книги / 830

Особенности квазистатических испытаний нитей и тканей

Таблица 1

Результаты испытаний на растяжение образцов стеклоткани в направлении основы и утка

* Значения удлинения при разрыве измерялись на образце бесконтактным видеоэкстензометром AVE.

а

б

Рис. 4. Образец стеклоткани до испытания (а) и после испытания с характерным видом разрушения (б)

101

Особенности квазистатических испытаний нитей и тканей

Рис. 6. Диаграммы деформирования образцов стеклянной нити при испытаниях на одноосное растяжение

Диаграммы деформирования образцов выходят не из нуля, так как перед началом испытания проводилось предварительное нагружение до значения по нагрузке, равное 1 Н, что регламентировано стандартом. Из графика виден достаточно большой статистический разброс по нагрузке и, соответственно, по удельной нагрузке, что необходимо учитывать при расчетах конструкций из композиционных материалов. Важным фактором является масштабный эффект.

Особенности квазистатических испытаний нитей и тканей

Окончание табл. 2

На рис. 7 показан характерный вид разрушения образцов стеклянной нити во время испытаний на одноосное растяжение.

Рис. 7. Разрушенные образцы стеклянной нити с установленными шарообразными метками для бесконтактного измерения деформации на образце

Было испытано 60 образцов стеклянных нитей, статистически достоверно определены упругий модуль Е = (27,496±0,398) Н/текс, макси-

мальная нагрузка Рраз = (57,901±0,553) Н, максимальная удельная на-

грузка Ру = (0,328±0,003) Н/текс с доверительной вероятностью 0,95. Таким образом, были отработаны методики испытаний на растя-

жение кремнеземной стеклоткани с использованием современного научного оборудования. Были определены механические свойства стеклянных нитей, стеклоткани по основе и по утку. С высокой точностью

105

Особенности квазистатических испытаний нитей и тканей

7.Экспериментальные исследования деформационных и прочностных свойств наномодифицированных стеклотекстолитов / В.Э. Вильдеман, А.В. Бабушкин, С.М. Никулин, М.П. Третьяков [и др.] // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2012. – Т. 78, № 7. –

С. 57–61.

8.Вильдеман В.Э., Третьякова Т.В., Лобанов Д.С. Учет жесткости нагружающей системы при испытаниях полунатурных образцов крупноячеистого композиционного материала // Вестник Перм. нац. исслед. политехн. ун-та. Механика. – 2012. – № 2. – С. 34–49.

9.Экспериментальное исследование механических свойств современных хирургических рассасывающихся шовных материалов / А.Е. Федоров, В.А. Самарцев, В.А. Гаврилов, В.Э. Вильдеман [и др.] // Россий-

ский журнал биомеханики. – Т. 13, № 4 (46). – 2009. – С. 78–84.

References

1.Tarnopolsky Y.M, ZHigun I.G., Polyakov V.А. Prostranstvennoarmirovannye kompozicionnye materialy [Spatial-reinforced composite materials]. Moscow: Mashinostroenie, 1987. 224 p.

2.Tarnopolsky Y.M., Kintsis T.Y. Metody staticeskikh ispytaniy armirovannykh plastikov [Methods of static tests of reinforced plastics. Chemistry]. Moscow: Khimija, 1981. 272 p.

3.Eksperimentalnye issledovaniya svojstv materialov pri slozhnykh termomekhanicheskikh vozdejstviyakh [Experimental investigations of the materials properties under complex thermomechanical influences]. Ed. V.E. Vildeman. Moscow: Fizmаtlit, 2012. 204 p.

4.V.E. Vildeman [et al.] Mehanica materialov. Metody i sredstva eksperimental’nyh issledovaniy: uchebnoe posobie [Mechanics of materials. Methods and means of experimental research: tutorial]. Ed. V.E. Vildeman.

Permskiy natsionalniy issledovatelskiy polytekhnicheskiy universitet, 2011, 165 p.

5.Babushkin A.V., Wildemann V.E., Lobanov D.S. Ispytaniya na rastyazhenie odnonapravlennogo vysokonapolnennogo stekloplastika pri normalnoy I povyshennoy temperaturakh [Tensile tests of unidirectional highfilled fiberglass composite at normal and high temperatures]. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov, 2010, vol. 76, no. 7, pp. 57–59.

107

Особенности квазистатических испытаний нитей и тканей

About the authors

Lobanov Dmitry Sergeevich (Perm, Russian Federation) – Graduate student, Junior Scientific Associate and Engineer of the Center of Experimental Mechanics, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990, Russian Federation, e-mail: cem.lobanov@gmail.com).

Temerova Maria Sergeevna (Perm, Russian Federation) – Student of chair of the Mechanics for Composite Materials and Structures Department Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990, Russian Federation, e-mail: cem.temerova@gmail.com).

Получено 24.04.13

109

В Е С Т Н И К П Н И П У

2013 Механика № 2

УДК 539.215; 539.374

Б.А. Рычков, Н.М. Комарцов, Т.А. Лужанская

Кыргызско-Российский Славянский университет, г. Бишкек, Кыргызстан

ОПРЕДЕЛАХ УПРУГОСТИ

ИПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Встатье исследуется поведение образцов горных пород, испытанных при неравномерном трехосном сжатии по схеме Кармана. Использованы известные экспериментальные данные А.Н. Ставрогина для некоторых горных пород. Как показано в [1, 2], эти материалы в исходном состоянии обладали упругой ортотропной симметрией. Пределы упругости при произвольных напряженных состояниях определены через предел упругости при одноосном сжатии на основе синтеза критерия Кулона-Мора и концепции скольжения в трактовке М.Я. Леонова. Учтен также вывод [3]: начиная с напряженного состояния, когда среднее главное напряжение достигает значения максимального касательного напряжения, и при более высоких давлениях, горные породы ведут себя как пластичные материалы. При этом наблюдаемое при меньших давлениях разрыхление материала исчезает, а критерий Кулона-Мора переходит в критерий Треска. Эти условия отображены при определении пределов прочности и теоретическом установлении угла среза при разрушении образцов. Построены соответствующие огибающие кругов Мора.

Ключевые слова: горные породы, пластичность, предел упругости, предел прочности, изотропный материал, ортотропный материал.

B.A. Rychkov, N.M. Komartsov, T.A. Luzhanskaya

Kyrgyz-Russian Slavic University, Bishkek, Kyrgyzstan

ABOUT ELASTIC AND STRENGTH LIMITS OF ROCKS

In this paper we research how rock samples respond to irregular triaxial compression according to Karman’s scheme. We have used known A. N. Stavrogin’s experimental data for some type of rock. As shown [1, 2], these materials originally possessed elastic orthotropic symmetry. Elastic limits in arbitrary stressed states was determined using elastic limit under uniaxial compression on the basis of synthesis Mohr-Kulon’s criterion and the сoncept of sliding in the treatment of M.J. Leonov. We used [3] conclusion: rocks behave as ductile materials from the state of stress when the average principal stress reaches the maximum shear stress to at higher pressures. In other words, in this situation ripping of materials disappears and Mohr-Kulon’s criterion converses in Treska’s criterion. These conditions was realized when establishing strength limits and teoretical determination of cutting angle at failure. Curves of Mohr's circles were constructed.

Keywords: rock, plasticity, elastic limit, strength limit, isotropic material, orthotropic material.

Рассматриваются прочностные свойства горных пород по результатам испытания по схеме Кармана цилиндрических образцов, когда σ1 ≥σ2 =σ3 ( σi – главные напряжения, i =1,2,3 ). Вид напряженного со-

110