Механика композитных материалов 3 1983

мого вещества тщательно перемешивали с эталонным (А120з) и засыпали в керами­ ческие тигли. Окись алюминия предварительно прокаливали при температуре 1500°С в течение 3 ч. Нагрев тиглей проводили в электропечи в воздушной атмосфере с постоянной скоростью 8,8 °С/мин. Все дериватограммы получали при одинаковых ус­ ловиях, чувствительность кривых ДТА составляла 1/30 от максимальной чувствитель­ ности, кривых ДТС — 1/5. Результаты исследований эпоксидного связующего УП-2217 приведены в таблице, а на рисунке представлены термограммы исследуемого поли­ мера.

Как показали результаты экспериментальных исследований, проведение процесса отверждения в магнитном поле приводит к повышению термостойкости связующего УП-2217. Так, для образцов, отвержденных без магнитного поля, термостойкость со­

Термическая стабильность полимеров является одним из главных свойств, игра­ ющих определяющую роль при переработке. Изучение деструкции полимеров, отверж­ денных в магнитном поле, дает возможность получить, сведения, позволяющие целенаправленно подходить к улучшению стабильности. Результаты по термической деструкции, полученные методом ДТА и дополненные термогравиметрическимн иссле­ дованиями, дают достаточный материал для оценки влияния магнитного поля на тер­ мическую стабильность полимеров.

Как следует из рисунка, при отверждении связующего УП-2217 в магнитном

симальная скорость превращения в магнитообработанных образцах выше, а потери массы в них ниже, чем в образцах, отвержденных без поля. При отверждении по ре­ жиму 1 потери массы составили 30,6% для магнитообработанных образцов и 37,2% — для образцов, отвержденных без поля. При отверждении по режиму 2 потери массы составили 30,0 и 34,6% соответственно для образцов, подвергнутых магнитной обра­

ботке и без нее.

Проведенный анализ экспериментальных результатов показывает, что магнитное поле оказывает влияние па термостойкость и скорость деструкции эпоксидного свя­ зующего УП-2217.

Исследование температурных характеристик позволяет сделать вывод о том, что при проведении отверждения эпоксидных полимеров в магнитном поле происходит образование упорядоченных структур, что повышает термостойкость и сдвигает тем­ пературу процесса термической деструкции в область более высоких температур.

При их написании было проведеноинтегрированиено точкеприусловийотсутствий

начального напряженно-деформируемого состояния. Анализ последних соотношений показывает, что при неоднородности деформации и кривизны, в отличие от одно­ родно^ случая, они зависят одновременно от усилий и моментов.

Следует отметить, что в случае отказа от гипотезы Кирхгофа—Лява дополнительные члены функционала содержат только приведенный модуль упругости нулевого по­

Заметим, что дополнительные физические соотношения аналогичны однородному слу­ чаю с точностью до переобозначения.

В заключение отметим, что уравнениями Эйлера являются уравнения, характери­ зующие равновесие неоднородной оболочки. Это объясняется тем, что данные урав­ нения — уравнения равновесия в усилиях и моментах и физические соотношения для неоднородной оболочки. Такое разделение уравнений Эйлера вытекает из сути принятого нами вариационного принципа, что и предопределило возможность его применения для получения нелинейных уравнений равновесия неоднородных по тол­ щине тонких упругих оболочек.

СП И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1.Амензаде Ю. А. Теория упругости. М., 1971. 286 с.

2. Гольденвейзер А. Л. Теория упругих тонких оболочек. М., 1976. 510 с.

3. Амензаде Р. Ю., Ализаде А. Н. О применении вариационной теоремы Д. Л. Сан­ дерса, X. Г. Маккомба, Ф. Р. Шлехте к тонким оболочкам. — Учен. зап. Азерб. гос.

УДК 624.074:678.067

А.Н. Полилов, Ю. Н. Работное

ОРАЗРУШЕНИИ КОМПОЗИТНЫХ ТРУБ ПО ФОРМЕ

«КИТАЙСКОГО ФОНАРИКА»

В [1, 2] описан особый вид разрушения при сжатии тонкостенных труб, в ко­ торых волокна намотаны вдоль образующей или под весьма малым углом к ней.

Предположим, что при напряжении сжатия о и при неподвижных в процессе

я2Е/

Для сегмента кольца (см. рисунок б) момент инерции относительно центра тяже­ сти сечения равен:

Первый член в скобках связан с вкладом в / за счет кривизны сегмента, а второй равен моменту инерции прямоугольной пластины той же площади, что и сегмент.

