Способ изготовления образца для определения прочности однонаправленных полимерных композитов Советский патент 1992 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к области исследования прочности полимерных композиционных материалов (ПКМ) слоистого строения, а именно к способу изготовления образца для механических испытаний на растяжение при нормальной или повышенной температурах, и может быть использовано при создании новых ПКМ и изучении эксплуатационных свойств этих материалов.

Известен способ изготовления образцов, заключающийся в разрезании заранее отформованной плиты-заготовки однонаправленного КМ на прямоугольные полоски 1. Однако такие образцы зачастую проскальзывают в захватах испытательной машины или разрушаются не в рабочей зоне - в захватах, а также в переходном участке. С целью устранения этих недостатков используется другой способ изготовления, аналогичный первому, но с приклеиванием накладок на зажимные участки образца. Это позволяет избежать проскальзывания образцов в захватах испытательной машины и нехарактерного разрушения Однако приклеивание накладок усложняет технологию изготовления образцов. Кроме того такой образец практически нельзя использовать для определения прочности при повышенных температурах (происходит отслоение накладок от образца). Применяется также способ изготовления образца, заключающийся в вырезании из отформованной плиты двухсторонней лопатки 2. Изготовление двусторонней лопатки достаточно просто, Этот образец не требует приклейки накладок и может с успехом использоваться для определения прочности как при нормальной, так и при повышенной температурах.

Однако применение способа изготовления образца в виде двусторонней лопатки в случае совпадения направления армирования с продольной осью образца мало нецелесообразно, так как часто наблюдается скалывание головок образца по ширине рабочей части, что существенно снижает надежность испытаний.

Целью изобретения является повышение качества образца

у

Ё

VI

01 W О)

4

Способ изготовления плоского образца для испытания на растяжение однонаправленных армированных пластиков осуществ- ляют так, что армирующие волокна укладываются послойно под углами 0п матричную композицию с последующей ее полимеризацией. Угол укладки волокон ©определяется предварительно из условия изменения механизма разрушения материала данного типа.

Изготовление пли™ с укладкой волокон под углами к предлагаемому направлению приложения нагруз ки и дальнейшей порезкой на образцы в виде двусторонней лопатки исключает возможность разрушения образца путем скалывания. Это объясняется тем, что разбалансировка слоев на угол относительно оси-образца приводит к торможению трещин в случае их появления в отдельных слоях при нагружении на растя- жении.

Выбор угла выкладки слоев 0, равного критическому углу изменения механизмов разрушения от волокон к матрице, объясняется следующими причинами.

При увеличении угла ©выше критического образцы начинают разрушаться по матрице, т.е. мы получаем искаженную характеристику прочности, которая, по-суще- ству, характеризует уже не монослой КМ, а прочность косоугольно-армиррванного пластика,

«

Применение при выкладке угла Э © нцелесообразно из-за технологической сложности обеспечения выкладки под выбранным углом в силу малых значений 0с(для современных полимерных КМ -4°). Но главной причиной отказа от использования является то, что обеспечивается характерного разрушения образцов, а происходят сколы образца.

Угол смены механизмов разрушения для исследуемого материала КМУ-4Э можно Определить по критерию прочности Кулона- Мора 3 из уравнения:

sin

.

+

sin

COS tl

COS

2 О

rf

m

Пи (0°)

где Пц+(0°)- прочность однонаправленного композита в направлении волокон;

сит- экспериментально определяемые параметры материала.

На чертеже изображена схема образца для определения прочности однонаправленных слоистых полимерных композитов,

П р и м е р. По результатам испытаний образцов однонаправленного углепластика на неосевое растяжение определяют параметры Сит, Были получены и ,4 МПа, тогда угол смены механизмов разрушения 0 1 2054 . Для практического использования было приныго 0 3° .Угол 0 3° выбран из условия незначительного превышения угла ©,. Формируется пакет со схемой армирования (3), производится его отверждение. Из готового пластика изготавливают образцы в форме двусторонней лопатки с размерами по ГОСТ 25.601-80.

Изобретение позволяет изготавливать образцы из однонаправленного ПКМ в форме двусторонней лопатки для корректного определения прочности при одноосном растяжении при нормальной и повышенной температурах. Использование при выкладке образцов косоугольной схемы армирования с критическим углом 0U позволяет повысить качество изготовленных образцов.

Формула изобретения

Способ изготовления образца для определения прочности однонаправленных пол- имерных композитов, по которому армирующие волокна укладывают слоями в матричную композицию с последующей ее полимеризацией, отличающийся тем, что, с целью повышения качества, предварительно определяют угол 0 наклона волокон к оси нагружения, при котором происходит изменение механизма разрушения для данного типа материала, а монослои волокон укладывают под углами © к продольной оси образца.

Использование: для изготовления образца для механических испытаний на растяжение при нормальной или повышенной температурах При формировании пакета производят укладку монослоев под углом смены механизмов разрушения ± 0, который определяют заранее. 1 ил.