Способ определения механических характеристик изделий и полуфабрикатов из однонаправленных волокнистых композиционных материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения механических свойств изделий и полуфабрикатов из однонаправленных волокнистых композиционных материалов.

Цель изобретения - повышение точности определения свойств композиционных материалов.

Способ осуществляют следующим образом.

Используют плоские образцы для испытания на растяжение, изготовленные из композиционных изделий или полуфабрикатов.

Металлографическим путем определяют средний диаметр d волокна, коэффициент Ј заполнения материала и ориентацию О) структуры.

Геометрические размеры образцов удовлетворяют условию 10 Ь, b - длина и ширина рабочей части образца.

Используют две группы образцов, дли- Hbili первой группы и 12 второй группы образцов удовлетворяют условию k 10 -li.

Ширину b рабочей части образцов рассчитывают из условия b (y-d/

- |)я/4а,гдеа-толщина изделия или полуфабриката; t - критерий Стюдента, Е - абсолютная ошибка определения механических характеристик.

Образцы нагружают растяжением до разрушения, определяют механические характеристики FI и F2 каждой группы образцов, а механические свойства F изделия или полуфабриката определяют по соотноОч

чэ

э

DO О

3 16208914

шению F )m, где - длина изде-Предел текучести матрицы а0 12 кг/мм2,

лия или полуфабриката; (F2/Fi)/ln(l2/li)Используя полученные данные, опреЧастным отличительным признакомделяли значения безразмерных величин

является использование образцов в видеf.

лопатки. Ширину В захватной части образ-5 «-О05 « - 008

ца в виде лопатки выбирают из условия: х

Длина hi лопатки была принята равной

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения механических свойств изделий и полуфабрикатов из однонаправленных волокнистых композиционных материалов. Цель изобретения - повышение точности определения свойств композиционных материалов. Используют плоские образцы для испытания на растяжение, изготовленные из изделий или полуфабрикатов, Металлографическим путем определяют средний диаметр d волокна, коэффициент Ј заполнения материала и ориентацию со структуры. Геометрические размеры образцов удовлетворяют условию, приведенному в описании изобретения. Дополнительным отличительным признаком является то, что используют образцы в виде лопатки, параметры которой приведены в описании. 1 з.п. ф-лы. -s Ё

2/ « /т - 1 /40 мм, расчетным путем установлено, что 4 1) I /г 1I/2 при ,0 ширина лопатки равна 6 мм.

Радиус перехода от лопатки к рабочей части образца для т 25 кг/мм и С

где 4 а0/сгх , эксперименталь- (Ох/г)2 36 выбран равным R 46 мм. но определяемые предел текучести матри-Были изготовлены две партии образцы и трансверсальная прочность при15 цов с общими размерами мм, В 6мм, растяжении в направлении армирования 1 40 мм и R 46 мм. Одна партия образ- композита; Т - величина, обратная коэф-ЦОВ имела длину рабочей части мм. фициенту запаса прочности; f - коэффици-другая 1а 300 мм. Образцы обеих партий ент трения композита по материалурастягивали на усовершенствованной раз- захватов; rj отношение толщины изде-20 рывной машине УМЭ-10ТМ. По диаграм- лия или полуфабриката к длине лопат-ме напряжение-деформация определяли ки. Радиус R сопряжения захватнойпредел прочности образцов первой пар- части с рабочей частью выбирают из соот-тии (ab )i и второй (ab fc . Среднее значе- ношения R b(c+ (B/b+ 1)) /4(B/b-1), гдение предела прочности составило с (ах/т)2;т - экспериментально опре-25(db)l 115 кг/мм (дь «г/мм2, деляемэя прочность на сдвиг изделияПо полученным значениям определяли или полуфабриката в направлении арми-пРеАел прочности полуфабриката: рования композита.. .

Пример. Определяли предел прочно-m }п / } Wjn / . - 0.06

сти полуфабриката однонаправленного30 по/ ои /

композиционного материала алюминий- мппп/чпт - mn tn °-os

бор в виде листа размером 500x1000 мм2. По(сть)п - (ЮО)-(ЮОО/300) -100(0,3)

металлографическим шлифам, вырезанным 93 кг/мм .

электроэрозионным способом из полуфаб-Формула изобретения

риката, на микроскопе МПС-1 определили35 1- Способ определения механических

следующие значения величин; коэффициентхарактеристик изделий и полуфабрикатов

заполнения Ј 0,5, коэффициент ориента-из однонаправленных волокнистых компоции структуры со 0,5. Количество волоконзиционных материалов, по которому испы/ / 2 - f- f-чтывают на растяжение плоские образцы, z (u)U/e)2(1 -f) , которое-должно со- готовленные из полуфабрикатов или из держаться в рабочей части образца дляи делий, с длиной 10 b рабочей части, где оценки предела прочности с погрешностьюb ш 6очеи части регистрируют Ј 4% при вероятности ,9544 (имеет длядиаграмму напряжение-деформация, опре- таких вероятности и ошибки и 2,0), равноделяют металлофафИЧеским путем средний 160. Средний диаметр волокон составил диаметр d волокна, коэффициент запол- ,15 мм. Ширина b образца для толщинынения материала и ориентацию (И структу- листа ,0 мм составила 3 мм. Затем опре-ры с учетом которых судят о механических деляли геометрические размеры лопаткисвойствах полуфабриката, о т л и ч а га- образца под захваты разрывной машины.щ и и с я тем, что, с целью повышения

Коэффициент запаса прочности5Q точности определения, используют две

к (ob)max/(ob)min равен 1,3. Коэффициентгруппы образцов, длины Зч первой группы

трения ,2. Трансверсальную прочность второй группы которых удовлетворяют

направлении армирования композитам оп-условию 1г Ј 10li, ширину b рабочей части

ределяли по значениям предела прочностиобразцов рассчитывают из условия

матрицы (7b) кг/мм2 и предела прочно-55

сти волокна (оь)ь 280 кг/мм2 с помощьюь ()2 (1 - Ј)я/4а

выражения:где критерий Стюдента;

( ((jb)b Ј + (сть-)и(1 - Ј) 150 Ј абсолютная ошибка определения меммханических характеристик;

а - толщина рабочей части образца, определяют механические характеристики FI и Fa каждой группы образцов, а механические свойства F изделия или полуфабриката определяют по соотношению

F F2{U/l2)m, где 1 - длина изделия или полуфабриката;

(F2/Fi)/ln(l2/li).

в

- W)- ) / -fc-1)/

где Т - величина, обратная коэффициенту запаса прочности;

- экспериментально определя0

ц ст0/ст, CTQ и стх

емые предел текучести матрицы и трансвер- сальная прочность при растяжении в направлении армирования композита;

г - отношение толщины изделия или полуфабриката к длине лопатки;

f - коэффициент трения композита по материалу захватов, а радиус R сопряжения захватной части с рабочей частью выбирают из соотношения

R b(c+ (B/b-1))/4(B/b-1).

где с - (Ох/т)2

т- эксперименентально определяемая прочность на сдвиг изделия или полуфабриката в направлении армирования композита.