Введение к работе
Акт^альноут^работы. Развитие современной техники характеризуется применением нового класса материалов - армированных композиционных материалов на полимерной основе. В настоящее",. время наибольшее применение получили композиционные материалы на основе термореактивних связующих ( реактопласти ), производство которых в стране, составляет несколько тысяч тонн в год.
Потребность в нових композиционных материалах растет достаточно быстро. Еместе с тем, разработка технологий производства новых композиционны:? материалов является длительным процессом. Обусловлено это тем, что формование композиционных,материалов из реактопластов сопровождается протеканием сложных взаимосвязанных физико-химических процессов. Влияние.этих процессов на формирование свойств композиционных материалов практически не изучено. Отсутствие знаний о влияния процессов тепломассопереноса и деформационно-напряженного состояния реактопластов на формирование свойств.не позволяет создать обосно-'ванные методы расчета технологии производства новых композиционных материалов.
Выполненные экспериментальные и научные исследования поз
волили предложить научно обоснованные методы расчета техноло
гических рехимов.формования реактопластов. Использование сов
ременных средств вычислительной техники для проектирования
технологий нобых.композиционных материалов существенно эко
номит время и затрать; на разработку и внедрение этих техноло
гии в производство. '
Цель_рзбрты. На основе анализа выполненных теоретических и экспериментальных исследования разработать для различных технологических процессов физико-математические модели и на их -базе методы расчета рьешнов формования реактопластов, при которых удовлетворятся предъявляемые требования к свойствам ком-позищтотпп-!:-: материалов. Используя полотенца механики композитов определить упругие постолинне материала клеточной стенки различных і чплоиепшх ) порол древесины, необходимых для прог-ноггт!рот?з7ітга механических свойств композиционных материалов нэ'
ЛрОГеОТК'й ^'СТРГ-е .
Методі; исследования. Исследования'выполнены на базе койп-яе-кеїг.го г.ееіользогзппя современна:-: достижений математической
физики в области интенсивных процессов тепломассопереноса и средств вычислительной техники, а также физических и машинных экспериментов с применением методов рентгеноструктурного анализа.
Научная новизна заключается в следующем. 1. Предложены новые физико-математические модели и на их основе разработаны методы расчета двух технологических процессов изготовления композиционных материалов - методом плоского прессования и формованием на оболочки вращения многослойных покрытий. Расчетные методы позволят производить численный анализ влияния тепломассобменных процессов и деформационно-напряженного состояния реактошіастов на формирование свойств композиционных материалов. Сформулированы условия, при которые обеспечивается полная реализация свойств компонентов в композиционном матерале и исключается разрушение отдельных слоев в*многослойном покрытии.
', 2. Разработаны структурно-механическая модель, и математическое описание деформационно-напряженного состояния нагруженной древесины, позюлившие получить аналитические решения для оценки упругих постоянных материала клеточной стенки различные пород древесины.
-
Получены новые экспериментальные данные по теплофизи-ческим, фильтрационным, термовязкоупругим и другим свойствам лрепрегов и полимерных'связующих, позволявших осуществить численную реализацию на ЭВМ уравнений предложенных физико-математических моделей.
-
Разработан экспериментально-измерительный комплекс и . программное обеспечение "для интерпретации результатов исследования деформационно-напряженного состояния клеточной стенки древесины рентгеновскими лучами в области малых и больших углов рассеяния.
-
Предложены новые рентгеновские неразрушающие методы определения после иной плотности материалов и влажности древесины.
Практическая ценность. На основе предложенных моделей разработаны алгоритмы и ЭВМ-программы для проектирования свойств и технологических режимов формования реактошіастов, которые могут быть использованы при разработке новых компози-
-'5 -
цлонных материалов.
Достоверность полученных результатов подтверждена разработкой технологий производства некоторых новых композиционных материалов и многослойных покрытий на оболочки вращения и их внедрением в производство. Обоснованы новые неразрушающие методы определения послойной плотности и влажности материалов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:
на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов МГУЛ 1982-1993гг.;
на межвузовском семинаре "Гидродинамика и теплообмен в технологических процессах" 1983-1993гг.;
на ХУІ Всесоюзной научно-технической конференции "Основные направления ускорения научно-технического прогресса в деревообрабатывающей промышленности в 12,пятилетке" в 1986г. ( г. Клев );
в ІШО "Энергия" Российского космического агенства в 1990г.;
- в НПО "ВИАМ" авиационной промышленности в 1991Гі
Публикации. Основные положения диссертационной работы
опубликованы в открытой печати.
Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, пяти глав,- заключения и списка использованной литературы из 275 наименований. Объём диссертации- 343 страницы, включая 60 рисунков и 28 таблиц.