Содержание к диссертации
Введение
Раздел 1. Анализ литературных источников 11
1.1 Технология производства, сырьевой состав и прочностные свойства углеродных тканей 11
1.1.1 Исходное сырье и получение углеродных волокон 11
1.1.2 Классификация углеродных волокон 13
1.1.3 Армирование композиционных материалов углеродными тканями 14
1.1.4 Особенности технологии производства графитированных углеродных тканей 16
1.1.5 Особенности технологии производства углеродных тканей, выработанных из углеродных комплексных нитей 18
1.2 Модели структуры и прочностных свойств ткани 20
1.2.1 Геометрические модели структуры ткани 20
1.2.2 Механико-геометрические модели структуры ткани 21
1.2.3 Механико-аналитические модели структуры ткани 23
1.2.4 Математические модели прочностных свойств тканей 26
1.2.5 Компьютерные модели прочностных свойств тканей 29
1.3 Модели прочностных свойств композиционных материалов 31
1.3.1 Подходы к построению моделей прочностных свойств композиционных материалов 31
1.3.2 Критерии прочности композиционных материалов 32
1.3.3 Модели прочностных свойств полимерных композитов, армированных текстильными материалами 37
1.4 Структура, свойства и технология переработки полимерных компонентов композиционных материалов 43
1.4.1 Полимерный компонент армированного композиционного материалов 43
1.4.2 Структура термореактивных связующих полимерных композиционных материалов 45
1.4.3 Эпоксидные связующие 47
1.4.4 Отверждающие агенты эпоксидных связующих 50
1.4.5 Адгезионное взаимодействие компонентов полимерного композиционного материала 52
1.5 Технологии получения изделий из полимерных композиционных материалов 55
1.5.1 Основные сведения 55
1.5.2 Получение изделий из полимерных композиционных материалов 56
1.6 Выводы по разделу 59
Раздел 2. Исследование влияния строения и технологии производства углеродных тканей на их качество 60
2.1 Характеристики прочностных свойств углеродных нитей 60
2.1.1 Разрывная нагрузка и удлинение при растяжении углеродных нитей 61
2.2 Исследование углеродных тканей 63
2.2.1 Параметры строения ткани 63
2.2.1.1 Определение линейной плотности основных и уточных нитей углеродных тканей 63
2.2.1.2 Определение крутки основных и уточных нитей 64
2.2.1.3 Определение количества нитей на 10 сантиметров 64
2.2.1.4 Определение переплетения 65
2.2.2 Параметры структуры ткани 65
2.2.2.1 Прямые измерения параметров структуры ткани 65
2.2.2.2 Косвенные измерения параметров структуры 69
2.2.3 Характеристики физико-механических свойств тканей 70
2.2.3.1 Прочностные характеристики углеродных тканей 70
2.3 Оценка качества углеродных тканей 75
2.4 Выводы по разделу 76
Раздел 3. Теоретические и экспериментальные исследования области контакта углеродных нитей в тканой структуре 77
3.1 Теоретические исследования области контакта углеродных нитей в тканой структуре 77
3.2 Экспериментальные исследования области контакта углеродных нитей в тканой структуре 85
3.2.1 Методика определения характеристик контактных областей основных и уточных нитей 85
3.2.2 Определение радиальных деформаций в области контакта основных и уточных нитей 86
3.2.3 Определение механических характеристик углеродных нитей в радиальном направлении 88
3.4 Выводы по разделу 90
Раздел 4. Разработка механико-аналитической модели структуры углеродной ткани 91
4.1 Теоретические исследования взаимодействия основной и уточной нити в базовом элементе раппорта углеродной ткани 91
4.2 Определение параметров структуры углеродной ткани 100
4.3 Прогнозирование параметров структуры углеродной ткани 105
4.4 Экспериментальная проверка результатов прогнозирования 107
4.5 Выводы по разделу 109
Раздел 5. Разработка механико-аналитической модели прочностных свойств углеродной ткани 110
5.1 Теоретические методы прогнозирования характеристик прочностных свойств углеродной ткани при растяжении 110
5.2 Определение характеристик прочностных свойств углеродной ткани при растяжении 112
5.3 Прогнозирование характеристик прочностных свойств углеродной ткани 116
5.4 Экспериментальная проверка результатов прогнозирования 119
5.5 Выводы по разделу 122
Раздел 6. Разработка механико-аналитической модели прочностных свойств полимерного композиционного материала 123
6.1 Определение параметров структуры армированного полимерного композиционного материала 123
6.2 Теоретический метод прогнозирования характеристик прочностных свойств полимерного композиционного материала при растяжении 124
6.3 Исследование полимерного компонента композиционного материала 128
6.3.1 Определение типа связующего полимерного композиционного материала 128
6.3.2 Экспериментальные исследования отвержденного полимерного компонента 130
6.4 Прогнозирование параметров структуры и характеристик прочностных свойств полимерного композиционного материала 134
6.5 Экспериментальная проверка результатов прогнозирования 137
6.6 Выводы по разделу 142
Заключение 144
Список сокращений 145
Список условных обозначений 146
Список использованной литературы 149
Приложение А 166
Приложение Б 167
Приложение В 169
Приложение Г 171
Приложение Д 172
Приложение Е 174
Приложение Ж 176
Приложение И 177
Приложение К 182
- Критерии прочности композиционных материалов
- Теоретические исследования области контакта углеродных нитей в тканой структуре
- Определение параметров структуры углеродной ткани
- Экспериментальная проверка результатов прогнозирования
Введение к работе
Актуальность темы. Повышение обороноспособности страны, интенсивное освоение космоса, развитие судо-, авиа-, ракетостроения и атомной энергетики требует создания и применения новых конструкционных материалов, превосходящих по своим свойствам традиционные металлические и неметаллические материалы.
