Длительная прочность композиционных материалов (с учетом технологических несовершенств и воздействия эксплуатационных факторов) и создание технических средств для ее определения тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.16 ВАК РФ

: » ^ +1 ) ИНСТИТУТ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЖЛЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ АН СССР

На правах рукописи

МАЛЕЕВ АЛЕКСЕЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ

УДК 678.5.067.5:539.4/5

ДЛИТЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (С УЧЕТОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НЕСОВЕРШЕНСТВ И ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ) И СОЗДАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

(02.00.16 - химия п технология композиционных материалов)

Автореферат диссертации на соискание ученой

степени кандидата физико-математических наук

Москва -1991

Работа выполнена в Научно-производственном объединении "Стеклопластик"

Научные руководители: доктор физико-математических наук,

профессор Канович М.З.,

кандидат химических наук, старший научный сотрудник Трофимов H.H.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник Ошмян В.Г.,

доктор технических наук, старший научный сотрудник Курочкин В.М.

Ведущее предприятие: ФМИ АН УССР .

Защита состоится Л часов на

заседании специализированного совета К.003.86.01 при Институте синтетических полимерных материалов АН СССР по адресу: Москва, ул, Профсоюзная, 70.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИСЛМ АН СС

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета

//

/у U

кандидат химических наук / v-y' Шевченко' В. Г.

I

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

—-^-- Актуальность проблемы. Одной из основных задач технологов и материаловедов, занимающихся созданием композиционных материалов, в частности, стеклопластиков, является разработка композитов с заранее) заданными свойствами. Между тем, в процессе эксплуатации изделие подвергается воздействию различных внешних факторов, вследствие чего изменяются его свойства. Чтобы судить о времени, в течение которого композит удовлетворяет эксплуатационному назначению, нужно знать характер изменения этих свойств во времени при действии совокупности эксплуатационных факторов. Поэтому вопросы обеспечения технологов эффективными методами контроля и прогнозирования свойств материалов, а также техническими средствами, позволяющими оценить эксплуатационные свойства и характер их последующих изменений под воздействием внешних факторов, приобретают особо важное значение. Очевидно, ,что решение данных задач позволит реально прогнозировать гарантированный ресурс работы изделий.

Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает, что существующие на сегодняшний день методы оценки эксплуатационных свойств предназначены, в основном, для определения исходных показателей, и реономный характер эксплуатационных свойств композитов не учитывают. Кроме того, эти методы требуют изготовления тестовых образцов, дорогостоящего аппаратурного оформления, а прогноз ресурса изделий на основе исходных показателей предполагает проведение многовариантных длительных испытаний и трудоемких расчетов.

Таким образом, проблема оценки эксплуатационных свойств и прогноза ресурса изделий из композиционных материалов является актуальной. Решению ряда аспектов данной проблемы и посвящена настоящая работа.

Це^ьв на бога является разработка методов оценки таких важнейши: эксплуатационных свойств ориентированных и хаотически армированных композиционных материалов, как длительная прочность и долговечность в условиях воздействия жидких сред и температуря с учетом вязкого и хрупкого характера разрушения материалов.

Научная новизна. В настоящей работе отражены следупцие сригина, вне результаты:

1. На основе анализа вязкого и хрупкого характера разрушения гетерогенной системы предлагается математическая модель для прогнозирования длительной прочности композита при воздействии эксплуатационные факторов;

2. Вязкий характер разрушения композита учтен путем использова ния наследственной теории Больцмана-Вольтерра, где в качестве ядра интегрального уравнения для композиционных материалов предлагается применение новой олабосингулярной функция, достаточно корректно от енвавдей реологические свойства материала и удобной для инженерных расчетов;

3. С помощью методов линейной механики разрушения и акустической эмиссии учтен хрупкий характер разрушения композиционных материалов;

4. На основе классической теории диффузии н электростатистики диэлектрических влагосодерхащих материалов, а также анализа многочисленных экспериментальных данных разработана математическая моде7 описывающая диэлектрические свойства композитов при взаимодействии о жидкими средами, и позволяющая прогнозировать равновесное водопо-глощение и определять дефектность материала по начальному участку сорбция.

