Образец для испытания одноосным растяжением перекрестно-намотанного композиционного материала и способ его изготовления Советский патент 1982 года по МПК G01N1/28 

(54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОДНООСНЫМ РАСТЯЖЕНИЕМ

ПЕРЕКРЕСТНО-НАМОТАННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО

МАТЕРИАЛА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств твердых материалов путем приложения растягивающих нагрузок, а именно, намоточных композиционных материалов, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при изготовлении силовых конструкций из армированных пластиков.

Известен образец для испытания одноосным растяжением композиционных материалов с симметричной укладкой волокон относительно оси растяжения. Этот образец получают вырезалием из трубы или доски на основе композиционных материалов fl.

Недостатком указанного образца являются сильно заниженные механические характеристики, полученные при его испытаниях. Это объясняется «эффектом перерезанных нитей, который заключается в следующем: при растяжении образца под углом с к направлениям укладки волокон, последние, очевидно, нагруждаются через связующее, а так как длина волокон в этом случае недостаточна (t b/sin it), разрущение образца при растяжении начинается с разрущения связующего при соверщенио целых волокнах арматурь. А это приводит к расслоению образца и его преждевременному разрущению.

Известен образец для испытания одноосным растяжением перекрестно-намотанного композиционного материала, включающий

5 симметрично уложенные относительно оси растяжения волокна. Характерной особенностью образца является то, что короткие перерезанные волокна, расположенные в краевых зонах, не проходят через рабочее

10 сечение 2.

Однако получаемые на нем упругие и прочностные характеристики нельзя считать достоверными, так как здесь не полностью устранен «фффект перерезанных нитей имеются краевые зоны, в которых длина воло 5 кон недостаточна). Кроме того, пропилы с двух сторон, уменьщающие рабочее сечение, создают вокруг себя концентраторы напряжений, которые резко увеличивают неоднородность поля напряжений в рабочем

20 сечении.

Известен способ изготовления образца для испытания одноосным растяжением перекрестно-намотанного композиционного материала, включающий пропитку волокон связующим, их спиральную намотку на оправку, последующую термообработку и вырезание образца 3.

Недостатком способа является то, что получаемый при этом образец не обеспечивает получение достоверных упругих и прочностных характеристик.

Цель изобретения - получение более достоверных упругих и прочностных характеристик за счет полного устранения «эффекта перерезанных нитей и создания однородного поля напряжений в рабочем сечении.

Указанная цель достигается тем, что образец для испытания одноосным растяжением перекрестно-намотанного композиционного материала, включающий симметрично уложенные относительно оси растяжения волокна, выполнен из непрерывных волокон в виде двух замкнутых лент с общим центром симметрии при этом волокна в каждой ленте расположены параллельно друг другу.

Кроме того, в способе изготовления образца, включающем пропитку волокон связующим, их намотку на оправку и последующую термообработку, намотку производят радиально, при этом один торец оправки закрепляют по ее оси, а другой перемещают при намотке каждой ленты на равные расстояния симметрично относительно оси оправки.

На фиг. 1 изображен образец, общий вид; на фиг. 2 - схема способа изготовления образца.

Образец перекрестно-намотанного композиционного материала выполнен из неправильных полиамидных волокон 1 в виде двух замкнутых лент 2 и 3 с общим центром 4 симметрии. При этом образуются, например, кольца, с следующими размерами: внутренний диаметр - 138 мм, щирина - 10 мм, толщина - 1 мм.

При испытании образца, его располагают таким образом, что ось 5 растяжения не пересекает колец. Волокна 1 в образце расположены, симметрично относительно оси 5 растяжения под углом 10° к ней, а в каждой ленте параллельны друг другу.

Образцы изготавливают методом радиальной намотки на плоскую или цилиндрическую оправку. При этом оправку закрепляют с торца 6 в центре 7 по оси оправки, а с

торца 8 - поочередно в двух смещенных центрах 9 и 10, расположенных симметрично относительно оси оправки. Углы между осью намотки 11 и двумя положениями оси оправки 12 и 13 равны и составляют по 10°.

Намотку производят на многосекционную разрезную оправку.

Образец для испытания одноосным растяжением и способ его изготовления обеспечивает более достоверные сведения о свойствах материала. Положительный эффект проявляется в том, что изобретение позволит более точно и надежно конструктировать изделия из армированных пластиков.

Формула изобретения

1.Образец для испытания одноосным растяжением перекрестно-намотанного композиционного материала, включающий симметрично уложенные относительно оси растяжения волокна, отличающийся тем, что, с целью получения более достоверных упругих и прочностных характеристик за счет полного устранения «эффекта перерезанных нитей и создания однородного поля напряжений в рабочем сечении, образец выполнен из непрерывных волокон в виде двух замкнутых лент с общим центром симметрии, при этом волокна в каждой ленте расположены параллельно друг другу.

0 2. Способ изготовления образца по п. 1, включающий пропитку волокон связующим, их намотку на оправку и последующую термообработку, отличающийся тем, что, намотку производят радиально, при этом один торец оправки закрепляют по ее оси, а другой перемещают при намотке каждой ленты на равные расстояния, симметрично относительно оси оправки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. ГОСТ 4649-55.

2.Тарнопольский Ю. М., и Кинцис Т. Я. Методы статических испытаний армированных пластиков. М., 1975, с. 81.

3.Цыплаков О. Г. Основы формования 5 стеклопластиковых оболочек. Л., 1968,

с. 33-35.