1189

аким образом, наблюдается аномалия температурной зависимости коэффициента линейного расширения исследованных резин с волокнистыми наполнителями, заклю­

полимерной матрицы при температурах ниже Гс, которое происходит из-за того, что термоупругие напряжения превышают адгезионное взаимодействие П —Н, осущест­ вляемое через граничный слой*, в результате чего коэффициент термического расши­ рения системы принимает значение, характерное для застеклованной полимерной мат­ рицы. При температурах, превышающих Тс примерно на 150°С, может происходить «расстеклование» псевдозастеклованпого слоя, что приводит к увеличению a Hi.

Эти аномалии могут позволить оценить степень взаимодействия полимера с на­ полнителем. Кроме того, их следует учитывать при конструировании резиновых дета­

3.Kerner Е. Н. The elastic and thermoelastic properties of composite media. — Proc. Phys. Soc., 1956, vol. B69, N 8, p. 808—822.

4.Айнбиндер С. Б., Андреева H. Г. Исследование теплофизических и антифрикци­ онных характеристик композиций на основе полиэтилена. 1. — Механика полимеров, 1967, № 5, с. 873—880.

5.Зуев /О. С., Бухина М. Ф., Борщевская А. 3. О тепловом расширении напол­ ненных эластомеров. — В кн.: Структура и свойства полимерных материалов. Рига, 1979, с. 111 — 118.

6.Кайминь И. Ф. Универсальный прибор для исследования температурных харак­ теристик полимеров. — Пласт, массы, 1966, № 9, с. 62—63.

7.Левин В. М. О коэффициентах температурного расширения неоднородных

материалов. — Изв. АН СССР. Механика тверд, тела, 1967, № 1, с. 88—94.

8. Лежнев Н. Н., Ямпольский Б. Я., Лялина Н. М., Древинг В. П., Коготкова Л. И. Исследование свойств структур каучуков, упрочненных при взаимодейст­ вии с сажами. — Докл. АН СССР,. 1965, т. 160, с. 861—863.

УДК 611.71:539.4

Б. А. Рабинович, Я. А. Данос, Н. В. Моорлат, Э. А. Витолс, Р. П. Кикут

ПРОЧНОСТЬ ПОЗВОНКОВ ЧЕЛОВЕКА ПРИ УДАРЕ

Постановка задачи по экспериментальному исследованию прочности позвонков

человека, а также описание экспериментальной установки даны в [1].

Результаты экспериментов анализировались и обрабатывались с целью получения диаграмм динамической деформации позвонков. В процессе анализа методика обра­

веденного по границе кортикального слоя костной структуры позвонка, включая площадь костных отростков. Площадь F определяли по рентгенограмме, снятой до

рекции /г. Величина k опреде­

Уо+Уот

К = — ■■ — ■»«

VQ+\va\

Далее, используя k, вычисляли текущую скорость бойка по формуле

с выраженной площадкой текучести и без таковой. Диаграммы обоих типов пред­

ставлены на рис. 1—5 и рис. 6, 7 соответственно.

Как известно Г21, при упругопластических деформациях имеет место эмпиричес­

кий закон Герстнера, согласно которому при упругопластическом ударе упругие и пластические реформации развиваются независимо друг от друга. Рассмотрим экспе-

между участками I и II кривой е(/),

щадкой текучести (см. рис. 1—5). Эта особенность состоит в том, что максимум

напряжений сжатия приходится на первый участок кривой е(/), т. е. ат ах в этих случаях наблюдается на этапе пластических деформаций позвонка при Стах. В тех опытах, где выраженной площадки текучести нет, значение атах наблюдалось на участке кривой е(/), где развились максимальные деформации (см. рис. 6, 7). В тех опытах, где сгШах реализовалось в зоне максимальных деформаций, значение <тв не

определялось.

Отмеченное смещение максимума кривой о(/) влево и несовпадение значений Ошах и Стах свидетельствуют о нелинейной зависимости напряжений от деформации одиночного позвонка при ударе жестким бойком со скоростью 3—5 м/с.

Сопоставление полученных результатов динамических испытаний с результатами

Таким образом, методика экспериментальных исследований, разработанная и из­ ложенная в данной работе, позволяет сравнительно просто получать диаграммы дина­ мической деформации позвонков че­ ловека при ударе. При скорости де­

рая может примерно вдвое превышать соответствующее значение статичес­ кого усилия.

По имеющимся в настоящее время данным значения РаДИн, полученные

1 Моорлат Н В., Витолс 3 . А., Валдовскис Г. Ж-, Пуриньщ, Ю. И Р а б и н о ­ вич Б. А., Костин В. К. Оценка критической скорости Улара, выэывающсто раэрушение позвонков человека. — Механика композит, материи в, 1_79, 6» е. 1127 ИЗО.

2. Батуев Г. С., Голубков Ю. В., Ефремов А. К., Федосов А. Л. Инженерные

У Д К 620.17:678.067

А. В. Сандалов, Б. Я■ Демиденко, Л. П. Бобриков, С. Н. Негреева, С. С. Абрамчук

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ МЕЖДУ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ОДНОНАПРАВЛЕННОГО ОРГАНОПЛАСТИКА

Целью настоящей работы была оценка возможности диагностики прочности одно­ направленного органопластика при растяжении, изгибе и межслойном сдвиге в случае изменчивости относительного содержания компонентов в композите и степени поврежденности арматуры с использованием комплексов физических характеристик, опреде­ ляемых неразрушающими методами, — скорости распространения ультразвука С(, тепловой активности Л, коэффициента светопропускания К пропитанного связующим органожгута.

