Долговечность полимерных композиционных материалов и методы ее прогнозирования
Изучение области применения полимерных композиционных материалов. Определение сложности прогнозирования характеристик их напряженно-деформированного состояния при циклических видах нагружения, из-за малой изученности поведения композиционных материалов.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.03.2019 |
| Размер файла | 13,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДЫ ЕЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
DURABILITY OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS AND METHODS OF ITS PREDICTION
Хачатрян А.С., Борков П.В.
Липецкий Государственный Технический Университет Липецк, Россия
Khachatryan A.S., Borkov P.V.
Lipetsk State Technical University Lipetsk, Russia
Полимерные композиционные материалы (ПКМ) различных составов хорошо сопротивляются действию агрессивных сред и обладают высокой прочностью. Относительно малая жесткость и большая деформативность полимерных композиционных материалов, по сравнению с другими строительными материалами, позволяют им оказывать сопротивление действию динамических нагрузок Небольшое время процесса отверждения полимерных композиционных материалов дает возможность использовать их в качестве материала для изготовления гальванических ванн, полов и опор травильных агрегатов, при проведении ремонта ответственных конструкций таких, как аэродромные и дорожные покрытия и т.п. Исследования последних лет свидетельствуют о том, что полимерные композиционные материалы можно эффектно использовать в мостостроении.
Наряду с этим существует необходимость учета циклических нагрузок в строительстве, при эксплуатации конструкций на заводах металлургической промышленности, мостов, шпал, применения полимерных композиционных материалов в машиностроении. Более широкое применение полимерных композиционных материалов в значительной степени сдерживается сложностью прогнозирования характеристик их напряженно-деформированного состояния при циклических видах нагружения, из-за малой изученности поведения полимерных композиционных материалов при такого рода загружениях. В настоящее время достаточно трудно прогнозировать долговечность полимерных композиционных материалов при статических видах загружения, а имеющиеся методы для материалов кристаллического строения и полимеров не всегда применимы к ним. При длительном действии циклических нагрузок изменения структуры полимерных композиционных материалов происходят за счет локального саморазогрева в вершинах растущих субмикротрещин и связанных с этим изменением упругогестерезистных свойств материала. При этом проявляется энергия усталости, когда одновременное многофакторное циклическое воздействие собственных и силовых напряжений приводит к эффекту, превышающему суммарное действие отдельных видов напряжений.
Долговечность, как характеристика ПКМ, необходима при проектировании строительных конструкций, материалов и изделий. Основными факторами, влияющими на величину долговечности, являются нагрузка, температура, старение, ультрафиолетовое излучение и т.д. Существует несколько определений долговечности. Под долговечностью понимают продолжительность времени от момента нагружения до разрушения полимерного композита [1]. Вместе с тем, под долговечностью понимают также свойство длительно сохранять работоспособность изделия вплоть до предельного состояния, при котором его длительная эксплуатация невозможна. Как отмечают ряд исследователей долговечность ПКМ и ее прогнозирование является многофакторной системой.
Одним из факторов, от которых зависит долговечность полимерных композитов и конструкций из них, являются нагрузки при эксплуатации. Под их действием материал в течение времени получает так называемые усталостные микротрещины, которые являются причиной его разрушения. Причиной образования микротрещин является разрыв связей, вызванный одновременным развитием деформаций сжатия и растяжения структуры полимерного композита. Если локальные напряжения в области скопления дислокаций превысят предел текучести композита, то возникают микроскопические трещины.
Другим фактором, влияющим на долговечность, характерным для полимерных композиционных материалов, является старение. Под старением полимерного композита подразумевают изменение его физико-механических свойств во времени. Изменение свойств происходит в результате физико-химических процессов, активизируемых под влиянием внешней среды.
В процессе установления срока службы здания или конструктивного элемента необходимо знать величину долговечности каждого его составляющего и компонента. Наиболее точным методом установления долговечности полимерного композита является наблюдение за ним в течение всего периода его работы. Зачастую этого сделать не удается, и тогда прибегают к различным приемам и способам прогноза, когда по отдельным факторам или кратковременным испытаниям вычисляют долговечность исследуемого композита.
Для расчета и прогнозирования несущей способности строительных материалов и конструкций, определяющей их долговечность, используются следующие методы:
Феноменологический метод.
Прогнозирование долговечности по законам кинетики старения.
Прогнозирование прочности композиционных материалов с использованием полиструктурной теории.
Кинетическая теория прочности.
Метод предельных состояний.
Кроме вышеуказанных методов для оценки статической долговечности используется метод на основе энтропии, а для прогнозирования циклической долговечности - структурных и объемлющих диаграмм, метод усталостных диаграмм, а также использование предела пропорциональности материала для оценки циклической и статической долговечности.
Можно сделать вывод о том, что если вышеуказанные вопросы достаточно исследованы например для древесины - как природного композита, то для искусственных конгломератов, каким являются полимерные композиты, эти они нуждаются в тщательном изучении. Поэтому вопросы прогнозирования долговечности полимерных композиционных материалов в различных эксплуатационных условиях является актуальной научной задачей.
