Всего на сайте:
119 тыс. 927 статей

Главная | Машиностроение

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ДИСКРЕТНЫМИ ВОЛОКНАМИ, КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ  Просмотрен 103

ВСТУП

Нові матеріали з функціонально орієнтованими властивостями (як конструктивні, інструментальні, так і спеціальні армовані матеріали) набувають все більшого застосування у різних галузях народного господарства, зокрема, машинобудівному, суднобудівному та авіаційному комплексах України. Беззаперечні переваги таких матеріалів, перспективи їх впровадження та безупинне зростання обсягів використання вимагає від інженерно-технічних працівників системних знань щодо фізико-механічних властивостей композитів, особливостей їх виробництва та ефективної енергоощадної обробки.

Кафедрою у співпраці з провідними виробничими (наприклад, АНТК «Антонов») та науково-дослідними кампаніями та установами (зокрема, Інститутом проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України) внесено певний вклад у розвиток теорії оброблення композитів, систематизовано широкий спектр питань, пов’язаних із виробництвом та застосуванням армованих матеріалів у виробничій практиці, набуто певного досвіду із підготовки кадрів, спроможних виконувати створення нової техніки із використанням сучасних армованих композитів. Напрацювання власного досвіду, а також аналіз і систематизація відомостей, представлених компаніями світового рівня, дозволив розробити концепцію оволодіння системними відомостями у галузі механіки та використання композитних матеріалів, а також засобів і способів їх ефективного оброблення.

Програмою курсу передбачено формування у студентів системних відомостей щодо особливостей механіки композитів (як неоднорідних сполучених матеріалів з відмінними адгезіонною та когезіонною міцністю), способів застосування анізотропії матеріалу на практиці (при проектуванні окремих виробів), механіки пошкодження та руйнування виробів із композитів, а також методів їх ефективного оброблення зі прогнозованих збереженням функціональних властивостей виробу.

Оскільки композитні матеріали все частіше використовуються в загальному машинобудуванні (у тому числі, верстатобудуванні), автомобілебудуванні, вивчення даного курсу дозволить підвищити кваліфікацію майбутнього фахівця, розширити коло його професійних знань та вмінь.

Мета навчальної дисципліни – формування у студентів системних відомостей з механіки композитів, особливостей пошкодження та руйнування виробів із композитів, способів застосування анізотропії матеріалу та методів їх ефективного оброблення зі прогнозованих збереженням функціональних властивостей виробу.

Вивчення дисципліни базується на знанні таких курсів: математика (математичний аналіз, тензорне числення); фізика (механіка, фізика твердого тіла), теоретична та технічна механіка; хімія (хімія полімерів та високомолекулярних сполук). Ряд лабораторних робіт потребує використання вмінь та навичок роботи на засобах оптичної та електронної мікроскопії, а також володіння прийомами опрацювання статистичних вибірок за результатами експериментальних досліджень.

У результаті вивчення дисципліни студент повинен знати:

основні типи, будову, фізико-механічні властивості конструкційних (полімерних) та інструментальних композитів; мати уяву про анізотропію властивостей виробів із композитів та особливості використання виробів із зазначених матеріалів на практиці; володіти інформацією про типові технологічні процеси виробництва композитних матеріалів, роботу із препрегами; особливості викладання армувальних речовин для забезпечення бажаної анізотропії, розуміти механіку композитних матеріалів на мікро- та макрорівнях; вміти правильно розраховувати напруження у виробах, визначати запас міцності, прогнозувати поведінку матеріалу із зародженою тріщиною; мати системні уявлення про основи ефективного оброблення виробів із композитів (механічне (лезвійне) різання; лазерне та гідро струминне різання); прогнозувати утворення деструктивного шару на оброблюваних поверхнях;

уміти:прогнозувати виникаючі у виробах із композитів напруження, вести інженерні розрахунки виробів із композитних матеріалів; встановлювати запас міцності виробу при роботі у визначених умовах; володіти прийомами «макроконструювання» матеріалу для певного виробу; проводити розрахунки швидкості пошкодження матеріалу; виконувати експериментальні та модельні дослідження механіки композитів, оцінювати динамічні властивості матеріалу.

Дані методичні вказівки дозволяють набути студентам практичних навичок у розрахунках, методах аналізу та синтезу виробів із композитних матеріалів, оволодіти прийомами визначення раціональної структури та напрямку армування неметалевих композитів, які найбільш часто використовуються як конструкційні матеріали у машинобудуванні, надати досвіду з виконання розрахунків міцності, надійності, довговічності виробів на сучасному методологічному рівні.

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ДИСКРЕТНЫМИ ВОЛОКНАМИ

 

 

 

Цель работы: изучить метод выбора материала компонентов, рецептуры, расчетные зависимости композиционного материала на примере композита с хаотично ориентированными дискретными волокнами.

 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ РАБОТЫ

Студент получает и выполняет один из вариантов заданного преподавателем задания. ЗАДАНИЕ: выбрать материалы матрицы и волокон двухкомпонентного композита с хаотичной дискретной армирующей фазой, дать оценку энергоемкости изготовления возможных вариантов проектируемого материала. Для спроектированного материала рассчитать плотность, прочность, удельную прочность и энергоемкость изготовления. Для всех вариантов заданий исходными данными являются: одноосное растяжение стержня длиной L = 0,45 (м), сечением S=10-4 (м2), массой М__ (кг), силой N =____(Н) в нейтральной среде при температуре Т ~ 293 К. Факторы срока службы в расчете не учитываются. Плотность проектируемого композита может быть ниже на 10% требуемой величины. Численные значения задаются преподавателем.

 

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

 

Разработка изделий из композиционных материалов (КМ) связана не только с формообразованием и тепловой обработкой, но и с формированием его структуры и физико-механических характеристик, выполняемым на стадии проектирования КМ. Таким образом, создание деталей из КМ - наглядный пример воплощения триединства материала, конструкции и технологии, поскольку в процессах проектирования и изготовления предусматривается и обеспечение основных свойств материала изделия. Наибольшая эффективность использования КМ достигается при решении задач сокращения металлоемкости, исключения тепловых операций (энергозатрат), повышения характеристик прочности, долговечности и надежности (удельной прочности), снижения веса конструкций и повышения технологической производительности в сочетании с гибкостью и универсальностью метода КМ,

Композиционными материалами (composite, англ. - сложный составленный из чего-либо) являются искусственно созданные человеком матричные материалы, содержащие два или более компонента, гетерофазные по строению, однородные в макро - и неоднородные в микро мае штабе, обладающие аддитивным комплексом физико-механических свойств, обусловленным сохранением индивидуальности каждого образующего композит компонента.

В промышленных масштабах композиты получают методами порошковой металлургии, переработки полимеров и олигомеров.

Структурными элементами КМ являются матрица и арматура, размещенная в непрерывной среде первой. По внутренней архитектуре (структуре) КМ классифицируют на непрерывно армированные (сетки, ткани, фольги, жгуты и системы нитей) и дискретные (частицы, пленки, короткие волокна и войлоки). Кроме того, ориентацию арматуры делят на хаотично ориентированную и специально ориентированную (анизо- и изотропную, ортогонально армированную и т. п.).

Предыдущая статья:ПЕРЕЧЕНЬ ЗАДАНИЙ НА ПРОИЗВОДСТВЕННУЮ ПРАКТИКУ Следующая статья:Принцип комбинирования компонентов композиционных материалов
page speed (0.0107 sec, direct)