidagi mumkin bo'lgan o'zgarishlar, bu esa ishlab chiqarish xarajatlarining oshishiga yoki aniq "elektr" qalinligini ta'minlash uchun qo'shimcha materiallardan foydalanishga olib keladi. Samolyotlar va kemalarda antennalardan foydalanilganda, radomlar ishlab chiqarilgan CM-larga qo'shimcha talablar qo'yiladi: ular keng harorat oralig'ida va yuqori namlik sharoitida barqaror xususiyatlarga ega bo'lishi kerak. Yuqori ish chastotalari va qiyin atrof-muhit sharoitlari bilan bog'liq qattiq materiallar talablari an'anaviy kompozit materiallar yordamida osonlikcha bajarilmaydi. Biroq, bu talablar polibutadienlarga asoslangan materiallardan foydalanganda to'liqroq amalga oshirilishi mumkin.

Prepreglarni tayyorlashda qatronlar peroksid tashabbuskori ishtirokida davolanadi. Ushbu CM ning mukammal qayta ishlanishiga va 177 ° C haroratda 2 soat ichida bir bosqichda tugallanadigan qattiqlashuv qulayligiga qaramasdan, ko'ndalang yo'nalishdagi past mexanik xususiyatlar strukturaviy material sifatida foydalanishni cheklaydi. Bu kamchilik molekulalararo o'zaro bog'lanishlarning yuqori zichligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin, bu nafaqat mo'rtlikka, balki bog'lovchining uglerod tolalariga past yopishishiga ham olib keladi.

Strukturaviy maqsadlar uchun polibutadienli laminatlarni ishlab chiqarishda turli xil mustahkamlovchi tolalar qo'llaniladi: shisha, kvarts va aramid ("Kevlar-49"). Radar antennasi radomlarini ishlab chiqarish uchun 60% hajmli Kevlar-49 tolasi bilan mustahkamlangan kompozitlar mos keladi. Materialning ba'zi mexanik xususiyatlarini yaxshilash uchun, ayniqsa, ko'ndalang yo'nalishda va interlaminar kesishda valentlik kuchini yaxshilash uchun Kevlar-49 tolasining yopishqoq xususiyatlarini va namlanuvchanligini yaxshilash kerak.

Radar antennasi radomlarini ishlab chiqarish uchun ushbu materiallardan foydalanishda qo'shimcha talab namlikning past singishi hisoblanadi.

Saqlash Polibutadien qatronlari, heptan yoki toluol kabi uchuvchi, yonuvchan organik erituvchilardan foydalanish bilan bog'liq an'anaviy saqlash sharoitlariga nisbatan hech qanday maxsus saqlash sharoitlarini talab qilmaydi. 10 hafta davomida 0, 20 yoki 35 ° C haroratda saqlanganda, eritmaning yopishqoqligi yoki ajralishida sezilarli o'zgarish bo'lmaydi. Biroq, eritmaning jelga moyilligi tufayli 35 ° C dan yuqori haroratlarda uzoqroq saqlashdan qochish kerak.

Epoksi qatronlar quyidagi sabablarga ko'ra ko'p sonli tolali kompozitlar uchun eng yaxshi bog'lovchilardan biri hisoblanadi:

Ko'p sonli plomba moddalariga, mustahkamlovchi komponentlarga va substratlarga yaxshi yopishish;

Turli xil texnologik talablarni qondiradigan, qattiqlashgandan so'ng, xususiyatlarning keng kombinatsiyasiga ega bo'lgan materiallarni olish imkonini beruvchi mavjud epoksi qatronlar va qattiqlashtiruvchi moddalarning xilma-xilligi;

Kimyoviy ishlov berish jarayonida suv yoki har qanday uchuvchi moddalarning chiqarilmasligi va quritish paytida ozgina qisqarish hodisalari;

Kimyoviy qarshilik va yaxshi elektr izolyatsiyasi xususiyatlari.

Epoksi biriktiruvchi moddalarning asosiy komponenti oxirgi birliklarda (epoksi qatronlar) epoksi guruhlari bilan oligomerik mahsulotlarning aralashmasidir.

Ular tomonidan qabul qilinadi:

CH2-CH-CH2Cl + HO-R-OH CH2-CH-CH2-O-R-(-O-CH2-CH(OH)-CH2- diglitsid oksiesterlarni hosil qilish uchun epixlorgidrinning ikki atomli (kamroq, koʻp atomli) spirtlar yoki fenollar bilan oʻzaro taʼsiri. O- RO O)-O-CH2-CH-CH2 \/ O yoki CH2-CH-CH2Cl + H2N-C6H4-NH2 \/ O yoki CH2-CH-CH2Cl + HO-C6H4-C(CH3)2-C6H4- OH bisfenol A \/ O Eng keng tarqalgan qatronlar epiklorogidrin va difenilolpropandan (bisfenol A) (ED tipidagi qatronlar) yoki epiklorogidrin va metilolfenollarning polikondensatsiya mahsulotlaridan (EP, EN epoksifenol qatronlari) olingan qatronlardir. So'nggi paytlarda epiklorogidrin va anilin (EA qatroni), diaminodifenilmetan (EMDA) dan qatronlar ishlatilgan.

Ilova Epoksi qatronlar turli kompozitsion materiallar va strukturaviy qismlarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Ular, shuningdek, yopishtiruvchi va yopishtiruvchi aralashmalar, press kukunlari va yopishtiruvchi moddalar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Epoksi qatronlar kislotalarga, ishqorlarga va namlikka juda chidamli, yuqori haroratlarda qizdirilganda deformatsiyalanmaydi, past qisqarish va yuqori hajmli qarshilikka ega. Epoksi qatronlar nafaqat materiallarni atrof-muhit ta'siridan himoya qilish uchun, balki qismlarni yopishtiruvchi biriktirish uchun ham ishlatilishi mumkin. Elektron sanoatida, masalan, epoksi qatronlar payvandlangan modullarni o'rash, transformator va motor o'rashlarini to'ldirish va elektr kabellaridagi bo'g'inlarni muhrlash uchun ishlatiladi.

Ikkinchi jahon urushidan beri epoksi qatronlar asbob-uskunalar tayyorlash uchun ishlatilgan (masalan, lavhalarni shtamplashda ishlatiladigan qoliplar yoki qismlarni ishlab chiqarishda naqshlar). Zarrachalar yoki tolalar ko'rinishidagi mustahkamlovchi plomba moddalari qatronga osongina kiritiladi, uning narxini pasaytiradi va o'lchov barqarorligini oshiradi. Metalllarni epoksi qatronlar bilan almashtirish imkoniyati ikkita omilga bog'liq: ishlab chiqarishdagi iqtisodiy samaradorlik va modifikatsiyaning tezligi (katta moddiy xarajatlarsiz). Bundan tashqari, bu qatronlar o'zlarining shakli va o'lchamlarini yaxshi saqlaydi, yuqori mexanik xususiyatlarga ega va past siqilishga ega, bu ularni qattiq bardoshliklarga ega qismlarni ishlab chiqarish uchun ishlatishga imkon beradi.

Kalıplama Epoksi qoliplash aralashmalari (kukun, qisman qotib qolgan qatronlar va qizdirilganda oqadigan qattiqlashtiruvchi aralashmalar) barcha turdagi strukturaviy qismlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Plomba moddalari va mustahkamlovchi moddalar epoksi qatronlar tarkibiga osongina qo'shiladi, bu esa qoliplovchi birikma hosil qiladi. Epoksi qatronlar past siqilish, plomba moddalar va mustahkamlovchi moddalarga yaxshi yopishish, kimyoviy barqarorlik va yaxshi reologik xususiyatlarni ta'minlaydi.