полимерный композиционный деформированный нагружение
Список литературы
1. Циклическая долговечность полимерных композиционных материалов строительного назначения [Текст]: монография / Б.А. Бондарев, П.В. Борков, П.В. Комаров и др. - Тамбов: Изд. во Першина Р.В., 2013. - 112 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка принципов и технологий лазерной обработки полимерных композиционных материалов. Исследование образца лазерной установки на основе волоконного лазера для отработки технологий лазерной резки материалов. Состав оборудования, подбор излучателя.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 12.10.2013Разработка варианта конструкции фюзеляжа самолета легкого типа из полимерных композиционных материалов и обоснование принятых решений расчетами. Технологический процесс изготовления конструкции. Анализ дефектов тонкостенных деталей трубопроводов.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 11.02.2015Типы композиционных материалов: с металлической и неметаллической матрицей, их сравнительная характеристика и специфика применения. Классификация, виды композиционных материалов и определение экономической эффективности применения каждого из них.
реферат [17,4 K], добавлен 04.01.2011Понятие полимерных композиционных материалов. Требования, предъявляемые к ним. Применение композитов в самолето- и ракетостроении, использование полиэфирных стеклопластиков в автомобильной индустрии. Методы получения изделий из жестких пенопластов.
реферат [19,8 K], добавлен 25.03.2010Структура композиционных материалов. Характеристики и свойства системы дисперсно-упрочненных сплавов. Сфера применения материалов, армированных волокнами. Длительная прочность КМ, армированных частицами различной геометрии, стареющие никелевые сплавы.
презентация [721,8 K], добавлен 07.12.2015Подготовительные технологические процессы, расчет количества ткани и связующего для пропитки. Изготовление препрегов на основе тканевых наполнителей. Методы формообразования изделия из армированных композиционных материалов, расчёт штучного времени.
курсовая работа [305,7 K], добавлен 26.03.2016Способы получения полимерных композитов, тип наполнителя и агрегатное состояние полимера. Физико-химические аспекты упрочнения и регулирования свойства полимеров, корреляция между адгезией и усилением. Исследование взаимодействия наполнитель-связующее.
реферат [21,9 K], добавлен 30.05.2010Общие сведения о композиционных материалах. Свойства композиционных материалов типа сибунита. Ассортимент пористых углеродных материалов. Экранирующие и радиопоглощающие материалы. Фосфатно-кальциевая керамика – биополимер для регенерации костных тканей.
реферат [1,6 M], добавлен 13.05.2011Производство изделий из композиционных материалов. Подготовительные технологические процессы. Расчет количества армирующего материала. Выбор, подготовка к работе технологической оснастки. Формообразование и расчет штучного времени, формование конструкции.
курсовая работа [457,2 K], добавлен 26.10.2016Подготовительные технологические процессы для производства изделий из композиционных материалов. Схема раскроя препрегов. Расчет количества армирующего материала и связующего, необходимого для его пропитки. Формообразования и расчет штучного времени.
курсовая работа [149,9 K], добавлен 15.02.2012Горение полимеров и полимерных материалов, методы снижения горючести в них. Применение, механизм действия и рынок антипиренов. Наполнители, их применение, распределение по группам. Классификация веществ, замедляющих горение полимерных материалов.
реферат [951,6 K], добавлен 17.05.2011Применение техногенных отходов различных химических и нефтехимических производств в технологии получения полимерных композиционных материалов. Получение низкомолекулярных сополимеров (олигомеров) из побочных продуктов производства бутадиенового каучука.
автореферат [549,3 K], добавлен 28.06.2011Расчет стенки моторамы на срез и смятие композиционных материалов. Формообразование несущего профиля моторамы. Расчет воздухообмена при изготовлении моторамы легкого самолета. Оценка прямых и косвенных расходов на содержание и эксплуатацию оборудования.
дипломная работа [396,6 K], добавлен 13.05.2012Влияние графитовых наполнителей на радиофизические характеристики композиционных материалов на основе полиэтилена. Разработка на базе системы полиэтилен-графит композиционного материала с наилучшими радиопоглощающими и механическими показателями.
диссертация [795,6 K], добавлен 28.05.2019Общие сведения о древесно-полимерном композите - составе, содержащем полимер (химического или натурального происхождения) и древесный наполнитель. Производство профилированного погонажа из древесно-полимерного композита, применяемое оборудование.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 19.07.2015Изучение истории создания и теплофизических свойств полимеров и полимерных пленок. Экспериментальные методы исследования тепловодности, температуропроводности и теплоемкости. Особенности применения полимерных пленок в различных областях производства.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 08.12.2013Классификация, маркировка, состав, структура, свойства и применение алюминия, меди и их сплавов. Диаграммы состояния конструкционных материалов. Физико-механические свойства и применение пластических масс, сравнение металлических и полимерных материалов.
учебное пособие [4,8 M], добавлен 13.11.2013Технологические методы изготовления полимерных ящиков и контейнеров путем переработки полимерных материалов в тароупаковочные средства, производственную, транспортную и потребительскую тару, реализуемых на соответствующих видах специального оборудования.
реферат [2,4 M], добавлен 17.11.2010Разработка состава фрикционного термоустойчивого материала для изготовления тормозных накладок, выбор матрицы и характеристика амидных связывающих. Проектирование технологии получения термоустойчивого фрикционного ПМ, прессования фрикционных накладок.
дипломная работа [223,3 K], добавлен 27.11.2009Характеристика и виды оборудования, применяемого для смешения для полимерных материалов, особенности их использования и назначение. Экспериментальная оценка гомогенности смеси. Основные закономерности ламинарного смешения. Механизм смешения в камере ЗРС.
контрольная работа [2,1 M], добавлен 28.01.2010