В настоящее время широкое применение находят полимерные композиционные материалы (ПКМ), армированные углеродными тканями (УТ). Такие материалы используются в несущих элементах конструкций и сооружений и являются объектами многочисленных теоретических и экспериментальных исследований.
Жесткие условия эксплуатации изделий из ПКМ, армированных УТ - экстремальные статические и динамические режимы нагружения, химически агрессивные среды, радиационные воздействия и т.д., в сочетании с ограничениями по массе и необходимостью обеспечения запаса прочности, предъявляют повышенные требования к эксплуатационным свойствам таких материалов. Широкие возможности варьирования строения и структуры ПКМ, армированных УТ, предоставляет конструкторам эффективный инструмент управления характеристиками эксплуатационных свойств будущих многослойных изделий и открывают путь к созданию рациональных элементов конструкций, наилучшим образом отвечающих всем особенностям режима их эксплуатации.
Использование армированных ПКМ в качестве конструкционных материалов подразумевает прогнозирование и оптимизацию параметров их структуры и характеристик прочностных свойств на этапе синтеза элементов конструкций. Современные подходы к построению аналитических моделей структуры и прочностных свойств ПКМ, армированных тканями, как правило, основаны на представлении таких материалов в виде квазигомогенных структур с аппроксимированными экспериментальными характеристиками свойств в пределах одного слоя. Такие модели не учитывают особенности строения компонентов ПКМ. Развитие существующих и создание новых методов прогнозирования структуры и прочностных свойств, армированных ПКМ, является важной и актуальной задачей.
Цель работы состоит в разработке и экспериментальной проверке методов и методик прогнозирования параметров структуры и характеристик прочностных свойств ПКМ, армированных УТ.
Для достижения цели диссертационной работы были выполнены следующие задачи:
-оценка влияния строения и технологии производства УТ на их качество;
-теоретические исследования области контакта нитей основы и утка в УТ;
-экспериментальное определение модуля жесткости и коэффициента Пуассона углеродных нитей при сжатии в радиальном направлении;
-разработка механико-аналитической модели структуры УТ;
-прогнозирование параметров структуры УТ и экспериментальная проверка полученных результатов;
-разработка механико-аналитической модели прочностных свойств УТ;
-прогнозирование характеристик прочностных свойств УТ и экспериментальная проверка полученных результатов;
-разработка модели структуры и механико-аналитической модели прочностных свойств, армированных ГЖМ;
-прогнозирование параметров структуры и характеристик прочностных свойств, армированных ГЖМ и экспериментальная проверка полученных результатов.
Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. При разработке математических моделей использовались методы теории упругости, теории вязкоупругости, механики деформируемого твердого тела, дифференциального и интегрального исчислений, геометрии и дифференциальной геометрии. Численная реализация математических моделей осуществлялась с применением методов компьютерного моделирования. Программная реализация компьютерных моделей выполнялась в среде PYTHON. Экспериментальные исследования были выполнены, как по стандартным методикам, так и по методикам, разработанным автором. При обработке экспериментальных данных использовались методы теории вероятностей и математической статистики. Экспериментальные исследования проводились в лаборатории механики ориентированных полимеров, лаборатории оптимизации текстильных технологий, лаборатории волокнистых материалов СПбГУПТД.