Bog'lanish Ma'lum bo'lgan barcha polimerik materiallardan epoksi qatronlar eng katta yopishtiruvchi kuchga ega. Ular minimal qisqarishni ta'minlagan holda turli xil substratlarni emdirish uchun ishlatiladi. Shuning uchun, bu qatronlar ko'plab o'xshash bo'lmagan materiallarni birlashtirish uchun ishlatilishi mumkin. Bundan tashqari, ular turli xil haroratlarda va turli tezliklarda davolanishi mumkin, bu esa yopishtiruvchi moddalarni sanoat ishlab chiqarish uchun juda muhimdir.

Elyaf yaralari va laminatlari bilan CM tayyorlash Epoksi qatroni yoki bog'lovchining eng muhim qo'llanilishidan biri bu struktura qismlarini ishlab chiqarish uchun laminat va tolali o'ralgan kompozitlarni tayyorlashdir. Bunday qismlar sanoatning turli sohalarida, jumladan, samolyotsozlik, kosmik va harbiy texnologiyalarda qo'llaniladi. Laminatlar elektron sanoatda bosilgan elektron platalarni ishlab chiqarish uchun ham qo'llaniladi. Kimyo va neft-kimyo sanoatida epoksi kompozitlardan tayyorlangan idishlar va quvurlar keng qo'llaniladi.

Epoksi qatronlar turli jarayonlarda qo'llanilishi mumkin: ho'l tolali o'rash yoki "ho'l" laminatsiya, quruq o'rash yoki tolalar iplarini, matolarni yoki lentani (prepreglar shaklida) oldindan singdirilgan qatlamlash. Umuman olganda, epoksi qatronlar boshqa qatronlarga qaraganda qimmatroq, ammo ularning mukammal ishlash xususiyatlari ko'pincha uzoq muddatda ulardan foydalanishni yanada foydali qiladi.

Qatronlar aminlar bilan qattiqlashishi Epoksi oligomerlarning katta qismi yopishqoq suyuqliklar yoki past eriydigan qattiq moddalar bo'lib, ketonlar, efirlar va toluolda yaxshi eriydi.

Epoksi oligomer sertleştiriciler ta'sir mexanizmiga ko'ra ikkita katta guruhga bo'linadi:

O'zaro bog'lovchi sertleştiriciler epoksi oligomerning funktsional guruhlari bilan kimyoviy o'zaro ta'sir qiluvchi funktsional guruhlarni o'z ichiga oladi;

Katalitik sertleştiriciler epoksi guruhlarining polimerizatsiyasi orqali fazoviy tarmoq strukturasini shakllantirishga olib keladi.

Oʻzaro bogʻlovchi qattiqlashtiruvchi moddalar molekulalarida aminokislotalar, karboksil, angidrid, izosiyanat, gidroksil va boshqa guruhlar mavjud.

Amin tipidagi sertleştiriciler 0-150 °C ish harorati oralig'ida qattiqlash uchun ishlatiladi. Alifatik aminlar sifatida 20 °C haroratda ham yuqori faollikka ega bo'lgan n = 1-4 bo'lgan umumiy formulali H2N(CH2CH2NH),CH2CH2NH2 bo'lgan 1,6-geksametilendiamin va polietilenpoliaminlar keng qo'llaniladi.

Aromatik aminlar sifatida M-fenilendiamin, 4,4"-diaminodifenilmetan va 4,4"-diaminodifenilsulfon ishlatiladi. Aromatik aminlar alifatik aminlarga qaraganda kamroq faoldir va 150 ° C va undan yuqori haroratlarda qattiqlashadi.

Disiyandiamin amin tipidagi qattiqlashtiruvchi sifatida keng qo'llaniladi.

Disiyandiamin xona haroratida epoksi oligomerlar bilan deyarli reaksiyaga kirishmaydi, lekin ularni yuqori haroratlarda (150 °C va undan yuqori) tezda davolaydi.

Epoksi qatronini to'liq o'zaro bog'lash uchun qattiqlashtiruvchining aminokislotalaridagi vodorod atomlari soni va qatrondagi epoksi guruhlar soni o'rtasidagi nisbat 1: 1 bo'lishi kerak. Alifatik aminlar va epoksi guruhlar o'rtasidagi reaktsiya xona haroratida sodir bo'ladi. Qattiq aromatik aminlarni ishlatganda, isitish kerak. Uglerod va azot atomlari orasidagi qatron aminlar bilan "o'zaro bog'langan" bo'lganda yuzaga keladigan kimyoviy bog'lanish ko'pchilik noorganik kislotalar va ishqorlarning ta'siriga chidamli. Biroq, bu bog'lanish organik kislotalarning ta'siriga boshqa sinflarning qattiqlashtiruvchi moddalari tomonidan hosil qilingan molekulalararo bog'larga qaraganda kamroq barqaror bo'lib chiqadi. Bunga qo'shimcha ravishda, "amin bilan qoplangan" epoksi qatronlarining elektr izolyatsiyalash xususiyatlari boshqa qattiqlashtiruvchi moddalar kabi yaxshi emas. Buning sababi shifo jarayonida hosil bo'lgan gidroksil guruhlarining polaritesi bo'lishi mumkin.

Izosiyanat sertleştiricileri hatto sovuqda ham (=20 ° C) epoksi oligomerlarning gidroksil guruhlari bilan oson reaksiyaga kirishadi. Yuqori qattiqlashuv haroratida (180-200 ° C) izosiyanat guruhi epoksi guruhi bilan reaksiyaga kirishib, oksazolidon halqasini hosil qilishi mumkin. Amaldagi izosiyanatlar 2,4- va 2,6-toluilen diizosiyanatlar, geksametilen diizosiyanatlar va ular asosida terminal izosiyanat guruhlari bo'lgan prepolimerlardir.

Epoksi oligomerlarini davolash uchun novolak va rezol tipidagi fenol-formaldegid oligomerlari keng qo'llaniladi. Novolaks epoksi oligomerlarini fenolik gidroksillarni epoksi guruhlari bilan 150-180 ° C haroratda va katalizatorlar (uchlamchi aminlar) ishtirokida 80 ° C da ta'sir qilish orqali davolaydi. Rezollar holatida rezollarning gidroksimetil guruhlari epoksi oligomerlarning ikkilamchi OH guruhlari bilan reaksiyaga kirishadi va qo'shimcha ravishda epoksi oligomerlarning aromatik halqalarini alkillashi mumkin.

Katalitik sertleştiriciler epoksi guruhlarining polimerizatsiyasini katyonik va anion mexanizmlar bilan katalizlaydi.

Kationik polimerlanish Lyuis kislotalari - BF3, BF30(C2H5)2, SnCl4 va boshqalar tomonidan boshlanadi.

Anion polimerizatsiyasi ishqoriy metallar gidroksidlari va alkogolatlar, shuningdek, trietanolamin va 2,4,6-tris(dimetilaminometil)fenol kabi uchinchi darajali aminlar tomonidan boshlanadi.

Anion polimerizatsiyasida uchinchi darajali aminlar ishtirokida faol joy amin, epoksi markaz va O OH sxemasi bo'yicha spirtning qo'shilishi natijasida hosil bo'ladi. So'nggi paytlarda imidazollar (xususan, 2-etil-4-metilimidazol) polimerlarga issiqlikka chidamlilikni oshiradigan Lyuis asosli sertleştiriciler sifatida muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda. Biroq, ular ba'zi odamlarda terining tirnash xususiyati keltirib chiqarishi mumkin va shuning uchun ehtiyotkorlik bilan ishlashni talab qiladi.

Qatronlarni kislotali angidridlar bilan quritish, masalan, ftalik, malein, shuningdek, trimellitik (PMA) va benzofenonetetrakarboksilik kislota angidrid (ABTC) kabi siklik aldegidlar kislotali qattiqlashtiruvchi moddalar sifatida ishlatiladi karboksilik kislota angidridlari 120- 180 ° S da amalga oshiriladi.