Энергия сжатия в новом состоянии 1Л = 1/2сгэ2я£//£, энергия изгиба U2 = = Oa(o—On)nFl/E, работа расщепления У=пуЫ , где у -1- удельная работа разрушения вдоль волокон. Согласно энергетическому критерию описанный характер разрушения может произойти, если

ние слоев, и она определяет вид разрушения. Степень 1/9 показывает, что в данном случае число полосок п, на которые разрушается труба, слабо зависит от свойств

нейшем росте длины образца из-за условий нагружения расслоение с выпучиванием захватывает, как отмечено в [2], нс весь образец, а лишь его часть постоянной длины, то прочность выходит на горизонтальную асимптоту вплоть до длины трубы, при которой происходит се макровыпучивание. При малых длинах трубы существен­ ный вклад дает второй член в (3), приводящий к дополнительному эйлерову на­ пряжению л2£’б2(12/2) - 1.

СП II С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1.Тарнопольский Ю. М. Расслоение сжимаемых стержней из композитов. —

Механика композит, материалов, 1979, № 2, с. 331—337.

2. Хитрое В. В ., Каторжное Ю. И. Влияние угла армирования на несущую спо­

УД К 678.2:620.1

Д.С. Бадалов, В. В. Белостоцкий, К. С. Болотина, Б. А. Мурашов,

В.А. Сажнев, В. Л. Чудов

АНАЛИЗ КИНЕТИКИ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЭПОКСИДНЫХ СВЯЗУЮЩИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ

НА СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ

Непрерывный контроль процесса отверждения полимерных смол представляет ин­ терес в связи с разработкой новых композитных материалов и конструкций, в кото­ рых эти смолы используются как связующие. На •стадии отверждения возникает си­ стема остаточных напряжений и образуются адгезионные связи, которые в значи­ тельной степени определяют механические характеристики композита и целостность конструкций при действии внешних нагрузок. Обзор некоторых методов анализа ки­ нетики отверждения полимерных смол представлен в [1, 2]. В данном сообщении излагаются результаты непрерывного контроля процесса отверждения эпоксидных свя­ зующих по изменению их диэлектрических свойств — действительной части ег отно­ сительной диэлектрической проницаемости е = е г — tei и тангенса угла диэлектрических потерь tg б= е,/егИзвестно, что эти физические параметры изменяются в широком диапазоне в процессе отверждения. Поэтому они могут быть использованы для того, чтобы оценить скорость процесса отверждения и глубину отверждения на любой промежуточной стадии. В статье [3] диэлектрометрический метод был применен для изучения эффектов, связанных с действием постоянного магнитного поля на процесс отверждения. При этом кювета со связующим одновременно играла роль конден­ сатора, характеристики которого измерялись стандартным способом.

Дополнительные возможности открывает техника измерений на сверхвысоких час­

дает повышенной чувствительностью при исследовании материалов с малыми поте­

Принцип резонансного метода состоит в следующем. Образец помещается в по­ лость резонатора, в котором возбуждаются электромагнитные колебания заданной частоты. Пусть Е0(г) — комплексная амплитуда напряженности электрического поля

ния краевой задачи теории поля. Измеряемыми величинами служат комплексные соб­ ственные частоты о)0 и о невозмущенного и возмущенного резонаторов соответст-

венно. Пусть е — относительная диэлектрическая проницаемость полости резонатора, Де — приращение относительной диэлектрической проницаемости вследствие внесения образца. Применяя метод малых возмущений, получим формулу, связывающую при­ ращение комплексной собственной частоты Де с приращением относительной диэлект­

Звездочка обозначает комплексно-сопряженную величину, а интегрирование прово­ дится по объему образца ДУ и объему резонатора V соответственно. Точность и на­

стейших случаях применяют резонаторы, имеющие форму кругового цилиндра. Для повышения точности используют ребристые резонаторы. Эти резонаторы содержат диафрагмы, которые делают резонатор «закрытым» для электромагнитного поля и «открытым» для наблюдений и внесения образцов.

В данной работе использовался резонатор Я-типа (с использованием волны Н 102). Радиус цилиндрической полости резонатора составлял 60 мм, длина 168 мм. Резо­ натор содержал семь диафрагм. Схема измерений включала резонансный волномер ВСТ-10 П, измерительный усилитель 28 ИМ и цифровой вольтметр ВЗ-7А. Жидкое связующее массой около 8 г помещали в кювету из фторопласта круговой цилиндри­ ческой формы. Кювета располагалась на нижней торцевой поверхности резонатора, эта поверхность находилась в контакте с нагревателем. Температура образца контро­

дилось при температуре 70° С и продолжалось 3 ч. При температуре 20° С конечные характеристики связующего оказались равными ег = 2,86 и tg 6 = 4,3 * 10-2. Вообще, тем­ пература измерения оказывает сильное влияние на диэлектрические свойства. Это показано на рис. 2, где приведены графики зависимости ег и tg 6 отвержденного свя­

водились при помощи цифрового измерителя емкости Е-8-4. Температурная зависи­ мость диэлектрических свойств существенна даже при измерениях на СВЧ. Ыа низ­ ких частотах характеристики этих свойств могут изменяться на несколько порядков (кривые, полученные для [=1 кГц при Г>100оС, выходят за пределы графика). Это указывает на определенные преимущества измерений на СВЧ, что особенно важно,

исследований кинетики отверждения эпоксидных связующих. — В кн.: Тр. Московск. энергет. ин-та. М., 1972. [Вып.] 101. Динамика и прочность машин, с. 15—23.