Объектами исследований явились микропластики и модельные кольца из одно­ направленного композита. Микропластики были изготовлены из крученой органонити, которую в сухом состоянии подвергали повреждению по шести различным режимам. Из нити на рамке по методике [1] формировали жгуты, которые пропитывали эпок­ сидным связующим однократным погружением в ванну с этим связующим. После пропитки жгуты проходили оптический контроль по методике [1], а затем термообрабатывались По результатам взвешивания непропптанного связующим жгута и микропластика после его термообработки определяли относительное массовое содержание связующего N в микропластике. Для каждой степени поврежденностн нити по резуль­ татам испытаний на растяжение пяти образцов-близнецов микропластика, проводив­ шихся на разрывной машине ZMGIT-250, определяли среднюю прочность Р„ микро-

ПЛЗ Исследования проведенные на микропластиках, показали, что с увеличением сте-

(а, Ъ — коэффициенты, определявшиеся путем обработки экспериментальных данных методом наименьших квадратов), и экспериментальными значениями этих характе­

Это указывает на возможность, при определенных условиях, осуществления диагно­ стики N и Рм микропластика с использованием результатов контроля К.

Для изготовления модельных колец использовали органожгут из некрученных

нитей, специально повреждавшийся в различной степени по пяти режимам. На жгуте после его пропиткИ эпоксидным связующим в процессе намотки кольца производили оптические испытания согласно [1]. Намотка осуществлялась на стальную оправку диаметром 300 мМ, шириной 85 мм с усилием натяжения 50 Н на жгут. Было изго­ товлено 10 двенадИатислойных колец (по 25 витков жгута в каждом слое) — по два

ное объемное содержание арматуры р, пористость б, степень заполнения полимерной матрицы плотным без пор связующим со. На кольцах измеряли трансверсальную теп­ ловую активность Л, скорости Сф и Се распространения ультразвука в направлении Ф укладки арматуры и в поперечном направлении 0, для чего использовали разрабо­ танные в Институте механики полимеров АН Латвийской ССР приборы ИТА и ИСЗУ. На кольцах делалось по 18 замеров Л, по шесть замеров Сф и Се. По результатам

измерений рассчитывали средние для кольца значения Л, СФ, Се и соответствующие дисперсии. Для каждого кольца по результатам 200—300 замеров, сделанных в про­ цессе его намотки, определяли также средние значения коэффициента светопропускания К пропитанного связующим жгута и соответствующую дисперсию. Сопоставление

ности (Те при растяжении поперек направления армирования; прочности (тизг при из­ гибе; условной прочности тГф при межслойном сдвиге. Образцы для определения сгФ

длиной 80 мм. По результатам испытаний каждой группы образцов рассчитывали

средние значения и соответствующие дисперсии.

/ч

Значения с НЗг определяли по результатам испытаний на изгиб по трехточечной схеме образцов, вырезанных поперек направлению армирования, шириной 10 мм, дли­ ной 80 мм на базах / = 20, 30, 40, 50, 60 мм. Испытывали по пять образцов на каждой базе, причем образцы укладывались так, чтобы направление укладки арматуры было

Рис. 1. Зависимость N мнкроорганопластика от степени повреждснности исходной (сухой) орга« нонити.

У Д К 620.017:678.06?

10. М. Свиридовский, 10. М. Волынец

УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

НА КРАТКОВРЕМЕННУЮ ПРОЧНОСТЬ

Многие отрасли современной техники испытывают потребность в материалах, обладающих комплексом свойств при высоких температурах. Эта проблема решается путем использования тугоплавких и жаропрочных металлов и сплавов, а также ком­ позиций из металлических или металлокерамических матриц, армированных тугоплав­ кими волокнами и нитевидными кристаллами. Для исследования механических свойств таких материалов создана установка, обеспечивающая проведение испытаний при температуре до 1800°С. Схема установки представлена на рис. 1.

Нагружение образца 1 производится с помощью механической системы, состоящей из электродвигателя 2, коробки скоростей 3 и червячной пары 4. Червячное колесо выполняет роль гайки, которая, вращаясь, перемещает винт 5 нижнего захвата. Для ускоренного перемещения служит привод, состоящий из электродвигателя 6 й червячной пары 7. Червячное колесо 8 свободно надето на винт и связано с ним призма­

перемещения записывающей каретки регистрирующего потенциометра 12.

Деформация образца равна перемещению нижнего захвата, поэтому измерение ее производится регистрацией перемещения нижнего захвата. Для этого вал червяка червячной пары 4 соединен с валом сельсина 13 типа БС-404 (датчик) через пару цилиндрических шестерен с таким передаточным соотношением, чтобы обеспечить оп­ тимальную частоту вращения сельсина (до 500 об/мин). Второй сельсин 14 (прием­ ник) установлен в лентопротяжный механизм потенциометра 12 вместо асинхронного двигателя. Вращение червяка нагружающей червячной пары 4 с помощью сельсинов передается в лентопротяжный механизм потенциометра, что обеспечивает перемещение диаграммной бумаги со скоростью, пропорциональной скорости деформирования. Та­ ким образом, на установке ИП-2,5 обеспечивается запись механических параметров испытания в виде диаграммы растяжения с координатами Р—А1.

Рис. 1. Схема установки для исследования композитных материалов на кратковременную проч­ ность. Пояснения в тексте.

Рис. 2. Схема образца.

Рис. 3. Расположение элементов в композиции до уплотнения: 1 — фольга нз материала мат­ рицы; 2 — армирующее волокно.