Ushbu qattiqlashtiruvchi moddalarni saqlash havodagi namlik ta'sirida ularning parchalanishini oldini olish uchun alohida e'tibor talab qiladi. To'liq davolanishni ta'minlash uchun reaktsiya isitish bilan amalga oshiriladi. Ko'pincha qattiqlashuv jarayonini tezlashtirish uchun oz miqdorda tezlatgich qo'shiladi, bu juda sekin. 200 ° C dan yuqori qizdirilganda qatronlar bilan reaksiyaga kirishadigan angidrid sertleştiriciler ham mavjud. Kislota angidridlari epoksi qatronlar bilan reaksiyaga kirishib, efirlarni hosil qiladi. Ushbu reaksiya sodir bo'lishi uchun angidrid halqasini ochish kerak. Kichik miqdordagi proton o'z ichiga olgan moddalar (kislotalar, spirtlar, fenollar va suv kabi) yoki Lyuis asoslari halqaning ochilishiga yordam beradi.

Qattiqlashuv natijasida hosil bo'lgan ester guruhi organik va ba'zi noorganik kislotalarning ta'siriga chidamli, ammo ishqorlar tomonidan yo'q qilinadi. Olingan materiallar amin sertleştiricilerinden foydalanishga qaraganda ko'proq issiqlik barqarorligi va yaxshi elektr izolyatsiyalash xususiyatlariga ega.

Lyuis kislotalari bilan katalitik qotish Lyuis kislotalaridan faqat bittasi bor triflorid epoksi qatronlar uchun qattiqlashtiruvchi sifatida keng qo'llaniladi. Sof epoksi qatroniga oz miqdorda qo'shilsa, bu qattiqlashtiruvchi qatronning katyonik gomopolimerizatsiyasi uchun katalizator bo'lib, poliester hosil qiladi. Bor triflorid juda tez ekzotermik polimerizatsiyaga olib keladi, bu bir necha daqiqada sodir bo'ladi. Shuning uchun, katta miqdordagi qatronni davolashda xona haroratini massada ushlab turish uchun uni maxsus texnologiya yordamida blokirovka qilish talab qilinadi. BF3-MEA kompleksini hosil qilish uchun monoetilamin (MEA) bilan birlashganda, bor triflorid xona haroratida yashirin qattiqlashtiruvchi vositaga aylanadi. 90 ° C dan yuqori haroratlarda u faol bo'ladi va epoksi qatronining tez qotib qolishiga olib keladi, bu issiqlikning boshqariladigan chiqishi bilan birga keladi. Ko'pincha qayta ishlashdan oldin haftalar davomida saqlanadigan prepreglarni tayyorlashda yashirin sertleştirici foydalanish mutlaqo kerak.

BF3-MEA kompleksini o'z ichiga olgan epoksi qatronlar muhrlash, asboblar, laminatlar va o'rash mahsulotlarini ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi.

VG3MEA o'z ichiga olgan prepreglar va davolovchi kompozitsiyalarning namlikka nisbatan aniqlangan beqarorligi ma'lum bir cheklovdir.

Tezlatgichlar Qatronlar va qattiqlashtiruvchi aralashmalar orasidagi reaksiyani tezlashtirish uchun ularga tezlatgichlar qo'shiladi. Ular hosil bo'lgan materialning xususiyatlaridan kelib chiqqan holda empirik ravishda tanlab olinadigan kichik stokiometrik bo'lmagan miqdorlarda kiritiladi. Uchinchi darajali aminli davolovchi katalizatorlarning ba'zilari bir qator tizimlar uchun tezlatgich bo'lishi mumkin. Ular ko'pincha epoksi qatronlarini kislota angidridlari bilan davolash tezligini oshirish uchun ishlatiladi. Buning uchun Lyuis kislotasi bo'lgan qalay oktanat ishlatiladi. Ba'zi hollarda xona haroratida quritishni amalga oshirishga imkon beradi.

Davolangan epoksi qatronlar Kimyoviy tuzilishi va xususiyatlari o'rtasidagi bog'liqlik bo'yicha ba'zi umumlashmalar qilish mumkin:

Epoksi qatroni qancha aromatik halqalarni o'z ichiga olsa, uning termal barqarorligi va kimyoviy qarshiligi shunchalik yuqori bo'ladi;

Aromatik sertleştiricilardan foydalanganda, alifatik moddalarga qaraganda ancha qattiq va bardoshli materiallar hosil bo'ladi, ammo bunday tizimlarning qattiqligining ortishi molekulyar harakatchanlikni pasaytiradi va shu bilan reaksiya guruhlari o'rtasidagi o'zaro ta'sirni murakkablashtiradi va bu holda qattiqlashuv yuqori haroratda amalga oshiriladi. haroratlar;

Molekulyar "o'zaro bog'lanishlar" zichligining pasayishi sinish cho'zilishining oshishi tufayli materialning mustahkamligini oshirishga olib kelishi mumkin;

O'zaro bog'lanish zichligini pasaytirish, shuningdek, davolash paytida qatronning qisqarishini kamaytirishga olib kelishi mumkin;

"O'zaro bog'lanishlar" zichligi ortishi qattiqlashtirilgan materialning kimyoviy qarshiligining oshishiga olib keladi;

O'zaro bog'lanish zichligining oshishi termal yo'q qilish haroratining (va shisha o'tish harorati Tg) oshishiga olib keladi, ammo o'zaro bog'liqlik zichligi juda yuqori.

sinish deformatsiyasini kamaytiradi (mo'rtlikning oshishi);

Tizimdagi "o'zaro bog'lanishlar" sonining o'zgarishi bilan birga bo'lmagan molekulalarning aromatik qismlarini alifatik yoki sikloalifatiklar bilan almashtirganda, qattiqlashtirilgan qatronning elastikligi va cho'zilishi ortadi;

Kislota angidridlari bilan ishlangan epoksi qatronlarining ishlashi ishqoriy muhitga qaraganda kislotali muhitda ishlatilganda yaxshiroqdir.

Epoksi qatronlar viskoelastik materiallar bo'lganligi sababli, ularning xususiyatlari ham haroratga, ham sinov muddatiga (tezlik, chastota) bog'liq.

Maxsus usullar bilan davolangan epoksi qatronlarning xususiyatlari.

Maxsus davolangan epoksi tizimlardan foydalanganda ma'lum cheklovlarni hisobga olish kerak. Misol uchun, isitish qiyin bo'lgan katta qismlarda va issiqlik kuchlanishlari minimal bo'lishi kerak bo'lgan qalin devorli qismlarda yuqori haroratda qattiqlashuvni talab qiladigan tizimlardan foydalanish maqsadga muvofiq emas. Bunday hollarda past haroratli qattiqlashtiruvchi tizimlar qo'llaniladi. Bunday kompozitsiyalarga alifatik aminlar ta'sirida davolangan epoksi qatronlar kiradi. Bunday kompozitsiyalarni xona haroratida qattiqlashtirib, past issiqlik bilan yanada yaxshilanadigan mukammal xususiyatlarga ega bo'lgan materiallarga olib keladi. Albatta, bu qatronlar yuqori haroratlarda ishlatilishi mumkin emas.

Epoksi oligomerlar va polimerlar oddiy ishlov berish texnologiyasining yuqori fizikaviy va mexanik xossalari, issiqlikka chidamliligi, turli materiallarga yopishishi, turli muhitlarga chidamliligi, shuningdek, atmosfera bosimida qotib qolish qobiliyatiga ega boʻlgan muvaffaqiyatli kombinatsiyasi tufayli texnologiyaning turli sohalarida qoʻllaniladi. kam siqilish bilan. Shunday qilib, ular yuqori quvvatli konstruktiv materiallar ishlab chiqarishda, raketa va kosmik texnikada, aviatsiyada, kemasozlikda, mashinasozlikda, elektrotexnika, radioelektronika va asbobsozlikda keng qo'llaniladi.

