Способ определения прочности сцепления волокна со связующим Советский патент 1983 года по МПК G01N19/04 

(54) СПОСОБ оПРЕдаЛВНИЯ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ ВОЛОКНА Изобретение относится к истштательной технике, а именно к способам определения прочности сцепления волокон со связующими. Известен способ определения проч ности сцепления волокна со связующим, заключающийся в том, что размещают волокно в связующем, доводят связующее,до,отверждения при комн ной температуре и прикладывают к в6локну нагрузку до вырыва его из связующего, по величине которой судят о прочности сцепления волокна со свя зующим fl . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае. мому результату является способ опре деления прочности сцепления яолокна ,со связующим,заключающийся в испытуемый образец, выполненны ГЪ виде связующего и размещенного в нем волокна, нагревают до температуры Tf отверждения связующего, охлаждают до Комнатной температуры, приклада вают к нему нагрузку до разрушения и судят о прочности сцепления. При этом нагрузку прикладывают к волокну от механического нагружателя до его вырьша из связующего, а о прочности

СО связукадим сцепления судят по максимальной величине нагрузки f 2 J. Недостатком этих способов является низкая точность определения прочности сцепления волокна со связующим, обусловленная тем, что при определении прочности не учитывают напряженно-деформированное состояние испытуемого образца, возникающее при отверждении связующего. Цель изобретения - повьвиение точности определен1|я путем учета напряженно-деформированного состояния об:разца. Для достижения зтой цели согласно способу определения прочности сцепления волокна со связующим, заключёцощемуся в том, что испытуе1«ый образец, выполненный в виде связующего . и размещенного в нем волокна, нагреыают до температуры Т| отверждения связующего, охлгикдают до комнатной температуры, прикладывают к нему нагрузку до разрушения и сулят о прочности сцепления, нагрузку создают охл ждением ниже комнатной темпврат:уры, измеряют разность температур нагрева. Тц и охлаждения Т , а прочность сцеп лвниятг определяют по формуле (Ти-То)Ььа f ..в.) 26 Fc6/. где Act - разность между коэффициента ми термического расширения связующего и волокна; Eg,,EcB модуль Юнга соответственно волокна и связующего; площадь поперечного сечения соответственно волокна и связующего; О - диаметр волокна; В - длина волокна. При этом отношение диаметра волокна к его длина выбирают 4 Of ношение плацади поперечного сечения волокна к площади поперечного сечания связующего выбирают 0,01-0,1, а скорость охлаждения выбиргиот 520 град/мин. На фиг.1 изображан испытуемый образец с эпюрой напряженно-деформированного состояния предлагаемого способа при охлаждении образца до комна ной температуры; на фиг.2 - то же, при охлс1ждении нижа комнатной температуры. Образец состоит из связующего 1 и размещенного в нем волокна 2. Способ осуществляют, следующим образом. Волокно 2 размещают в связующем 1 При этом отношение диаметра d волокна 2 к его длине I выбирают т- 4,а плсвдади поперечного сечения волокн 2 к плсадади поперечного сечения связующего 1 выбирают 0,01-0,1, так как когда отношение диаметра волокна 2. теряется поняк его длине больше тие волокна 2 как такового, а при значении меньшем - возникает неравномерность сщгезионной связи по поверхности сцепления и возможно когозионное разрушение связующего 1 или волокна 2. Когда отношении площад fj, поперечного сачания волокна 2 к площади Fee поперечного сечения связующего 1 выше 0,1, наступает когезионное разрушение связующего 1 прежде чем наступит разрушение адгезионных связей, а при значении, меньшем 0,01 наступает преждевременное разрушение волокна 2. Получанный образец нагревают до тампературы отверждения связующего 1. При этом выбирсиот материа лы свяэуюсцаго 1 и волокна 2 с различ ными коэффициентами о их линейного t расширения и модулями Юнга Е. Измеряют температуру Т, отверждения свйзующаго 1, а затем образец охлаждают со скоростью 5 20 град/мин. В случае охлаждения с большей скорость наступает разрушение образца баз разрушения адгезионных связей.между связующим 1 и волокном 2, а охлаждвние с меньшей скоростью приводит к релаксации температурных напряжений в образце. При охлгикдании образца до комнат-i ной температуры в нем возникают внутренние нормальные напряжения Ур, . Gp тем большие, чем больше разность &ot- термического расширения между связующим 1 и волокном 2. Крома того, в образце между связующим 1 и волокном 2 возникают тангенциальные напряжения сдвига. В дальнейшем нагрузку на образец создают охлаждением образца ниже комнатной тамперату1хл. Дри этом в адга эионном слое увеличидаются тангенциальные напряжения сдвига уи адгезионная связь между связующим 1 и волокном 2 нарушается. При этом фиксируют температуру Т, охлаждения, при которой происходит разрушение образца. Измеряют разность темпаратур нагрева Т„ и охлеикдения То и определяют прочность сцепления t по формуле М(Ти-Те,)Ее,а. (и 1.1) 16 ч cte я ей / где Доб - разность между коэффициентами тармичаского расширанйя : связующего и волокна; :Е,Ёсв|- модуль Юнга соответственно волокна и связующего; Fj,F(.- площадь поперечного соответственно волокна и связующего; d - диаметр волокна; б-- длина волокна. Данный способ позволяет повысить очность определения прочности сцепения волокна со связующим путем уча а напряженно-деформированного сосояния связующего и волокна испытуеого образца при создании нагрузки хлаждением ниже комнатной температуры. Формула изобретения 1. Способ определения прочности сцепления волокна со связующим, заключающийся в том, что испытуемый образец, выполненный в виде связующего и размещенного в нем волокна, нагревают до температуры Т(, отверждения связующего, охлаждают до комнатной температуры/1рикладывают к нему нагрузку до разрушения и судят о прочности сцепления, отличающийся тем,что,с целью повышения точности определения путем,учета напряженно-деформированного соЪтояния образца, нагрузку создают охлаждением нижа комнат ной температуры, измеряют разность температур нагрева Тц и охлаждаг ния to I а прочность сцапления f on- , ределяют по формуле . Дс1(Тн-Тр)аа 1 ге ..if-lL ЕСВ FCH/

raeuti. - разность коэффициентов

мичвского расширений связуюмичесщего и волокна;

а.В„„ моаупь Юнга соответственно

-В. св волЬкна и связующегог - поперечного сечения соответственно волокна и связующего;

а е диаметр волокна; длина волокна

2,Способ по П.1, отличаюц и и .с я тем, что отношение л: аметра к его длине выбирают 4 я

3.Способ по П.1, отличающийся тем, что отношение гшощади поперечного сечения волокна к площади поперечного сечения связующего выбирают 0,01-0,1.

4. Способ по П.1, отличающийся тем, что скорость охлаждеиия выбирают 5-20 град/мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.тарнопольокий Ю.М., Кинцйс f.Jl. Методы статических йсшланий ар-.

мированных пластиков. М., Химия% 1975, с. 52.

2.А5ТМ, ВоК , 1959, 235, р.63 (прототип). .- .

/

f

Фиг л

f t