Способ определения напряжений в отверждающемся связующем Советский патент 1988 года по МПК G01B5/30 

(Л

С

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения внутренних напряжений. Цель изобретения - повышение точности определения напряжений в тонком слое связующего композитов с нитевидным наполнителем путем воспроизведения в образце-свидетеле реальных граничных условий в системе связующее-наполнитель. Для этого наматывают на оправку с перехлестом концом и заданным технологическим натягом нить исследуемого наполнителя, пропитанного связующим, а после полимеризации связующего снятый с оправки образец-кольцо дважды разрезают: первый раз - по зоне перехлеста для измерения изменений диаметра кольца под действием внутренних напряжений в связующем, второй раз - диаметрально противоположно перехлесту для измерений сечения образца по его микрофотографии. 2 ил. с $е

ел а о:

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определе- :ния внутренних напряжений, и может ис- :пользоваться для контроля и регулирования прочностных свойств композиционных материалов.

Целью изобретения является повышение точности определения напряжений в связующем композиционного материала с нитевидным наполнителем путем воспроизведения реальных граничных условий в системе связующее - наполнитель.

На фиг. 1 показан образец-кольцо; на фиг. 2 - схема измерения поперечного сечения образца по микрофотографии среза.

На схеме (фиг. 2) показана зона наполнителя 1, пропитанного связующими зона чистого связующего 2.

Способ осуществляется следующим образом.

Изготавливают образец-кольцо намоткой на оправку с перехлестом концов одного витка нити наполнителя, предварительно пропитанного связующим. Пропитка наполнителя, например стеклонити, происходит за счет проникновения наносимого жидкого связующего между моноволокнами наполнителя. Проводят поли- .меризацию связующего при непрерывном вра щении оправки и постоянном натяжении нити наполнителя с заданным в технологии изготовления реального композита усилием, составляющим обычно 5-10% от предела прочности нити. После завершения полиме- ризации и охлаждения полученный отвер- жденный образец-кольцо снимают с оправки, измеряют его внутренний диаметр, разрезают кольцо в зоне перехлеста и измеряют величину расхождения (схождения) его концов б. Далее на кольце делают второй разрез, диаметрально противоположный первому разрезу по перехлесту, и изготавливают микрофотографию полученного поперечного среза, которую обрабатывают следующим образом.

Сечение образца разбивают на п примерно однородных участков, т. е. таких, где высота укладки моноволокон примерно постоянна, и для каждого участка измеряют ширину А;, высоту В, сечения, занятую наполнителем 1, и высоту С,- сечения, заня- тую чистым связующим 2.

По результатам измерений вычисляют площадь 6 зонь, занятую пропитанным наполнителем, пользуясь соотношением

S S А,В,,

И модуль упругости этой зоны Е, пользуясь соотношением

E E,|t- + E«(l-|t),

где Е 1 мол,уль упругости этериала наполнителя;

Ет - модуль упругости материала связующего;

Sf - площадь сечения собственного чистого наполнителя, определяемая, исходя из линейной плотности исходной нити.

Средний уровень внутренних напряжений в тонком слое чистого связующего при технологическом натяжении определяют по соотношению

26Е В/

ГА,- Т Ы с7() +

i

Максимальный уровень внутренних напряжений в связующем определяют по соотношению

. kl

Смаке (J-IГм

у Д.р. 1fti

где 1 д-;

МтЕ .

Мш и Mf - коэффициенты Пуассона материалов связующего и наполнителя соответственно.

В образце-кольце воспроизводятся реальные состояния поверхности наполнителя (наличие замасливателя, тип замасливателя, влагосодержание и т. п.) и его геометрии на границе со связующим, а также темпе- ратурно-временной режим полимеризации в сочетании с заданным технологическим натягом нитей наполнителя. Все это обуславливает перспективу использования предлагаемого способа при углубленных исследованиях природы формирования прочности композиционных материалов.

Формула изобретения

Способ определения напряжений в от- верждающемся связующем, заключающийся в том, что наносят слой связующего на подложку, отвержают его, измеряют геометрические параметры подложки и слоя связующего и деформацию подложки под действием внутренних напряжений в связующем и по полученным данным определяют напряжения в слое связующего, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения напряжений в связующем композиционного материала с нитевидным наполнителем путем воспроизведения реальных граничных условий в системе связующее - наполнитель, в качестве подложки используют нить исследуемого наполнителя, которую после нанесения связующего наматывают на оправку в виде одного,-витка с перехлестом

концов, отверждение осуществляют при непрерывном вращении оправки и постоянном натяжении нити с заданным технологическим усилием, а после отверждения полученный образец-кольцо снимают с оправки, измеряют его внутренний диаметр, разрезают в зоне перехлеста и измеряют расхождение (схождение) его концов, после чего диаметрально противоположно разрезу по

перехлесту делают на образце поперечный срез, с помощью микрофотографии которого измеряют параметры сечения нити и слоя связующего, за геометрические параметры подложки и слоя связующего принимают параметры сечения нити и слоя связующего, а за деформацию подложки принимают изменение внутреннего диаметра образца- кольца.

Фи.г.2