Научная новизна диссертационной работы.
Разработаны методы и методика прогнозирования прочностных свойств ГЖМ, армированного УТ.
Разработаны методы и методики прогнозирования параметров структуры и характеристик прочностных свойств УТ на основе технологических параметров их производства.
Построена достоверная математическая модель прочностных свойств ГЖМ, армированного УТ.
Построены достоверные математические модели структуры и прочностных свойств УТ.
Выведены функциональные зависимости между сжатием нитей, радиусом области контакта, максимальным давлением и силой взаимного давления нитей.
Экспериментально определены модуль жесткости и коэффициент Пуассона углеродных нитей при сжатии в радиальном направлении.
Практическая значимость результатов диссертационной работы.
Разработанная методика прогнозирования характеристик прочностных свойств ГЖМ, армированного УТ позволяет получить достаточно точные результаты.
Созданы компьютерные модели в среде PYTHON для прогнозирования параметров структуры и характеристик прочностных свойств УТ и армированных ГЖМ.
Разработанная методика, дает возможность на этапе создания элемента конструкций из ПКМ прогнозировать структуру и прочностные свойства материала.
Результаты прогнозирования могут использоваться в качестве исходных данных, характеризующих структуру и прочность слоя, армированного ПКМ, при выполнении прочностных расчетов элементов конструкций в различных САЕ-системах, таких как: ANSYS Composite PrepPost, SolidWorks Simulation, MSC Nas-tran и т.д.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертационной работе базируются на использовании современных научных теорий, современных средств исследования и информационных технологий, апробации основных положений диссертации на международных, всероссийских отраслевых научно-технических конференциях и в периодической научной печати, а также подтверждается большим количеством результатов выполненных экспериментальных исследований и корректном применении методов статистического анализа.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертации обсуждались на расширенных заседаниях кафедры механической технологии волокнистых материалов СПГУТД (2012, 2013, 2014, 2015, 2016 гг.), кафедры инженерного материаловедения и метрологии СПбГУПТД (2017 г.), секции №17 научно-технического совета НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» (2016 г.). Результаты исследований доложены на международных и всероссийских научно-технических конференциях: «Инновации молодежной науки» -СПбГУПТД (2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017 гг.); «Взгляд в будущее - 2012» -АО «ЦКБ МТ «Рубин» (2012 г.); «Морское подводное оружие. Морские подводные роботы - вопросы проектирования, конструирования и технологий - 2014» -АО «Концерн «Морское подводное оружие - Гидроприбор» (2014 г.); «Современные тенденции развития химии и технологии полимерных материалов» -СПбГУПТД (2015 г.); «Новые материалы и технологии. КМУС-2017» - НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» (2017 г.); «Развитие производства и применения композиционных материалов и изделий из них» - Комитет по промышленной политике и инновациям Санкт-Петербурга, Санкт-Петербург (2017 г.); секции №5 «Прочность и надежность конструкций объектов морской техники» при ученом совете ФГУП «Крыловский государственный научный центр» (2018 г.).
Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 16 работ, из которых 2 статьи в рецензируемых журналах, входящих в «Перечень ВАК РФ», 4 статьи в других научных журналах и сборниках научных трудов, 10 работ выполнены в виде докладов и тезисов докладов на отраслевых, всероссийских и международных научно-технических конференциях.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 182 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 разделов, общих выводов по работе, списка использованных источников из 187 наименований, 9 приложений на 17 страницах, содержит 24 таблицы, 42 рисунка.
Критерии прочности композиционных материалов
В научной литературе представлено большое количество работ, посвященных определению критериев прочности для различных ПКМ [2, 4, 7, 8, 141-149].
Большинство существующих критериев прочности ПКМ представляют собой аналитическую аппроксимацию экспериментальных результатов. Общим для всех критериев является то, что композит рассматривается как однородный или квазиоднородный по толщине материал. Применяемые критерии можно условно разделить на следующие основные группы:
- критерии максимальных напряжений и деформации;
- полиномиальные критерии;
- полиноминально-тензорные критерии;
Критерии максимальных напряжений и деформаций являются следствием первой, второй и третьей теорий прочности [147] и подразумевает, что механизмы разрушения материала не зависимы друг от друга и происходят тогда, когда одно из напряжений в слое материала достигает своего предельного значения независимо от величин прочих напряжений. Полиномиальные критерии прочности учитывают взаимодействие различных компонент напряжения при сложном напряженном состоянии. Такие критерии являются развитием критерия Мизеса, полученного из энергетической теории прочности [147], для изотропных материалов [8]. Первоначально такой обобщенный критерий был предложен Р. Хиллом [148], в виде квадратичного критерия Хилла-Мизеса
Здесь считается, что оси системы координат совпадают с осями симметрии орто-тропного материала. Константы С±, С2, С3, С4, С5, С6 характеризуют механические характеристики материала и определяются экспериментально. Прочность такого материала при растяжении равняется прочности при сжатии.