Практическая ценность: на основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований предложена Новая методика для

5Ц0ЕКИ длительной прочности в долговечности композиционных материалов ори воздействии эксплуатационных факторов (гадких сред в гемпвратуры) в широкой диапазоне изменения напряжений. Разработан комплекс технических средств для оцейки экснлуатацножннх свойств композитов.

На базе отечественной серийной аппаратуры я разработанных автором узлов и приборов создана автоматизированная система испытаний та терла лов, позволяющая проводить следующие вида испытаний:

- раетяжейие, скатив, изгиб и мзлоцйкловое яагружвйив;

- испытание элементарных волокон на прочность;

- измерение релаксация напряжения и ползучести композитов;

- программируемая термообработка образцов.

На зашату выносится методология оценки длительной прочности и долговечности полимерных композитов при воздействии жидких сред и температуря в результате анализа вязкого и хрупкого характера разрушения гетерогенной системы.

Реализация работы. Результаты работа бита Использованы при расчете и создании стеклопластиковых оболочек, длительное время работающих при действия внешнего и внутреннего давления, а также при выборе и создании композита для автомобильных рессор и упругих элементов спортивных луков.

Апробация полученных результатов. Материалы, диссертации докладывались и обсуждались на Ж Молодежной научно-технической конференции "Стеклопластики и стекловолокна" (Крпково,1990 г.), На 7П Всесоюзной конференции до механике полимерных я композитах материалов (Рига, 1990 г.), на Научно-технической конференции Бурятского государственного педагогического института (Тлан-Удэ, 1991 г.).

Объем я структура работы. Диссертация состоит из введения, нектарах глав, выводов И двух приложений. Работа изложена на 144 втра-

видах, включая 34 рисунка в 8 таблиц. Список использованных источив ков включает 131 яаямеяованив работ отечественных я зарубежных авто

jiob.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Во введения обоснована актуальность теш исследования, сформулирована цель работы, указана новизна полученных результатов а дане кратко» изложение глав диссертации.

В первой главе дается краткий обзор теоретических я экспершш талинх исследований, посвящейных проблеме оценки эксплуатационных свойств полимеров, дан анализ существующих методов оценка дяительнс прочности я долговечности композиционных материалов при воздействш жидких сред я температур. Показано, что описание вязкоупругого пове дения материала на основе полимерной матрицы о помощью механически: моделей Фойгта, Максвелла, Кельвина, Тшсойа-Ишлинского, Алфрея и ; отражает лишь качественный характер поведения реальных композитов i может служить для количественных оценок лишь в первом приближении.

Наиболее общей из феноменологических теорий является наследственная теория Больцыана-Вольтерра.

Для прогнозирования длительной прочности полимерных материале: широкое распространение получили физические теории, основанные на работах С.Н. Журкова, Г.Н. Бартенева, А.Л. Рабиновича, Р. Регеля и др.. а также феноменологические теория Геленда, Бейли, Ю.И. Работн В.В. Москвитина, A.A. Ильюшина, П.Н. Огибалова в др. Айализ этих теорий показывает, что физические теории или недостаточно корректн описывают поведение полимерных материалов, или включают в себя тру неопределяемые параметры, а феноменологические теория в силу своей относительной простоты получили наибольшее распространение.

В этой ке глава дается краткий обзор по влиянию жидких сред на эксплуатационные свойства композита, а также по методам оценки водопроницаемости.

Теоретическим я экспериментальным методам оценки влияния' жидких ¡ред на свойства полимеров носвящейн работы Р.Д. Степанова, A.A. Шев-teHKo, В.А. Мурова и др. Исходя из литературного обзора сфорыулирова-сы задачи исследования.

Во второй главе рассматриваются вопроси, посвященнне прогнозированию длительной прочности полимерных материалов при воздействии гадких сред и температуры.