Epoksi oligomerlar va polimerlar uglerod tolali plastmassalarni ishlab chiqarish uchun matritsalar sifatida keng qo'llaniladi, ular past zichlik, past haroratli ishqalanish koeffitsienti, yuqori issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, aşınmaya bardoshliligi va issiqlikka chidamliligi bilan yuqori mustahkamlik va qattiqlikning kombinatsiyasi bilan ajralib turadi. radiatsiya ta'siri. Kokslangan va pirokarbonli epoksi uglerod plastmassalari termal va termal-oksidlanishga chidamli, yuqori mustahkamlik xususiyatlariga ega va yaxshi issiqlikdan himoya qilish xususiyatlariga ega.

Epoksi polimerlar shisha tolali plastmassalarni yaratish uchun yaxshi matritsalardir. Shisha tolalar va shisha matolardan tashqari, kvarts tolalari va matolari, bor uglerod tolalari, kremniy karbid va boshqa noorganik tolalar ishlatiladi.

Noorganik tolalardan tashqari, organik polimerlardan olingan tolalar mustahkamlangan epoksi plastmassalar, xususan, poli-fenilentereftalamid va boshqa aramidlardan yuqori quvvatli sintetik tolalar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Shisha, keramika, yog'och, plastmassa va metallarga yaxshi yopishganligi sababli epoksi oligomerlar va polimerlar yopishtiruvchi moddalar, issiq va sovuqda qattiqlashuvchi birikmalar ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi.

Epoksi oligomerlar atrof-muhit ta'siridan himoya qilish uchun turli qismlarni yopish va yopish uchun ishlatiladi.

Elektrotexnikada epoksi oligomerlar transformatorlar va motorlarning o'rashlarini to'ldirish, elektr kabellarining bo'g'inlarini muhrlash va boshqalar uchun ishlatiladi.

MAVZU 6. ISSIQLIKGA CHIRAKLI STROLLAR

Bunday sharoitlarda muqarrar ravishda sodir bo'ladigan termal-oksidlovchi destruktsiya jarayoniga qaramay, bunday polimerlarning parchalanishi nisbatan sekin kechadi. Bundan tashqari, ushbu polimerlar parchalanadigan bo'laklar nisbatan barqaror deb taxmin qilinadi, bu esa yuqori haroratlarda materialning "umr muddatini" oshiradi.

Issiqlikka chidamli smolalarni olishda asosiy nuqta ko'p sonli geteroaromatik fragmentlarni o'z ichiga olgan polimerlarni sintez qilishdir. Oksidlanishga qodir bo'lgan minimal miqdordagi vodorod atomlarini o'z ichiga olgan bu parchalar issiqlik energiyasini o'zlashtirishi mumkin. Afsuski, bunday qatronlarning termal-oksidlanish barqarorligini belgilaydigan kimyoviy tuzilishning bir xil elementlari jiddiy qiyinchiliklarga olib keladi va ko'pincha ularni kerakli mahsulotlarga qayta ishlashning mumkin emasligi.

60-yillarda bir qator geteroaromatik polimerlar sintez qilindi, ular termogravimetrik tahlilga (TGA) ko'ra, yuqori haroratlarda yaxshi termal-oksidlanish barqarorligiga ega edi. Biroq, bu polimerlarni yaxshilangan xususiyatlarga ega kompozit materiallar uchun bog'lovchi sifatida ishlatishga urinishlar muvaffaqiyatsiz yoki iqtisodiy jihatdan foydasiz bo'ldi.

Shu sababli, 70-yillarning boshlarida issiqlikka chidamli polimer bog'lovchilarning kelajagi juda tumanli va noaniq ko'rinardi. Bu foydali materiallar sinfi "laboratoriya qiziqishi" bo'lib qoladigandek tuyuldi. Biroq, poliimid polimerlar kimyosining rivojlanishi 1972-74 y. nafaqat ularga bo'lgan qiziqishni jonlantirdi va issiqlikka chidamli bog'lovchilar sohasida yangi ishlanmalarni keltirib chiqardi, balki bu bog'lovchilarning ko'plab potentsial imkoniyatlarini amalda amalga oshirish imkonini berdi. Hozirgi vaqtda poliimid tolali kompozit materiallar taxminan 300 ° C haroratda ishlaydigan strukturaviy materiallar sifatida ishlatiladi, imid guruhlarini tashkil etuvchi organik radikallarning kimyoviy tuzilishiga qarab, oligoimidlar aromatik, alifatik va alitsikliklarga bo'linadi. zanjirlarning shakli - chiziqli yoki uch o'lchovli (spatiogrid).

Yuqori molekulyar og'irlikdagi polimidlar asosidagi kompozit materiallarning asosiy kamchiliklari ularning yuqori g'ovakligi bo'lib, bu materiallardan bir vaqtning o'zida yuqori mexanik yuklar, yuqori haroratlar va oksidlovchi atmosfera ta'sirida samarali amaliy foydalanish imkoniyatlarini keskin cheklaydi.

Shuning uchun polimerizatsiya reaktsiyasi orqali qattiqlashishi mumkin bo'lgan dastlabki eruvchan oligomerik imidlarni qo'llash maqsadga muvofiqdir, chunki polimerizatsiya natijasida hosil bo'lgan materiallarning yuqori g'ovakliligiga olib keladigan uchuvchan qo'shimcha mahsulotlar ajralib chiqmaydi. Eng muhimi, zanjirlarining uchlarida maleykamid va endometilentetrahidroftalimid guruhlarini o'z ichiga olgan polimerizatsiya qilinadigan oligomerik imidlardir.

Ro'yxatda keltirilgan talablar asosan turli tuzilmalarning diaminlari va malein kislotasi angidridining o'zaro ta'siri natijasida olingan bismaleinimillar tomonidan qondiriladi. Bis-maleimidlardagi qo'sh bog'lanish imid halqasining karbonil guruhlariga yaqinligi sababli elektron tanqisligi bilan ajralib turadi, shuning uchun bis-maleimidlar erish nuqtasidan yuqori qizdirilganda oson polimerlanadi va uch o'lchamli tuzilishga ega polimerlarni hosil qiladi.

SANOAT KORXALARIDAN QAYTA QAYTA OLiladigan chiqindi Deyarli barcha korxonalarning xo'jalik faoliyati jarayonida chiqindilar hosil bo'ladi. Chiqindilarning miqdori bevosita ta'sir ko'rsatishi sababli... "FEDERAL TA'LIM AGENTLIGI MOSKVA DAVLAT QURILISH UNIVERSITETI _Investitsiyalarni iqtisodiy baholash_" DAVLAT SEKTORI IQTISODIYoTI" fanining DASTURI Bozor mexanizmlari va davlat tomonidan tartibga solishning o'zaro ta'siri muammosi ko'rsatilgan. o'ylab ko'ring...” Falsafa fanlari nomzodi, Sotsiologiya va Psixologiya kafedrasi kichik ilmiy xodimi N...” Investorlar, dekan Witter Moliya bo'limi, kim qisqa muddatli Stenfordni oladi...” N. V. Mixaylova nomidagi Minsk Davlat universiteti. ..”

2017 www.site - "Bepul elektron kutubxona - turli materiallar"

Ushbu saytdagi materiallar faqat ma'lumot uchun joylashtirilgan, barcha huquqlar ularning mualliflariga tegishli.
Agar materialingiz ushbu saytda joylashtirilganiga rozi bo'lmasangiz, iltimos, bizga yozing, biz uni 1-2 ish kuni ichida o'chirib tashlaymiz.