О. Хоффман модифицировал критерий (1.9) и смог учесть различия прочности материалов при растяжении и сжатии вдоль одного направления [9]. В этот критерий входит не шесть а девять констант (Clt С2, С3, С4, С5, С6, С7, С8, С9), характеризующих механические свойства материала, определяемые экспериментальным путём. В дальнейшем, на основании критериев (1.9) и (1.10), был сформулирован критерий Хилла-Цая для описания разрушения анизотропных материалов [150]. Верхние индексы «р» и «с» обозначают растяжение и сжатие соответственно. Запас прочности в этом случае есть величина обратная э.
В современной научной литературе представлено большое количество специализированных уточненных полиномиальных критериев, разработанных для оценки прочности различных ПКМ. Данные критерии разрабатывались такими учеными, как К. Чамис, Р. Сандаху, К. Норрис, Дж. Марин, Л. Фишер и [150]. Следует отметить, что использование многих критериев в практике инженерных расчетов, во многом, является субъективным и требует экспериментального подтверждения.
Среди феноменологических критериев разрушения наиболее точными являются тензорно-полиномиальные формулировки. Развитие такого подхода к аналитическому описанию критериев разрушения анизотропных материалов привело к созданию обобщённой тензорной теории прочности [2, 6-10, 146, 150 и др.]. Тензорная теория является более общей и характеризуется инвариантностью относительно координатных осей, возможностью проведения тензорных преобразований и симметрий прочностных свойств анизотропных материалов.
Учитывая, что для слоя материала оси координат 1 и 2 являются главными осями ортотропии, формулировка критерия (1.17) может быть представлена в виде критерия Цая-Ву, который в настоящее время является наиболее используемым в инженерной практике. Коэффициент F12l характеризующий взаимное влияние напряжений а±иа2 на прочность слоя материала, находится из экспериментов при двухосном напряженном состоянии.
В зависимости от химического состава, физического состояния, молекулярной и надмолекулярной структуры, температуры и других условий внешней среды у каждого материала проявляются специфические соотношения между путем нагружения и путем деформирования. Самая простая закономерность - закон Гука - соответствие прямому пути нагружения прямого пути деформирования. Однако для полимерных материалов закон Гука является первым приближением и, в зависимости от условий эксплуатации конструкций из таких материалов, для определения критериев их предельных состояний в расчеты необходимо вводить оси для времени и температуры.
Наиболее общую формулировку феноменологического критерия прочности анизотропного материала с учетом рабочей температуры и времени деформирования предложили А. К. Малмейстер [2] и Э. М. Ву [149] в виде системы шести функционалов для деформаций Ец температурно-временного объемного напряженно-деформированного состояния материала, где шесть компонент тензора напряжений ак1, температура Т и время t являются независимыми переменными, а коэффициенты aijki st, не зависящие от перечисленных переменных, служат характеристиками материала.
Феноменологический подход состоит в раскрытие и конкретизации функционалов системы (1.18) и установлении совокупности коэффициентов aijki st, являющихся характеристиками свойств материала.
Широкое распространение в настоящее время получают методы определения механических характеристики ПКМ основанные на принципе асимптотического осреднения, продолженного в 1974г. Бахваловым Н.С. [151] и развитый затем По-бедрей Б.Е. [6]. Этот метод позволяет определять механические характеристики композита с помощью решения так называемых локальных задач - «задач на ячейке периодичности». Однако, данные задачи являются достаточно сложными даже для численных методов, так как имеют смешанный интегрально-дифференциальный тип и неклассические граничные условия периодического типа.
Теоретические исследования области контакта углеродных нитей в тканой структуре
Целю исследований, представленных в данном разделе, являются теоретические и экспериментальные исследования области контакта основной и уточной нити в углеродной тканой структуре. Результаты исследований предназначены для построения механико-аналитической модели структуры УТ.