Так как прямолинейный характер зависимости долговечности ком-тозита от приложенного напряжения в координатах ^ i существенно зе меняется при действии различных эксплуатационных факторов, то, зная отношений логарйфма долговечности для нормальных условий к логарифму долговечности при действии эксплуатационных факторов для двух напряжений, можно построить прямую без трудоемкого дли-

тельного эксперимента. Многочисленные экспериментальные исследования показали, • что если при фиксированных деформациях 0 ц перестроить

кривые ползучести в координатах 'У™ (5 .где У* --отношение

tu tu

логарифма длительности достижения некоторой фиксированной деформации при действии среды ("Э") к соответствующему логарифму при нормальных условиях ("Н"), то они будут иметь вид кривой с тремя характерными точками (рис. I). Эти точки заключают в себя следующий физический смысл:

Рис. I. Схематический вид зависимости эксплуатационно-временного показателя от деформации.

- б -

Htnax- точка, соответствующая такой деформации, при которой разница логарифмов длительности ее достижения для образца, испытанного в нормальннх условиях и при воздействии внешних факторов, минимальна;

"Ус1~ точка, соответствующая критической деформации, вше которой отношение логарифмов длительности фиксировании деформаций не существует;

У min- точка, соответствующая такой деформации, при которой разница логарифмов длительности ее достижения для образца, испнтанного в нормальных условиях в при воздействии внешних факторов, максимальна.

Так как ¡У/пах» то для нахождения долговечности материал;

при действии эксплуатационных факторов можно воспользоваться неравенством:

Ущиг Ци Ушах fy ¿н .

Если известно уравнение долговечности композита^é ~CL-ê6 при нормальных условиях и известно для напряжений 6i и б^ что:

Уemin ioiôi < iyi < yetmax totéi ,

})6ihiin фбг < УбгтлхШбг ,

то можно построить уртвнения нижней и верхней границ коридора доверительного интервала долговечностей композита. Коэффициента CL и ê для них находятся из следующих соотношений: Q. - У min CL , i -

Jtnin v в случае нишей

линии коридора доверительного интервала долговечностей композита;

à = Утаи d , ê - У та? § в случае верхней

линии коридора доверительного интервала долговечностей композита.

Используя подобный подход для оценки долговечности, в работе бнл исследован ряд хаотически армированных и ориентированных композиционных материалов на основе полиэфирных и эпоксидных связующих. Анализ этих результатов показывает, что экспериментально полученные зависимости долговечности для различных эксплуатационных условий находятся во всех рассмотренных случаях в доверительных интервалах.

При атом, уравнения регрессия для нижней и верхней границ доверительных интервалов, полученные для различных напряжений при одних и тех же эксплуатационных воздействиях, практически совпадает.

В практике инженерных расчетов наибольший интерес представляет нижняя граница доверительного интервала, по которой можно провести оценку фактической долговечности. В таблице I приведены значения эксплуатационно-временных показателей (ЭВП) -2/, соответствующие нижней границе.

Таблица I

Значения ЭВП для ряда композиционных материалов при различных эксплуатационных воздействиях

Материал 6= 65пмПа ■6= 90 С + диет.вода 6= 50-мПа i= 60°С ю %И^0ч б=70пмПа т£ =70 С 5 %на б=60пм1Ъ ¿=80 С ю%//лон

I. т-15* ТМ-8 0,484 0,473 0,453 0,571

2. ПН-15+ МБС 0,618 0,506 0,497 0,549

3. ПН-15+лавсан 0,524 0,479 0,482 0,607

4. ПН-15+ЛВВ-СП 0,512 0,489 0,462 0,575

5. СПЭ-24+ст.волокно 0,798 0,727 0,741 0,756

6. СПЭ-24+СШ 0,816 0,761 0,778 0,781

7. СПЭ-24+лавсан 0,851 0,791 0,754 0,774

8. ЭДТ-10+лавоан 0,847 0,811 0,732 0,748

Анализ таблицы I показывает, что ЭВП может быть с успехом использован в качества критерия при оценке жесткости эксплуатационных воздействий на данный композит.

В таблице 2 приведены значения безопасных напряжений материалов, полученные о помощью ЭВП, для различных технологических условий их изготовления, что позволяет говорить о возможности проведения сравнительного анализа качества композиционных материалов.