• 1-bob. Bir tomonlama tolali kompozit materiallar
• Mexanik xususiyatlar va deformatsiya modellarini tahlil qilish
  • 1. 1. Ishlatilgan tolali kompozit materiallar va ularning xususiyatlari
  • 1. 2. Kompozit materiallarning chiziqli bo'lmagan deformatsiyasi
    • 1. 2. 1. Tolali kompozit materiallarning kuchlanish diagrammasi
    • 1. 2. 2. Qatlamli kompozitlarning chiziqli bo'lmagan kuchlanish-deformatsiya diagrammasining tavsifi

Ikki matritsali kompozit tuzilmalarning chiziqli bo'lmagan deformatsiyasi (insho, kurs ishi, diplom, test)

Materiallarni tadqiq qilish va ishlab chiqish doimiy ravishda davom etmoqda, bu esa tobora ko'proq yangi materiallarning paydo bo'lishiga va materialshunoslikda doimiy taraqqiyotga olib keladi. Hozirgi vaqtda konstruktsiyalar, mashinalar va qurilmalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan juda ko'p turli xil materiallar mavjud. Ular orasida eng jadal ishlab chiqilgan materiallar kompozit yoki kompozit deb ataladi.

Hozirgi vaqtda materiallarning ishlash shartlari yanada qat'iy va murakkablashganligi sababli, materiallarning xususiyatlariga qo'yiladigan talablar juda xilma-xil bo'ldi. Misol tariqasida, materialdan quyidagi xususiyatlar talab qilinishi mumkin: mustahkamlik, qattiqlik, korroziyaga chidamlilik, aşınmaya bardoshlilik, engillik, chidamlilik, issiqlikka chidamlilik, issiqlik o'tkazuvchanligi, ovoz o'tkazuvchanligi va boshqalar. An'anaviy materiallardan foydalanish juda tabiiy. yuqoridagi talablarni etarli darajada qondirish qiyin. Shuning uchun kerakli xususiyatlarni olish uchun tegishli materiallar kombinatsiyasidan foydalanish g'oyasi paydo bo'ldi.

Kompozit materiallar - bu ikki yoki undan ortiq fazalarning (diskret faza - mustahkamlovchi tolalar, zarrachalar va uzluksiz faza - matritsa) birikmasidan hosil bo'lgan, ular orasidagi aniq interfeysga ega bo'lgan va har bir komponentga ega bo'lmagan xususiyatlar to'plami bilan tavsiflangan materiallar. alohida. Kompozitlarning aerokosmik, kemasozlik, neft-gaz, qishloq xo'jaligi, energetika, avtomobilsozlik va zamonaviy texnologiyalarning boshqa sohalarida keng qo'llanilishi, birinchi navbatda, oldindan belgilangan xususiyatlarga ega, xususan, mustahkamlik va qattiqlik keng doirada sozlanishi materiallarni yaratish qobiliyati bilan bog'liq. . Shisha, uglerod, bor, organik va boshqa yuqori quvvatli tolalarni mustahkamlovchi elementlar sifatida va polimer biriktiruvchi moddalar sifatida matritsalar sifatida foydalanish metallga nisbatan ancha yuqori mustahkamlik va qattiqlikka ega bo'lgan tuzilmalarni yaratishga imkon beradi. Bunday holda, og'irlik va o'lchamlarda sezilarli o'sish olish va strukturalarning ishonchliligini nafaqat materialning tegishli o'ziga xos xususiyatlari tufayli, balki an'anaviy materiallarga xos bo'lgan bir qator oraliq ishlov berish bosqichlarini yo'q qilish orqali oshirish mumkin.

Shuni ta'kidlash kerakki, polimer matritsadagi bir yo'nalishli tolali kompozitlar mohiyatan anizotrop materiallar bo'lib, ko'ndalang yo'nalishda etarli darajada deformatsiyani aniq ko'rsatmaydi. Shunday qilib, tolalar bo'ylab va bo'ylab maksimal kuchlanish shtammlari shisha tolali plastmassalar uchun mos ravishda 3% va 0,25%, uglerod plastmassalari uchun 1,5% va 0,5%, organoplastikalar uchun 2% va 0,6%, bor plastmassalari uchun 0,7% va 0,35% ni tashkil qiladi. , ya'ni "tolalar bo'ylab yakuniy kuchlanish/tolalar bo'ylab yakuniy kuchlanish" nisbati 2 oralig'ida o'zgarib turadi. 12. Natijada, bir tomonlama qatlamlar to'plamidan hosil bo'lgan o'ramda matritsaning yorilishi va buzilishi sezilarli darajada erta sodir bo'ladi. tolalar o'zining yakuniy kuchiga etadi. Bu hodisa qattiqlikning buzilishi deb ataladi.

Ko'rsatilgan kamchilik har doim ham muhim emasligi aniq. Qisqa muddatli ish sharoitida (masalan, qattiq yonilg'i raketa dvigatellarida) bir marta ishlatiladigan mahsulotlarda, qoida tariqasida, monolitlikning buzilishi maqbul deb hisoblanadi va tolalarning mustahkamligiga asoslangan dizayn juda yuqori darajadagi quvvatni olishga imkon beradi. vazn mukammalligi.

Boshqa tomondan, agar monolit tuzilma buzilgan bo'lsa, struktura o'zining mustahkamligini yo'qotadi, shikastlanishning to'planishi tez o'sadi, materialning tsiklik kuchi pasayadi, mahsulotning shakli va o'lchov barqarorligi yo'qoladi, bu tanqidiy tuzilmalarda qabul qilinishi mumkin emas. uzoq vaqt va qayta-qayta ishlatiladigan (masalan, bosim akkumulyatorlari). Shu nuqtai nazardan xavfsiz bo'lgan yuk darajasi bo'yicha loyihalash (matritsaning mustahkamligi) tolalar mustahkamligidan to'liq foydalanilmasligiga, ya'ni kompozitlarning asosiy xususiyatlarini to'liq bajarilmasligiga olib keladi.

Ushbu muammoni hal qilishning eng muvaffaqiyatli variantlaridan biri (bo'ylama mustahkamlikni saqlab, ko'ndalang deformatsiyani oshirish) ikki matritsali kompozit materialning modelidir. Materialning uzunlamasına mustahkamligi elementar tolalar (iplar) va qattiq matritsaning birikmasidan hosil bo'lgan kompozit tolalarni qo'llash orqali ta'minlanadi va ko'ndalang deformatsiyalanishi kompozit tolalarni bog'laydigan elastik matritsa bilan ta'minlanadi.

Ushbu dissertatsiya termoplastik materiallarga nisbatan ushbu kontseptsiyani ishlab chiqishga qaratilgan tadqiqotlarga bag'ishlangan, chunki termoplastik polimerlar ham operatsion, ham texnologik xarakterdagi termoset polimerlarga nisbatan bir qator afzalliklarga ega. Shu bilan birga, kompozitning yuqori ko'ndalang deformatsiyaga bo'lgan talabi elastik matritsa sifatida o'zining deformatsiyasi kamida 70% bo'lgan materialdan foydalanishga majbur qiladi. Bu, o'z navbatida, materialning sezilarli darajada chiziqli bo'lmagan deformatsiya mexanizmini namoyish etishiga sabab bo'ladi, bu materialning deformatsiyasini tavsiflash uchun kuchli chiziqli bo'lmaganlikni hisobga oladigan yangi modelni ishlab chiqish zarurligini keltirib chiqaradi.

Shunday qilib, ishning ilmiy va amaliy ahamiyati quyidagilar bilan belgilanadi:

Kompozitning chiziqli bo'lmagan deformatsiyasining tavsiya etilgan fenomenologik modeli

Ikki matritsali kompozitning ishlab chiqilgan modifikatsiyasi -

Turli xil paketli tuzilmalarga ega bo'lgan dastlabki komponentlar va materiallarning mexanik xususiyatlarini eksperimental o'rganish -

Ikki matritsali kompozitsiyadan tuzilgan strukturaviy elementlarni hisoblash natijalari va uning samaradorligini baholash.