В качестве объекта исследований была выбрана «Углеродная ткань 1200-3К-200» фирмы «ХК Композит». Ткань произведена из углеродной нити с линейной плотностью 200 текс. Выбор был сделан на основании выводов по результатам работ, представленных в разделе 2.
Для реализации цели исследования были решены следующие задачи:
- определение зависимости между радиусом области контакта, сжатием нитей, максимальным давлением и силой взаимного давления нитей основы и утка в УТ;
- экспериментальное определение значения модуля жесткости и коэффициента Пуассона углеродных нитей при сжатии в радиальном направлении.
Модель структуры и деформации структуры тканей позволяет осуществить прогнозирование характеристик прочностных свойств армирующего компонента ПКМ, что является основой для разработки модели деформации структуры и прогнозирования прочностных свойств композита.
В ходе исследований, представленных в разделе 2, были определены характеристики прочностных свойств углеродных нитей и построены диаграммы их растяжения. Оценивая формы диаграмм растяжения нитей линейной плотности 200 текс (ткань 2), можно сделать вывод, что растяжение нити до её разрушения проходит в зоне упругих деформаций. На рисунках 3.1 и 3.2 представлены средние диаграммы растяжения углеродных нитей основы и утка ткани 2.
Теоретические исследования области контакта углеродных нитей в тканой структуре основывались на существующих методах решения контактных задач теории упругости, позволяющих вычислять параметры полей распределения деформаций и напряжений в системе твердых тел, имеющих общие участки границ. В общей постановке результаты по контактной задаче ограничиваются теоремами существования и некоторыми приближенными способами решения. Более полные результаты относятся к тому случаю, когда контактирующие тела являются упругими полупространствами, сжимаемыми с заданными силами.
Задача о соприкосновении двух упругих тел в трехмерном случае решается при условии малости площадки соприкосновения и описания недеформированных поверхностей вблизи площадки соприкосновения уравнениями второго порядка. Для того чтобы определить сжатие основной и уточной нити (є), рассмотрим участки этих нитей с пятном контакта посередине. Если взять длину участков приблизительно равную двум диаметрам нитей (2D), то их радиусом кривизны можно пренебречь по сравнению с радиусом самих нитей.Тогда задача вырождается в задачу о сжатии двух цилиндрических тел, расположенных под углом 90, силой 2Q, направленной по нормали к поверхности контакта (рис. 3.3). Будем считать нижний цилиндр за основную нить, а верхний цилиндр за уточную нить (рис. 3.4). На рисунке 3.5 приведено изображение поверхности контакта при сжатии двух цилиндрических тел силой 2Q. Определим сжатие w точки Я в направлении оси zi. Выделим малый элемент dS, dy/ на расстоянии S от точки Я. Если обозначить интенсивность давления через q, то сжатие от силы qdSSdyj определяется по формулеФормулы (3.22) – (3.24) позволяют определить зависимости между радиусом области контакта, сжатием нитей, максимальным давлением и силой взаимного давления. Для того чтобы найти эти зависимости, необходимо определить модуль жесткости и коэффициент Пуассона углеродных нитей при сжатии в радиальном направлении.
Определение параметров структуры углеродной ткани
Сила растяжения основной (A) и уточной (U) нити внутри тканой структуры определяется по формулам (4.11) и (4.18). Общая сила растяжения основной нити в зоне формирования ткани не только определяет силу растяжения основной нити внутри тканой структуры, но и является основным технологическим параметром при формировании структуры и эксплуатационных свойств тканей. Чем больше сила растяжения основной нити в зоне формирования ткани, тем меньше изогнутость основных и больше изогнутость уточных нитей в структуре; больше усадка ткани, особенно, по ширине; меньше разрывное удлинение вдоль основы и больше разрывное удлинение ткани вдоль утка.
При изменении силы растяжения основной нити существенно изменяется сила взаимного давления между нитями; сжатие основной и уточной нити в области контакта; толщина тканой структуры; линейное, поверхностное и объемное заполнение структуры нитями; поверхностная и объёмная пористость; поверхностная и объемная плотность; разрывная прочность; значительные изменения претерпевает диаграмма растяжения ткани как в направлении основы, так и в направлении утка. Сила растяжения уточной нити перед прибоем на ткацком станке не оказывает такого большого влияния на структуру и эксплуатационные свойства тканей, как общая сила растяжения основной нити. Сила растяжения уточной нити значительно возрастает в момент прибоя и сохраняет это увеличение в зоне формирования ткани.