Таблица 2

Влияние технологических факторов на значения безопасных напряжений

Композиционный материал Технологические факторы Безопасное напряжение (мПа)

Режим полимеризации

Ш-17+МПС 120°С - 4 часа 11,5

120°С - 8 часов 12,6

Ю0°С - 6 часов

+140°С- 4 часа 12,0

Степень армирования

0,4 13,7

Э.1ГГ-104- лавсан 0,6 15,4

Сила натяжения ! нити

ЭХД+СКТ+ст.волокно 0,1 бр 16,9

0,2 6р 15,9

Для получения общей кривой долговечности композиционного материала перед нами стояла задача построения кривой, которая приХ-*Х0 асимптотически приближалась к прямой X =• Х0 , а при некотором значении Х=Х( >Хо совпадала с прямой и - О. - бх (рио.2). Здесь для простоты обозначений принято: у = СцЬ , X ~ 6 .Очевидно, что б0 -

- безопасное напряжение. Если

->о 61 бр. о

Рис. 2. Общая кривая долговечности композиционного материала.

искомая кривая у = ¿(х) гладкая и дифференцируемая, то она должна отвечать следующим требованиям:

1ип Ш = + }(*<)--а-ёх<-> -в-

Как показал анализ многочисленных значений ^ , наилучшее приближение к эксперименту имеет функция

Окончательно уравнение долговечности композита в общем случае имеет

(а -6 б> о,

В этой же главе определена область безопасных напряжений при ¿-»©о в наследственном интегральном уравнении Болъцмана-Вольтерра. В качестве ядра интегрального уравнения для описания вязкоупругих свойств композиционных материалов в данной работе выбрано ядро

Ш=А (2)

и найдена его резольвента в виде:

х'-Ч'-АО-е-'У*

(3)

Показано, что выбранные таким образом функции К(х) и %(х) отвечают всем необходимым условиям. При переходе от упругого участка на диаграмме ползучести 6 ~ Ь к вязкоупругому не может быть скачка на касательной линии, тогда:

1 п б к <¿<5

сГГ1{-0 = 00 « ^ ' поэтому

И(о) = оо ; ¿¿т /?(*) = ¿¿т —М~

оо

¡То л 1'"¿-.о х'-'к-Аа-^тр

Используя полученную на основании теории интегральных уравнений Вольтерра второго рода зависимость

х

, легко убеждаемся в следук

х при к(о) = ОС /СГЬ)=-оо.

Так как имеет особую точку при Х=0, т.е. интеграл

о

несобственный, то была доказана его сходимость. / Далее, из уравнения релаксации следует, что

I и 0

И,наконец, функции К (X) и К (X) непрерывны на конечном инте] вале ] 0, xJ , а функция К(Х) не обращается в нуль на этом интер!

Значит, выбранное ядро интегрального уравнения К(Х) и соотвеч ствугацая ему резольвента Я(Х) являются слабосингулярными, поэтому данное ядро описывает релаксационные процессы для инженерных пршк жений достаточно хорошо.

Выражение для оценки безопасного напряжения при вязком харак: разрушения представлено в виде:

6 = 5 • М • (6.а'6о)-А ■ (4)

Мгновенный модуль упругости находится из соотношения: £ ? ,

А 6о

где 00 - напряжение, по которому строилась усредненная кривая

ползучести.

Коэффициент монолитности М, представляиций собой некоторый функционал в виде линейной комбинации удельных вкладов факторов в прочность композита и степени соответствия реальных свойств элем! композита теоретическим, рассчитывается по формуле:

Параметр А определяется из соотношения, описывающего процесс ползучести , > _ , ^ .

путем перехода в нем к пределу при £ оо :

А = 1 - -1*. ,

Сэ со

где (f0 и (fe,, получаем методом экстраполяции. В таблице 3 приведены вязкоупругие свойства и значения безопасных напряжений ряда композиционных материалов.