2. Болотина К. С., Мурашов Б. А., Тарасов В. Г. О кинетике отверждения поли­ мерных связующих. — Механика композит, материалов, 1980, N° 4, с. 749—752.

3. Бадйлов Д. С., Болотина /(. С., Чудов В. Л. Влияние постоянного магнитного поля на кинетику отверждения эпоксидных связующих. — В кн.: Тр. Московск.

У Д К 620.1:678

|В. Г. Кононенко |, А. М. Маркус, В. Н. Кобрин, Н. И. Величко, В. Ф. Удовенко

ВЛИЯНИЕ ПРОТОННО-ЭЛЕКТРОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА СВОЙСТВА ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННЫХ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Известно, что дисперсно-армированные композитные материалы, имеющие поли­ мерную матрицу, находят широкое применение в качестве конструкционных мате­ риалов, используемых в условиях ионизирующего облучения [1]. При этом под воз­ действием излучения в строении матрицы могут происходить существенные превра­ щения, которые изменяют механические свойства композиций [2]. Это связано с возникновением сшивки или деструкциц макромолекул или рядом других необратимых процессов, инициированных свободными радикалами. Целью настоящей работы было

Объектом исследования служили композитные образцы двух составов, содержа­

вакуумной криогенной камере КВВК-3/2 с использованием протонно-электронного ин­ жектора ПЭИ-1 [3]. Камера и инжектор разработаны и изготовлены в Физико-тех­ ническом институте низких температур АН Украинской ССР.

Образцы помещали в специальную обойму, которая крепилась на подвижном штоке боковой крышки камеры. Для придания пучку определенной формы и размера использовалась подвижная диафрагма. Для контроля правильности установки диаф-

рагмы служил иллюминатор камеры. Вакуумная система, использующая форвакуумный насос ВН-2М, паромасляные агрегаты Ы-2Т, Н-5С и заливные азотные экраны, позволяла получать в рабочем объеме вакуум не хуже 10-4 Па. Заливные экраны обеспечивали также молекулярный захват и тепловое поглощение.

Источником корпускулярных излучений являлись ионный ВЧ-источник и элек­ тронная пушка [3]. Система электростатической развертки позволяла облучать об­ разцы на площади до 100 см2. Образцы подвергались облучению электронным и протонным пучками с дозой 1014, 1015 и 1016 частиц/см2. Вместе с образцами компо­ зитных материалов воздействию корпускулярного излучения с дозой 1016 частиц/см2 подвергались образцы-свидетели из обоих связующих. После проведения испытания в камере производились ее разгерметизация, демонтаж образцов, их визуальный ос­ мотр и другие исследования.

В результате визуального осмотра было обнаружено потемнение образцов, уве­ личивающееся с ростом дозы облучения. Это потемнение объясняется окислитель­ ными процессами в связующем. Под воздействием корпускулярной радиации проис­ ходит разрыв молекулярной цепи с образованием свободных радикалов, которые долго не сохраняются и, вступая в последующие реакции, создают химически ста­ бильные группы. В результате воздействия излучения эпоксидно-кремнийорганическая смола изменяет цвет от желтого до темно-коричневого при воздействии протонов, до черного — при совместном воздействии протонов и электронов и до светло-коричне­ вого — при воздействии электронов. Различное потемнение связующего объясняется различной глубиной проникновения в материал электронов и протонов. Образец из силиката натрия при воздействии глубокого вакуума из прозрачного стал матовым, облучение электронами вызвало его вспучивание.

При исследовании микроструктуры эпоксидно-кремнийорганического связующего

объясняется наличием уступа между необлученной и облученной поверхностями. Вечина уступа, который образовался за счет рассеивания эпоксидно-кремнийорганичес- кой смолы протонами, колеблется в пределах 2—6 мкм.

Результаты изучения мнкротвердости образцов полимеризованной смолы ДФМ-135, подвергнутых различным видам воздействия, представлены на рис. 2. Эти исследо­ вания выполняли на приборе ПМТ-3 по стандартной методике. Полученные данные можно объяснить следующим образом. В результате воздействия глубокого вакуума на связующее с его поверхностных слоев интенсивно сублимируют легколетучие ком­ поненты (в том числе и пластификаторы). Поэтому материал охрупчивается и мик­ ротвердость растет. Корпускулярное излучение рассеивает поверхность материала на глубину 2—6 мкм, обнажая более глубоко лежащие слои. Так как после облучения