Birinchi bob polimer matritsasidagi mavjud kompozitsion materiallarni tahlil qilishga, ularning mustahkamligi va deformatsiya xossalariga hamda kompozitlarning chiziqli bo‘lmagan xatti-harakatlarini matematik tavsiflash uchun mavjud modellarga bag‘ishlangan.

Ikkinchi bobda CMning mustahkamligini buzish muammosi va uni bartaraf etish yo'llari muhokama qilinadi. Xususan, tolalar vayron bo'lgunga qadar matritsaning yaxlitligini saqlashning ikkita eng aniq usulini tahlil qilish asosida - mustahkamlovchi elementlarning qattiqligini oshirish va matritsaning qattiqligini kamaytirish - qattiqlik funktsiyalarini bo'lishning maqsadga muvofiqligi. ikkita matritsa o'rtasidagi bog'lovchi, ya'ni ikki matritsali kompozit materialning asosiy g'oyasi tasdiqlangan.

Uchinchi bobda kompozitning chiziqli bo'lmagan xatti-harakatlarining matematik modeli ko'rib chiqiladi, uning natijalari yuklanish yo'nalishi va kesish ostida 0 ° va 90 ° burchak ostida yo'naltirilgan namunalarni yuklash bo'yicha eksperimental ma'lumotlar bilan taqqoslanadi. Bu erda ishlab chiqarish texnologiyasi va ikki turdagi polimerlarning kombinatsiyasi bilan ikki matritsali CM ning tavsiya etilgan modifikatsiyasi uchun nazariy asoslar keltirilgan: qattiq termoset va elastik termoplastik.

To'rtinchi bob ikki matritsali kompozit materialning tavsiya etilgan matematik modeli asosida strukturaviy elementlarni hisoblashga bag'ishlangan. Bu erda biz yuklanish yo'nalishiga ±-ph burchaklarida yo'naltirilgan panellarni, shuningdek, ichki bosim bilan yuklangan silindrsimon qobiqning ekssimetrik deformatsiyasini ko'rib chiqamiz. Hisoblash natijalari tajriba bilan taqqoslanadi.

Xulosa qilib, asosiy natijalar va xulosalar shakllantiriladi.

Ishning asosiy natijalari haqida ma'lumot berildi:

XVIII Evropa xalqaro konferentsiyasi SAMPE, Parij, 1997 yil (18-SAMPE EUROPE / JEC xalqaro konferentsiyasi va ko'rgazmasi "97) - 8

"Yangi materiallar va texnologiyalar NMT-98" Butunrossiya ilmiy-texnik konferentsiyasi, Moskva, 1998-

"Gagarin o'qishlari" XXV Xalqaro yoshlar ilmiy konferentsiyasi, Moskva, 1999 yil va nashr etilgan:

Patent № 2 097 197 (Sh) -

Patent № 2 107 622 (BS) -

Salov O. V. Ikki matritsali tolali CMni ishlab chiqish va yaratish. "XXII Gagarin o'qishlari": Annotatsiya. hisobot yoshlar ilmiy konferensiyasi, 1996 yil aprel - MSATU. M., 1996, 3-qism, b. 10

Salov O. V. Qatlamli tuzilmalarning chiziqli bo'lmagan harakati masalasi bo'yicha. "XXIV Gagarin o'qishlari". Abstrakt. hisobot Butunrossiya yoshlar ilmiy konferensiyasi. 1998 yil aprel - MGATU, M.: 1998 yil, 6-qism, bet. 73

Salov O. V. Termoset va termoplastik matritsalarga asoslangan ikki matritsali tolali kompozitsion material. // Shanba kuni. nomidagi MATI ilmiy ishlari. K.E. Tsiolkovskiy. jild. 2(74).- M.: “LATMES” nashriyoti, 1999 y. 59−63

Salov O. V. Cheklangan sonli tolalar bilan bir tomonlama qatlamning tarangligi. "XXV Gagarin o'qishlari". Xalqaro yoshlar ilmiy konferensiyasining ma'ruza tezislari Moskva, 1999 yil 6−10 aprel - M.: "LATMES" nashriyoti, 1999. 2-jild, p. 708

Xulosa qilib, biz asosiy natijalar va xulosalarni shakllantiramiz.

1. Ixtiyoriy chekli sonli tolalar bilan mustahkamlangan bir yo'nalishli monoqatlam uchun kompozitlarning mikromexanikasi masalasining aniq yechimi olinadi va tolalarni yo'q qilish jarayoni tasvirlanadi. Ishga tolalarni kiritish nuqtai nazaridan tolalar va matritsaning mexanik xossalarining kompozitning mustahkamligiga ta'siri o'rganildi. Bir tomondan mustahkamlovchi tolalarning qattiqligining bir vaqtning o'zida oshishi va boshqa tomondan matritsaning qattiqligining pasayishi, kompozitning mustahkamligini buzish muammosini hal qilishning ikkita mumkin bo'lgan usulining kombinatsiyasi sifatida tasdiqlangan. , materialning asosiy xususiyatlarini pasaytiradi. Ikki matritsali kompozitsiyaning maqsadga muvofiqligi haqida xulosa chiqariladi.

2. Kompozitlarning nochiziqli deformatsiyasining amaliy fenomenologik modeli taklif etiladi, bu esa kompozitlarning keskinlik va siqilish sharoitida farq qiluvchi sezilarli darajada nochiziqli xatti-harakatlarini tavsiflash imkonini beradi va nashr etilgan tajriba natijalari bilan tasdiqlanadi.

3. Ikki matritsali termosetlashtiruvchi-termoplastik kompozit taklif qilindi va amalga oshirildi, bunda tolalarning qo'shma ishi elementar tolalarni bog'lovchi va kompozit tolalar hosil qiluvchi termosetlashtiruvchi bog'lovchi bilan ta'minlanadi va ko'ndalang muvofiqlik birlashtiruvchi termoplastik matritsa bilan ta'minlanadi. kompozit tolalar. Shisha va uglerod tolalari asosidagi ikki matritsali kompozitsiyaning mexanik xususiyatlarini eksperimental o'rganish amalga oshirildi va materialning harakati ko'ndalang taranglik, siqish va kesish ostida sezilarli nochiziqlik bilan tavsiflanishi aniqlandi.

4. Ikki matritsali kompozitsiyadan yasalgan turli xil mustahkamlash sxemalari va silindrsimon qobiqli plitalarni nazariy va eksperimental o'rganish amalga oshirildi. Taklif etilayotgan deformatsiya modeli ushbu konstruktiv elementlarning harakatini qoniqarli tarzda tavsiflashi aniqlandi.