Таблица 3

Вязкоупругие свойства и значения безопасных напряжений

Материал Е (мПа) м А ó (мПа)

7H-6I0fJn-640f лавсан 5800 0,33 0,160 15,1

ЭДТ-10+лавсан 3700 0,32 0,385 17,2

ЭХД+УП-6404-СШ 6200 0,31 0,171 22,2

ЭХД4-СКИ*ст. волокно 6100 0,30 0,298 18,2

ПН-17+МПС 4000 0,34 0,061 13,4

ПН-17+лавсаЯ 3600 0,35 0,250 12,6

ПН-17+МБ 7000 0,30 0,036 19,0

Ш-17+УТМ-8 8000 0,32 0,066 26,1

В данной работе подход к вопросу об определении безопасного напряжения реализован также и с позиции линейной механики разрушения и акустической эмиссии, так как разрушение композита происходит по смешанному характеру вязкого и хрупкого механизмов разрушения. Для случая хаотически армированных композитов с волокнами длины £ для определения безопасного напряжения было использовано соотношение:

6 =

Ко

о.отТТ

(5)

где Ко - начальный коэффициент интенсивности напряжений, который находится методом акустической эмиссии.

Установлено, что, для случая ориентированного армирования, оценку безопасного напряжения можно производить с учетом соотношения:

б= 0,07+ 0,Н К0 . <6>

Здееь же приводится методика оценки безопасного напряжения при воздействии на композит нагрузки, жидкой среды и температуры.

Было получено соотношение для прогнозирования этого напряжения, ко1 рое учитывает свойотва исходных компонентов, дефекты структуры и т нологические особенности изготовления композитов:

б~- ба -V* • , <?>

где ба. -прочность армирующего материала;

Уа - относительное объемное содержание армирующего материал Уц - относительное объемное содержание пор в композиционном материале.

Это уравнение может быть использовано для прогнозирования длительной прочности композиционного материала в реальных условиях эксплуатации.

Экспериментальная проверка полученных результатов подтвердил* что, при напряжениях, меньших безопасного, материал, по крайней мере, в течение четырех лет не.разрушился.

Однако, подобный подход к оценке безопасных напряжений с учетом трех, практически во всех случаях присутствующих, факторов тр; доемок и малонадежен. Поэтому был использован предложенный ранее эксплуатационно-временной показатель, который показывает, во сколько раз снижается долговечность материала при воздействии внешних факторов. При этом, для оценки безопасных напряжений использовано следующее выражение:

■ (8)

Анализ результатов, полученных с помощью этого уравнения, показал, что подобный подход вполне корректен для инженерных при; жений и может быть рекомендован для оценки безопасных напряжений композиционных материалов.

Предложена методика оценки водопроницаемости и пористости материала динамическим емкостным методом. В ее основе заложена п теза, согласно которой первая стадия процесса сорбции жидкой ере;

позиционного материала может быть описана уравнением Фика

■Ц-

следующих начальных условиях:

о<хи ;<}.(о,х) = 0; ,

у, - объемная концентрация сорбента;.

равновесная объемная концентрация сорбента; / - толщина образца; ¿6 — коэффициент диффузии.

Решение этой краевой задачи при условии, что фронт диффундирую-среды не достиг центра пленки, можно представить в виде:

иределение жидкой среды можно считать однородным и воспользо-

ься зависимостью емкости этого слоя от объемной концентрации

лощенной жидкости: ~ г* ^

С = Со ' (5 >

д.. с°■

■о 6Х »

Г - диэлектрическая проницаемость диффундирующей жидкой среды; о - начальная емкость образца полимерного материала; X - толщина слоя.

на, представляя композиционный материал как последовательное цинение элементарных плоских конденсаторов и суммируя по слоям,

£ = сТ ^ . со)

„ С ¿с

5начив =5 и п°Дставив (9) в (10), и с учетом того,

, получим: .