В этот период сила растяжения уточной нити определяется заправочными параметрами ткацкого станка и параметрами строения ткани. После прохождения уточной нитью зоны формирования ткани её сила растяжения в основном определяется силой растяжения основной нити. Теоретически, за счет усадки по ширине ткани, сила растяжения уточной нити внутри структуры должна иметь значение близкое к нулю. Однако экспериментальные исследования показывают, что сила растяжения уточной нити имеет небольшое значение. Исходя из этого, целесообразно силу растяжения уточной нити внутри структуры приравнять к её величине перед прибоем.
Первым параметром, характеризующим изгиб основной и уточной нити, является прогиб нити. Прогибы нитей определяются по формулам (4.13) и (4.20). Вторым параметром, характеризующим изгиб основной и уточной нити, является угол наклона изогнутой оси нити к горизонтальной прямой (структурный угол). Структурные углы определяются по формулам (4.12) и (4.19).Поверхностная плотность (Mfs) определяется массой основных (М0) и уточных (Му) нитей в одном квадратном метре тканой структуры, объемная плотность (М/ь) определяется массой основных и уточных нитей в одном кубическом метре структуры.В результате проведённых исследований была разработана механико-аналитическая модель структуры УТ, которая позволяет рассчитать параметры структуры ткани. В качестве исходных данных используются параметры строения и механические характеристики углеродных нитей, параметры строения и технологические параметры производства УТ.
Экспериментальная проверка результатов прогнозирования
Для проверки результатов прогнозирования проводились экспериментальные исследования параметров структуры и характеристик прочностных свойств ПКМ, армированного УТ, при растяжении. Строение образцов ПКМ было определено, исходя из предыдущих исследований образцов УТ и ПК с учетом ГОСТ 29104.4-91 и ГОСТ 32656-2014. Длина образцов ПКМ составляла 400 мм, ширина – 25 мм, толщина – 3 мм. Масса ПК составляла 30 г. Соотношение масс эпоксидного олигомера и отвердителя – 100:15. Образцы армированного ПКМ вырабатывались методом ручного формования.
Для создания границы раздела между образцом ПК и моделью формовочная поверхность обрабатывалась специализированным кремнийорганическим антиадгезионным составом. После нанесения антиадгезионного покрытия на поверхность модели выполнялось смешение компонентов связующей композиции для формования. После подготовки связующего осуществлялась укладка армирующего компонента в модель и его равномерная заливка подготовленной композицией. Температура связующей композиции при ее введении в модель составляла 65 С, при этом время гелеобразования составляло 30 минут.
На следующем этапе происходило отверждение и формообразование образца. Отверждение осуществлялось при температуре 20 С. Время полной полимеризации связующего компонента изделия составляло 24 часа.
На рисунке 6.7 представлена фотография образца ПКМ в модели на стадии отверждения.
После полной полимеризации связующего компонента изделие извлекалось из модели и зачищалось с помощью ножевого устройства. На рисунке 6.8 представлена фотография образцов ПКМ после извлечения из модели.
Экспериментальные исследования параметров структуры проводилось для 26 образцов ПКМ, выработанных из двух различных партий ЭС и О. В качестве параметров структуры были выбраны поверхностная ( psПКМ ) и объёмная ( pvПКМ ) плотности, которые вычислялись по формулам
Длина и ширина образцов измерялась штангенциркулем типа ШЦЦI-150, толщина – микрометром типа МКЦ. Масса образцов (mПКM ) определялась путём взвешивания на весах марки ВЛТЭ-500. Результаты измерений представлены в таблицах И.5 и И.6.
Результаты экспериментальных исследований параметров структуры образцов ПКМ представлены в таблице 6.5.
Растяжение образцов армированного ПКМ осуществлялось на испытательной машине Instron 1195. Методика проведения исследований соответствовала ГОСТ 32656-2014 [186]. Скорость деформации растяжения составляла 100 мм/мин, базовая длина растяжения – 200 мм. Испытания проводились для 24 образцов ПКМ, армированных одним слоем УТ посередине. Полимерный компонент образцов ПКМ вырабатывался из двух различных партий ЭС и О. Для каждой партии было выработано по 12 образцов. Результаты экспериментальных исследований приведены в таблице 6.6. Результаты измерений приведены в таблицах И.7 и И.8.
На рисунках 6.9 и 6.10 представлены прогнозируемые и усредненные экспериментальные диаграммы растяжения образцов ПКМ, выработанных из первой и второй партий ЭС и О.
Величины относительной разности прогнозируемых и экспериментальных значений параметров структуры и характеристик прочностных свойств УТ представлены в таблице 6.7.