Adabiyotlar ro'yxati

1. Aviatsiya materiallari. 2-masala: Metall bo'lmagan kompozit materiallar, ed. A. T. Tumanova va G. M. Gunyaeva - M.: ONTI, 1977
2. Andreevskaya G.D. Yuqori quvvatli yo'naltirilgan shisha tolali plastmassalar.- M.: Nauka, 1966 yil
3. Babaevskiy P.G., Kulik S.G. Qattiqlashtirilgan polimer kompozitsiyalarining yorilishga chidamliligi.- M.: Kimyo, 1991 yil
4. Bader E. Ya., Perov B. V. Termoplastik matritsaga asoslangan kompozitsion materiallar.- Aviatsiya sanoati, № 1, 1990 y
5. Y. Varna, A. Krasnikov. Ortogonal mustahkamlangan laminatsiyalangan kompozitlarda ko'ndalang yoriqlar. 2. Qattiqlik pasaygan. Kompozit materiallar mexanikasi, 34-jild, 2-son, 1998 yil. 211−233
6. Vasilyev V.V., Dudchenko A.A., Elpatievskiy A.N. Ortotropik shisha tolalarni kuchlanish ostida deformatsiyalash xususiyatlari haqida. Polimerlar mexanikasi, No 1, 1970, b. 144−147
7. Vasilev V.V., Salov V.A. Transversal deformatsiyalari kuchaygan ikki matritsali shisha tolali kompozitsiyani ishlab chiqish va tadqiq qilish.- Kompozit materiallar mexanikasi, № 4, 1984, s. 662 666
8. Vasilev V.V. Kompozit materiallardan tayyorlangan konstruksiyalar mexanikasi.- M.: Mashinasozlik, 1988 yil
9. Wildeman V.E., Sokolkin Yu.V., Tashkinov A.A. Qatlamli kompozitlarning elastik bo'lmagan deformatsiyasi va sinishini bashorat qilish.- Kompozit materiallar mexanikasi, № 3, 1992, s. 315−323
10. Wildeman V.E. Kompozit materiallarning elastik deformatsiyalari va sinishi mexanikasining chegaraviy masalalari. Fizika-matematika fanlari doktori ilmiy darajasini olish uchun taqdim etilgan dissertatsiya avtoreferati. nauk.- Perm: nashriyot uyi. Perm davlat texnika universiteti, 1998 yil
11. Voskresenskaya I. B., Yurchenko L. I., Mangusheva T. A., Grekov A. P., Bezugly V. D. Uretan polimeri bilan epoksi qoplamalarni elektrokimyoviy modifikatsiya qilish.- Kompozit polimer materiallari.- Kiev, nashr. 49, 1991 yil
12. Goldman, A.Ya., Nikiforov N.N., Preobrazhenskiy I.I. Bir tomonlama shisha lenta bilan o'ralgan ichki bosimli qobiqlarning mustahkamligi va mustahkamligi bo'yicha. -Tr. TsNIITS, jild. 1971 yil, 17-bet. 24−51
13. Gul V. E., Zaborovskaya E. E., Dontsova E. P., Bubnova B. G. Termoset polimerlarning shishaga yopishishini o'rganish.- Makromolekulyar birikmalar, 5-jild, №2, 1963 yil
14. Eremina N.A., Baryax A.A. Ko'p qatlamli kompozitning elastoplastik deformatsiyasi.- Kompozit materiallar mexanikasi, № 6, 1994 yil, p. 723 729
15. Zinoviev P. A., Pesoshnikov E. M., Popov B. G., Temrova L. P. Qatlamli uglerod tolasi bilan mustahkamlangan plastmassani deformatsiyalash va yo'q qilishning ayrim xususiyatlarini eksperimental o'rganish.- Kompozit materiallar mexanikasi, № 2, 1980, p. 241 245
16. Zinovyev P.A., Tarakanov A.I. Qatlamli kompozit materiallarning chiziqli bo'lmagan deformatsiyasi bo'yicha. // Mashinasozlikda plastmassalardan foydalanish.-M.: MVTU, 1978. s. 72−80
17. T. Karman, M. Bio. Muhandislikdagi matematik usullar - M.-D.: OGIZ GITTLE, 1948
18. Kompozit materiallar. Qo'llanma, ed. D. M. Karpinos - Kiev: Hay Kova Dumka, 1985 yil
19. Kompozit materiallar: V.V.V.Protasov, V.V.Bolotin va boshqalar. ed. V. V. Vasilev, M. Tarnopolskiy - M.: Mashinasozlik, 1990
20. Konoxov A.F. Doimiy magnit maydonda qotib qolgan epoksi polimerlarning mexanik xossalarining anizotropiyasi. // Mashinasozlikda polimer materiallari. Universitetlararo ilmiy ishlar to'plami No 217.- Ed. PPI, Perm, 1980. p. 117−124
21. A. Krasnikov, Y. Varna. Ortogonal mustahkamlangan laminatsiyalangan kompozitlarda ko'ndalang yoriqlar. 1. Stress tahlili. Kompozit materiallar mexanikasi, 33-jild, № 6, 1997 yil. 796−820
22. X. Li, K. Nevill. Epoksi qatronlar uchun qo'llanma - M.: Energiya, 1973
23. Makarov O.N., Pchelintsev A.B., Barantsev A.B. Doimiy magnit maydonda epoksi polimerni davolashning xususiyatlari. // Mashinasozlikda polimer materiallari. Universitetlararo ilmiy ishlar to'plami № 214. Ed. Perm universiteti, 1977. p. 80−86
24. Makarov O.N., Amburkin A.K. Magnit qurilmalarning ish sohasida doimiy magnit maydon kuchini hisoblash va o'lchash usullari. // Mashinasozlikda polimer materiallari. Universitetlararo ilmiy ishlar to'plami No 217.- Ed. PPI, Perm, 1980. p. 109−116
25. Obraztsov I. F., Vasilev V. V., Bunakov V. A. Kompozit materiallardan tayyorlangan aylanish chig'anoqlarini optimal mustahkamlash.- M.: Mashinasozlik, 1977 yil
26. Ogibalov P. M., Malinin N. I., Netrebko V. P., Kishkin B. P. Muhandislik polimerlari. Eksperimental tadqiqot usullari - M.: nashriyot. Moskva Universitet, 1972 yil
27. Pershin A.S. Pulsli akustik ta'sir ostida kapillyar-g'ovakli jismlarni singdirish jarayonining kuchayishi. Nomzodlik ilmiy darajasini olish uchun taqdim etilgan dissertatsiya avtoreferati. bular. nauk.- M.: nashriyot uyi. MIHM, 1971 yil
28. Sarbaev B.S. Tolali kompozitlarning plastik deformatsiyasining fenomenologik modellari. Diss. texnika fanlari doktori ilmiy darajasini olish uchun. Fanlar.- M.: MSTU im. N. E. Bauman, 1996 yil
29. Kompozit materiallar qo'llanmasi: 2 ta kitobda. Kitob 1/ Ed. J. Lubina - Trans. ingliz tilidan A. B. Geller, M. M. Gelmont - Ed. B. E. Geller.-M.: Mashinasozlik, 1988 yil
30. Strukturaviy kompozitlarni ishlab chiqarish uchun termoplastiklar.-Modern Plastics, Vol. 62, №. 2, 1985, bet. 44−47
31. T. Fujii, M. Dzako. Kompozit materiallarning sinish mexanikasi.-M.: Mir, 1982
32. R.Hill. Plastisitning matematik nazariyasi - M.: GITTL, 1956
33. Kimyoviy entsiklopediya: 5 jildda: 4-jild: Polimer tripsin / Tahririyat kengashi: Zefirov N. S. (bosh muharrir) va boshqalar - M.: Buyuk rus entsiklopediyasi, 1995 yil
34. Xoroshun L. P., Shikula E. N. Qatlamli tolali kompozitlarning chiziqli bo'lmagan deformatsiyasi.- Amaliy mexanika, 31-jild, № 1995. 49−56
35. S. Tsay, X. Xan. Kompozitlarning sinishi tahlili. // Kompozit materiallarning noelastik xususiyatlari. M.: Mir, 1978 yil