пательный результат представим в виде:

, (п>

Г Г

Функция ^ (?) табулирована с помощью ЭВМ. Таким образом, коэф циент диффузии $б можно определить по начальному участку сорбции, по значению и по тангенсу угла наклона зависимости (7-

от Ь : ¿г { 2 в

Однако, нахождение коэффициента диффузии ¡5 по уравнению (12) затруднительно, так как необходимо для каждого образца полимерного материала знать равновесную объемную концентрацию сорбента а для ее нахождения необходимо довести образец до равновесного ю щения. Фиксируя момент времени { * , начиная с которого эксперимез ные точки систематически отклоняются от прямой, что соответствуем времени смыкания фронтов диффундирующей среды, можно воспользова' известным выражением для нахождения коэффициента диффузии:

Решая совместно (II) и (13), имеем:

*9 ^ ■

Полученное выражение позволяет производить оценку равновесного в< поглощения , если известен тангенс угла наклона ^ 6 эксперт* тальной зависимости изменения емкости образца в координатах (I- • от времени Ь и спецфункция J .

Для определения пористости по значению равновесного в<

поглощения, было использовано следующее выражение: V - уРмат.

п " ¿иит+А' ГД0сгла/п ^ср. -плотность композита и среда,соответственно.

Динамическим емкостным методом были исследованы равновесное водо'

поглощение и пористость как отливок из полиэфирных и эпоксидных <

зующих, так и композиционных материалов на их основе. Сравнение

полученных результатов со значениями равновесного поглощения, по,

ченного гравиметрическим методом, а также с данными, полученными

ми авторами, позволяет рекомендовать динамический емкостной метод я экспрессной оценки водопроницаемости и пористости в лабораторных ;ловиях. Полученные подобным образом значения пористости были ис-•льзованн при прогнозировании длительной прочности.

Естественно, что решение вышеперечисленных задач требует соот-иствувдего аппаратурного; оформления.

Для измерения линейной деформации композитов при нормальных ¡ловиях и повышенных температурах разработан дифференциальный циф-»вой микрометр, имеющий большую точность измерения по сравнению с [алогичными заводскими приборами. Чувствительность устройства сос-шляет на I мкм деформации, при погрешности не более 0,1 мкм.

го позволяет иселедовать достаточно жесткие конструкции из стекло-ха с таков.

Для регистрации сигналов акустической эмиссии разработан комикс технических средств, структурная схема которого приведена на ю

Рис. 3. Комплекс акустической эмиссии.

- образец ;

- силоизмеритальный блок;

- датчик раскрытия трещины;

- самопишущий потенциометр ПДС - 021М;

- датчик сигналов акустической эмиссии;

- предварительный усилитель;

7- прибор ИАС-3;

8- самопишущий прибор Н338 - 4П.

Для определения эксплуатационно-временных показателей при нормальных условиях и действии внешних факторов разработаны измерителе вне ячейки ИРС (растяжение, сжатие) и № (изгиб), а для определения проницаемости полимерных материалов - измерительные ячейки ИЭ-1, ИЭ-2 (электрощсводные жидкие среды) и ИД (неэлектропроводнне жидкие оредн). Вое разработанные измерительные ячейки оснащены емкостными датчиками, которые измеряют достижение пороговых деформаций (ячейп ИРС, ИИ) или достижение количества проникших жидких пороговых значс ний (ячейки ИЭ-1, ИЭ-2, ИД). При создании подобных технических средств задача решалась комплексно, то есть был разработан единый универсальный измерительный прибор ГОТ.

Третья глава посвящена разработке технических средств для оцез ки реологических свойств и длительной прочности композиционных материалов и автоматизации процесса нахождения вязкоупругих и прочно* них параметров полимерных материалов. Разработан универсальный измерительно-вычислительный центр для испытания композиционных материалов, структурная схема которого представлена на рис. 4. Основу данного автоматизированного измерительно-вычислительного центра (АЙВЦ) составляют серийные отечественные установки и приборы типа "ТК-1" и "ТК-З", изготовленные автором в лаборатории теоретических основ.создания высокопрочных композиционных материалов ЕНИИСПиВ.

В четвертой главе приведены графические зависимости долговечно ти для различных хаотически армированных и ориентированных компози ционных материалов при нормальных условиях эксплуатации и при воздействии внешних факторов, полученные с помощью эксплуатационно --временного показателя 2/ и выражения (I).

