Образец для определения сдвиговой прочности полимерных композиционных материалов методом кручения Советский патент 1992 года по МПК G01N3/22 

Изобретение относится к испыта- тельной технике, а именно к образцам для определения сдвиговой прочности .полимерных композиционных материалов методом кручения.

Известен метод определения сдвиговой прочности путем перекашивания пластины в шарнирном четырехзвенни- ке. Образец для этого вида испытания представляет собой тонкую плоскую квадратную пластику, по краям которой привинчены или приклеены жесткие накладки. Когда четырехзвенник нагружается в противоположных углах сжатием или растяжением, пластина ока- зывается в состоянии чистого сдвига в своей плоскости. В настоящее время методом фотоупругости показано, что напряженное состояние в пластине существенно отличается от чистого сдвига. Вследствие этого метод дает

погрешность при определении сдвиговых характеристик в плоскости имеет низкую достоверность.

Известен метод определения сдвиговой прочности путем перекашивания полосы. При этом около свободных кромок образца наблюдается отличное от чистого сдвига напряженное состояние - зона краевого эффекта. При определении прочности заметное влияние оказывает обжатие кромок образца.

Возникающие в процессе нагруже- ния образца нормальные напряжения могут быть причиной преждевременного разрушения образца. Все это снижает достоверность результатов испытаний.

Наиболее близким к предлагаемому является образец для испытаний на сдвиг, выполненный в виде тонкой трубы, испытываемой на кручение. Тонкостенная труба круглого поперечного се

00

го to to

00

31

чения нагружается крутящим моментом вокруг продольной оси. Стенка образца подвергается при этом чистому сдвгу. Этим методом можно получить наиболее корректные результаты при определении сдвиговых характеристик композиционных материалов.

Недостатки известных образцов - нвозможность изготовления их без специальной оснастки, для проведения испытаний требуется дорогостоящее специальное оборудование, а также низка достоверность испытаний из-за неравномерности распределения напряжений по рабочему сечению образца.

Целью изобретения является повышение достоверности испытаний путем определения сдвиговой прочности слоистых полимерных композиционных материалов .

Указанная цель достигается тем, что захватные части образца выполнены в виде хвостовиков и жесткосвя- занных с ними параллельных плоских ортотропных слоистых пластин, содержащих волокна и связующую матрицу, рбочая часть образца выполнена в виде связанного с пластинами слоя связующего, толщина которого не превышает расстояние между волокнами в соседних слоях и для относительной ширины выполняется условие

h/R -0,05.

Ограничение относительной ширины кольцевого сечения соединительной матрицы связано с неоднородностью рапределения касательных напряжений по рабочему сечению. Ограничение толщины рабочего сечения необходимо для обеспечения корректного моделирования исследуемого материала. При увеличении этого размера происходит пе- реход от определения сдвиговой прочности слоистого композита к прочностным свойствам матрицы.

На фиг. 1 показана схема образца для определения сдвиговой прочности ПМК методом кручения; на фиг. 2 - сечение Л-А на лиг. 1.

Образец состоит из двух пластин 1, соединенных посредством слоя матрицы 2 и приклеенных к двум концеви- кам 3 с помощью клеевого слоя Ц и антиадгезионных пленок 5 и 6.

Образец изготавливают и испытывают следующим способом.

84

Формируется пакет по схеме: восемь слоев препрега по схеме Ј0-90 (например, из углеродной ленты ЭЛУР0,П8П, пропитанной эпоксифенольным связующим ЭНФБ) диаметром 0,на которые накладываются две антиадгезионные пленки с Одна пленка 5 в форме кольца с внутренним диаметром 2 (R+h)

и внешним диаметром D, а вторая 6 - в форме круга с диаметром 2R. Лалее на антиадгезионные пленки выкладывается еще восемь слоев препрега со схемой укладки Qb90j4 диаметром D. Заготовки препрега и антиадгезионных пленок вырезают по шаблонам. В качестве адгезионной пленки использовалась фторопластовая пленка марки МБ-А ТУ-6-05-1878-79 толщиной 5 мкм. По

окончании формирования пакета производится его отверждение по стандартному технологическому режиму. Полученный композиционный материал приклеивается к хвостовикам 3.

При испытании образца к нему прикладывается через приклеенные хвостовики 3 крутящая нагрузка, которая вызывает в рабочем сечении 2 разрушение от сдвиговых напряжений. Нагружение осуществляется на стандартной испытательной машине типа KM-5Q-1. Расчет сдвиговой прочности ведется по известной формуле, используемой для трубчатых образцов

3S

п Јиxs

где МКр- крутящий момент, при котором происходит разрушение образца;

R,h - внутренний радиус и ширина рабочего сечения.

Формула изобретения

Образец для определения сдвиговой прочности полимерных композиционных материалов методом кручения, содержащий захватные части и рабочую часть кольцевого сечения радиусом R, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности испытаний путем определения сдвиговой прочЈ ности слоистых полимерных композиционных материалов, захватные части об- 5 разца выполнены в виде хвостовиков и жестко связанных с ними параллельных плоских ортотроиных слоистых пластин, содержащих волокна и СВЯЗУ0

ющую матрицу, а рабочая часть выполйена в виде связанного с пластинами

слоя связующего, толщина h которого

не превышает расстояние между волок-

1732228

нами в соседних слоях с учетом соотношения - 0,05. к

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения сдвиговой прочности полимерных композиционных материалов методом крушения. Целью изобретения является повышение достоверности испытаний,Образец выполнен в виде хвостовиков и жесткосвязанных с ними параллельных плоских ортотроп- ных слоистцх пластин испытываемого материала. Рабочая часть образца выполнена в виде связанного с пластинами слоя связующего в форме кольца с радиусом R, относительной шириной h/R сО,05. Толщина рабочей части не превышает толщины связующего между волокнами в соседних слоях. 2 ил.

2

1 3

Ш