1 Федеральный институт технологии (г. Цюрих, Швейцарская Конфедерация) 2, 3 ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет (г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация) Введение. Композитные материалы (КМ) все шире используются в различных сферах: машиностроении (в том числе в производстве судов, авиа-и сельскохозяйственной техники), приборостроении, изготовлении емкостей высокого давления и т. д. Довольно часто применяются многослойные композиты, состоящие в основном из одного вида армирующего материала и связующего. Особый интерес представляет использ ование в одном композите различных видов армирующих материалов -более прочных в местах наибольших напряжений в сечении. В качестве примера можно привести многослойный КМ из стеклянных и базальтовых тканей и волокон с одним видом связующего. Цель исследования -оценить свойства такого материала и смоделировать его методом конечных элементов. Материалы и методы. В работе использованы компоненты, доступные в свободной продаже. Армирующие материалы -базальтовая ткань БТ-11, стеклоткань ТР-0,5, а также стекломат плотностью 300 г/м 2 . Связующее -смола эпоксидная ЭД-20 с отвердителем полиэтиленполиамином. Для испытаний на растяжение и изгиб были изготовлены два материала, которые отличались по количеству, виду и последов ательности слоев. Для моделирования использовалась система автоматизированного проектирования «Ко мпас 3D» (модуль АPM-FEM). Результаты исследования. В наружных слоях композитного материала используется базальтовая ткань, во внутренних -стеклоткань. Такой подход позволяет повысить предел прочности композита при работе на растяжение и изгиб, однако критическое разрушение ведет к мгновенной потере несущей способности м атериала. Если же стекломат применяется в качестве сердцевины, то допустимое напряжение ниже (и на разрыв, и на изгиб). Однако при изгибе расслоение материала сокращает его несущую способность до 10% от максимальной. Моделирование материала предполагает некоторые допущения, которые связаны с размером конечных элементов. Обсуждение и заключения. Применение базальтовых тканей в качестве армирующего вещества позволяет получать изделия со свойствами как стекло-, так и углепластиков. Такой КМ будет незначительно дороже стеклопластика и намного дешевле углепластика. Изделия из композитных материалов (приравненных к изотропным материалам) можно моделировать в системах автоматизированного проектирования методом конечных элементов. Важно учитывать вид нагружения на изделие, поскольку КМ, в основном, обладают анизотропными свойствами (нагрузка прикладывается с учетом направления волокон). В многослойных КМ из конструкционных тканей необходимо направлять нагрузки вдоль волокон. Кроме того, нужно уч итывать межслойный сдвиг, различную адгезию между слоями и т. д. Главное допущение данного метода -«постоянство» толщины материала, количества слоев и порядка их расположения.Ключевые слова: композитный материал, базальтовая ткань, стеклоткань, стекломат, напряжения, метод конечных элементов.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.