Рис. 4. Структурная схема автоматизированного язмерительно--вычислительного центра . [ - вычислительный комплекс "Искра-1256";

5 - цриборн^интер^вйс "Искра-1256"; 5 г- блок управления АИЕЦ; 7 - блок дискретного управления; 3 - коммутатор аналоговых сигналов;

Э - цифровой вольтметр В7-21А; ___

3 _ высокочастотный пяфровой терморегулятор, I - разрывная машина РЙ-27; I - диффвренцир. цифровой микрометр; 3 - ультразвуковой комплекс АЭ; 1 - разрывная машина 2167 Р-50;

I:ЬмЯГя833*585 ЯВЯЯИ'

5 - калориметр с"йифровым кварцевым калибратором мощности.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Предложен достаточно общий эксплуатационно-временной показатель, который позволяет производить оценку длительной прочности композиционных материалов в зависимости от технологических услови! их изготовления, а также производить оценку способности материала противостоять воздействию эксплуатационных факторов.

2. Показано, что для описания реологичеоких свойств полимерш материалов с необходимой для инженерных приложений точностью достаточно учесть вязкий характер разрушения в рамках наследственно! теории Больцмана-Вольтерра с использованием слабосингулярного тре: параметрического ядра интегрального уравнения, а хрупкий характер разрушения - описать с помощью методов линейной механики разрушен: и акустической эмиссии.

3. Разработана методика оценки безопасного напряжения композ! ционных материалов с учетом дефектности структуры и воздействия жидких сред и температуры.

4. Разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать равновесное водопоглощение и определять пористость материа по начальному участку сорбции.

5. Разработан комплекс методик и технических средств с едины метрологическим обеспечением для оценки проницаемости жидких сред через композиционные материалы, который значительно снижает трудо емкость испытаний и времязатраты обслуживающего персонала по срав нию с методиками, рекомендованными нормативными документами.

6. На база отечественных серийных приборов, а также предлоке ннх и изготовленных автором оригинальных узлов и приборов, разраС тан и создан автоматизированный измерительно-вычислительный центр для испытания материалов, 'позволяющий провести следующие виды исг таний:

- растяжение, сжатие, изгиб и малоцикловое нагружение;

- испытание элементарных волокон на прочность;

- измерение релаксации напряжения и ползучести композитов;

- измерение трещиностойкости композитов.

7. На основе разработанных теоретических и экспериментальных этодов оценки физико-механических свойств получены важнейшие ха-жтеристики вязкоупругих свойств и длительной прочности ряда ком-)зитов при действии эксплуатационных факторов.

Основные положения диссертации опубликованы в работах: Малеев А.Е., Канович М.З., Никифоров А.Т. и др. Разработать научные основы создания высокопрочных теплостойких герметичных стеклопластиковых корпусов кристаллизаторов и получения при их использовании высококачественных платиновых сплавов// Отчет о НИР, ГР а 01860076344. Москва: 1990. с. 15-23. 33-37. Малеев А.Е., Цыренов A.A. и др. Аналитический центр для исследования и прогнозирования физико-механических характеристик композиционных материалов// Стеклянные волокна и стеклопластики. Москва: НИИТЭХИМ, 1991. ВыпЛ. с.4-6.

Малеев А.Е., Рудман И.Р., Цыренов A.A. и др. Проектирование технических средств контроля физико-механических характеристик .композиционных материалов// Стеклянные волокна и стеклопластика. Москва: НИИТЭХИМ, 1991. ВыпЛ. с.7-8.

Малеев А.Е., Канович М.З., Яненко З.Г., Никифоров А.Т. и др. Разработать высокопрочный стеклопластик со стабильными упруго—прочностными свойствами// Отчет о НИР, ГР Я 01860078022: 1991. сЛ3-14. 77-95. II5-I22.

Малеев А.Е., Канович М.З. Определение безопасного напряжения композита при вязком характере разрушения // Стеклянные волокна и стеклопластики. Москва : НИИТЭХИМ, 1991.Вып.2. с.3-8.

6. Малеев А.Е., Никифоров А.Т., Канович М.З. Определение безопасн напряжения композита при хрупком характере разрушения // Стеклянные волокна и стеклопластики. Москва: НИИТЭЖ1Д991. Вып.2. с.9-12.