36. Chiao T.T. Kompozit materiallarning ba'zi muhandislik mexanik xususiyatlari. // Kompozit materiallarni yo'q qilish. Riga: Zinatne, 1979. p. 240 243
37. P. Bomont, E. A. // J. Mater. Sci., jild. 7, 1972. bet. 1265
38. J. Brillaud, A. El Mahi. Kompozit laminatlarda ko'ndalang qatlamli yorilishda stacking ketma-ketligining ta'sirini raqamli simulyatsiya qilish. Kompozit tuzilmalar, jild. 17, 1991 yil, 1-son. 23−35
39. L. J. Broutman. Kompozit muhandislik laminatlari.-MIT Press, 1969
40. V. S. Chan, A. S. D. Vang. Kompozit laminatlarda 90 ° qatlamning matritsa yoriqlari va qirralarning delaminatsiyasiga ta'siri. Kompozit fan va texnologiya, jild. 38, №. 2, 1990, bet. 143−158
41. L. J. Chen, C. T. Sun. Anizotropik tolali kompozitlar uchun yangi plastiklik nazariyasi. - 2-xalqaro kompozit materiallar va tuzilmalar simpoziumi, Pekin, 1992 yil
42. Dasai M.B., Melarri F.J., Shisha tolali mustahkamlangan plastmassalardagi nosozlik mexanizmlari, ASTM, Bull., 76, 1976 yil iyul
43. J. Echaabi, F. Trochu. Tolali kompozit laminatlar uchun nosozlik mezonlarining yashirin tenglamasini olish metodologiyasi. - Kompozit materiallarning J., jild. 30, №. 10, 1996, bet. 1088−1113
44. Xalqaro parvoz, №. 4019, 1986, bet. 12
45. K. V. Garett, J. E. Beyli. Shisha tolasi bilan mustahkamlangan poliesterning 90 ° o'zaro faoliyat qatlamli laminatlarida bir nechta transvers sinishi. J. Materialshunoslik, jild. 12, 1977, bet. 157−168
46. T.S.Geyts, C.T.Sun. Tolali mustahkamlangan termoplastik kompozitlar uchun elastik/viskoplastik konstitutsiyaviy model.- AIAA jurnali, jild. 29, №. 3, 1989 yil
47. W. J. Gudi. Stress diffuziya muammolari.- Aviatsiya muhandisligi, 1946 yil noyabr, bet. 385 389
48. K. C. Gramoll, D. A. Dillard, H. F. Brinson. Chiziqli bo'lmagan viskoelastik qatlamli ortotropik materiallarni tekislikda yuklash uchun barqaror raqamli yechim usuli.-Kompozit tuzilmalar, jild. 13, №. 4, 1989, bet. 251−274
49. Y.M.Xan, X.T.FIahn, R.B.Kroman. Ko'ndalang qatlamli laminatlarda ko'ndalang qatlamning yorilishining soddalashtirilgan tahlili. Proc. 2-konf. ASC, Delaver shtati, sentyabr. 1987, bet. 503−514
50. Z.Hashin. Yoriqli laminatlarni tahlil qilish: Variatsion yondashuv. Materiallar mexanikasi, jild. 4, 1985, bet. 121−136
51. C. Henaff-Gardin, M. C. Lafari-Frenot. Elyaf bilan mustahkamlangan kompozit laminatlarda charchoqning ko'ndalang qatlamli yoriqlar tarqalishi. Proc. 10-Int. SAMPE Konf., Birmingem, Buyuk Britaniya, 1989 yil 11−13 iyul, nashr. Oshpaz, pp. 145−153
52. C.T.Herakovich. Tolali kompozitlar mexanikasi.- N.-Y .: Jon Wiley and Sons, Inc., 1998 yil
53. J.M.M. de Kok, H. E. H. Meyjer, A. A. J. M. Peijs. Matritsaning plastikligining ko'ndalang yuklangan kompozit materiallarning ishdan chiqish deformatsiyasiga ta'siri.- Proc. ICCM-9, jild. 5, 1995 yil, 242−249-betlar
54. P.A.Lagace. Grafit/Epoksi Laminatlarning chiziqli bo'lmagan kuchlanish-deformatsiyalar harakati.-AIAAJ., Vol. 23, №. 10, 1985, bet. 1583−1589
55. G. Marom, E. Uayt.// J. Mater. Sci. jild. 7, 1972. 1299-bet
56. V. Monnard, P.-E. Bourban, D. A. Ekkel II, J. V. Gillespi, S. H. Mak-Nayt, B. K. Fink. Payvandlangan obligatsiyalarni qayta ishlash va tavsiflash
57. Termoset va termoplastik kompozitlar o'rtasida.- Proc. 18-Xalqaro SAMPE Yevropa konferentsiyasi, Parij, La Defense, 1997 yil 23−25 aprel, bet. 111−122
58. A. Nanda, T. Kuppusami. Laminatsiyalangan kompozit plitalarning uch o'lchovli elastik-plastik tahlili.- Kompozit tuzilmalar, Vol. 17, №. 3, 1991 yil, 213225-bet
59. Stress tahlilidagi nochiziqli muammolar: Maqolalar matbuoti. 1977 yilgi Yillik Konf. Universitetda o'tkazilayotgan fizika institutining stressni tahlil qilish guruhi. Durham, Angliya, 20−27 sentyabr. 1977 / Ed. P. Stanley tomonidan.- London: Amaliy fan nashriyoti, politsiya. 1978 yil
60. H.Ohira. Ko'ndalang qatlamli kompozit ko'ndalang yorilishda kuchlanish taqsimotini tahlil qilish. ICCM-V (1985 yil iyul-avgust, San-Diego). pp. 1115−1124
61. O. Orringer, Reyni J. Chon Shan-chin. Laminatlarning ishdan chiqishidan keyingi xatti-harakatlari va stress kontsentratsiyasi. Kompozit materiallar J., jild. 10, Yo'q. 10, 1976 yil
62. Sarbayev B.S. Izotropik va kinematik qattiqlashuv bilan anizotropik qattiq jismlarning plastiklik nazariyasi bo'yicha.- Hisoblash materiallarishunosligi, jild. 6, 1996, bet. 211 224
63. C.T.Sun. Uzluksiz metall matritsali kompozitsiyani ortotropik elastik-plastik material sifatida modellashtirish // Metall matritsali kompozitsiyalar: sinov, tahlil va nosozlik usullari. ASTM STP 1032, W. S. Jonson, muharrir, Am. Sinov va materiallar jamiyati, Filadelfiya, 1989 yil
64. C. T. Sun, J. T. Chen. Tolali kompozitlarning chiziqli bo'lmagan xatti-harakatlarini tavsiflash uchun oddiy oqim qoidasi.- Kompozit materiallarning J., jild. 23, №. 10, 1989 yil
65. F. Touchard, M. C. Lafarie-Frenot, D. Gamby, D. Guedra-Degeorges. APC2 kompozit laminatlarida PEEK kesish plastisitesi tufayli qatlam burchaklarining o'zgarishi.- Proc. ICCM-9, 1995, jild. 2, bet. 372−379
66. K.C.Valanis. Hosildor sirtsiz viskoplastiklik nazariyasi.- Arch, Mech, jild. 23, №. 4, 1971, bet. 517−551 129
67. J. Varna, L. A. Berglund. O'zaro qatlamli laminatlarda bir nechta transvers yorilish va qattiqlikni kamaytirish. J. Kompozitlar texnologiyasi va tadqiqoti, jild. 13, №. 2, 1991, bet. 97−106
68. J. Varna, L. A. Berglund. Transvers yoriqli kompozit laminatlarning termoelastik xususiyatlari. J. Kompozitlar texnologiyasi va tadqiqoti, jild. 16, №. 1, 1994, bet. 77−87

Boshqa ishlar

Tezis

Nashrlar. Dissertatsiya mavzusi bo'yicha jami 8 ta ilmiy ishlar nashr etilgan, shu jumladan: 3 ta maqola Rossiya Federatsiyasi Oliy attestatsiya komissiyasi tomonidan tavsiya etilgan etakchi ilmiy jurnallarda va 5 ta maqola butun Rossiya konferentsiyalarida; Ishning tuzilishi va hajmi. Dissertatsiya kirish, besh bob, xulosa va 137 nomdagi foydalanilgan manbalar ro‘yxatidan iborat. Dissertatsiya hajmi 126 bet, shu jumladan 28...