книги из ГПНТБ / Детали из стеклопластика в судовом машиностроении

В то же время предел прочности при растяжении вдоль основы (^вл: = 3000 кгс/см2) и вдоль утка (аву = 2000 кгс/см2) превышает предел прочности при сжатии в этих направлениях.

На рис. 40 показана диаграмма анизотропии предела прочности при срезе (rBX'Z’ ) для стеклопластика на основе полиэфирной смолы

=140 кгс/см2.

Диаграмма анизотропии предела прочности при сжатии для сте­

клопластика СВАМ 15: 1, построенная по данным табл. 14 и пред­ ставленная на рис. 42, отличается меньшей вытянутостью вдоль оси X. Анизотропия прочности при сжатии в плоскости армирова­ ния, как правило, проявляется слабее, чем при растяжении для всех стеклопластиков.

89

со

о

Віг ,кгс/сн2

Рис. 39. Поверхность анизотропии предела прочности сгв при растяжении для стеклопластика на основеполиэфирной смолы ПН-3 и стеклоткани АСТТ (б)-С2-0.

Сопоставление диаграмм рис. 41 и 42 с поверхностями рис. 38 и 39 позволяет судить о различии в анизотропии прочности ориентиро­ ванного стеклопластика при почти однонаправленной укладке во­ локон и при армировании стеклотканью.

1 , п , * ГС/СМ

Рис. 40. Диаграмма анизотропии предела прочности тв при срезе для стеклопластика на основе поли­ эфирной смолы ПН-3 и стеклоткани АСТТ (б)-С2-0.

На рис. 43 и 44 показаны диаграммы анизотропии предела проч­ ности при сжатии (тВдг' и при срезе твХ'У’ для стеклопластика СТЭР-1, наиболее распространенного в судовом машиностроении. Внешний вид диаграммы на рис. 43 несколько отличается от построенных на рис. 41, 42 и других, так как здесь оси координат, по которым от­ ложены углы Ѳ и ф, для большей нагрядности расположены иначе.

Стеклопластики в судовом машиностроении часто применяются для деталей, испытывающих вибрационные нагрузки, поэтому пред­ ставляет интерес вопрос об анизотропии усталостной прочности и об анизотропии демпфирующих свойств стеклопластиков.

Анизотропия усталостной прочности некоторых стеклопласти­ ков в плоскости армирования представлена на рис. 45. Анизотропия усталостной прочности стеклопластиков при изгибе выражена слабее (кривые 2 ,3 и 4), чем при испытании на повторно-переменное растя-

91

жение—сжатие (кривая 1). Сопоставление анизотропии стеклопла­ стика при статической и повторно-переменной нагрузке, действую­ щей вдоль оси образца, показывает, что анизотропия усталостной прочности стеклопластиков при однородном напряженном состоянии и симметричном цикле выражена слабее, чем анизотропия статиче­ ской прочности при растяжении [5].

стеклоткани АСТТ (б)-С2 сатинового переплетения на полиэфирной смоле ПН-3.

Экспериментально определялся коэффициент поглощения энер­ гии ф, приближенно равный удвоенному логарифмическому декре­ менту затухания колебаний б. Испытания проводились на свободно подвешенных плоских образцах при собственных изгибных колеба­ ниях.

Данные о вибрационных характеристиках стеклопластика, по­ лученные при испытании крупномасштабных плоских образцов [46], представлены в табл. 15. Коэффициент поглощения энергии опре­ делялся как отношение рассеиваемой за период колебаний энергии к наибольшей потенциальной энергии цикла. Демпфирующие свой­ ства стеклопластика, как и следовало ожидать, получаются наиболь­ шими в случае действия усилий в направлении наименьшей жест­ кости материала.

92

В табл. 16 приведены данные, экспериментально полученные Н. Д. Степаненко при изгибных колебаниях на частоте 1000 Гц для эпоксидных стеклопластиков на основе однонаправленного стекло­ волокна и кордно-жгутовой ткани.

Модуль упругости Е вычислялся по резонансной частоте колеба­ ний. Предел выносливости о_г при симметричном цикле определен на базе ІО7 циклов. Анизотропия предела выносливости в плоскости армирования весьма существенна для всех исследованных стеклопластиков, в том числе и при так называемой

«равнопрочной» укладке 1: 1. Анизотропия демпфирующих

свойств настолько велика, что ам­ плитуда резонансных колебаний мо­ жет быть изменена в несколько раз

Sfo',/От/«

т о т о

Рис. 43. Диаграмма анизотропии предела прочности ов при сжатии для стеклопластика СТЭР-1.

только путем изменения угла между осью образца и направлением преимущественного армирования.

В табл. 17 дана сводка значений основных характеристик физико­ механических свойств эпоксидных стеклопластиков горячего прес­ сования, наиболее широко применяемых в судовом машиностроении.

93

На рис. 46 изображена поверхность предельных (равноопасных) плоских напряженных состояний, построенная в первом октанте для стеклотекстолита на эпоксифенольном связующем. Значительно более вытянутыми являются поверхности прочности для таких сильно анизотропных (почти однонаправленных) ориентированных материа­ лов, каким является СВAM 15 : 1 14].

На рис. 47 и 48 приведены поверхности, построенные в работе [5] в первом октанте пространства напряжений для двух стеклопласти­ ков холодного отверждения. Уменьшение анизотропии и повышение сдвиговой прочности материала приводит к тому, что поверхность прочности приближается по формуле к шаровой. Выбор нужных соотношений, характеризующих материал, зависит от того, какой вид напряженного состояния ожидается в детали.

В настоящее время не для всех стеклопластиков получены экс­ периментальные данные о величине всех необходимых характеристик их упругости (табл. 12) и прочности (табл. 14). Методика определе­ ния всех этих величин недостаточно разработана и все еще яв­ ляется предметом дискуссии, вследствие чего результаты испытаний оказываются порой противоречивыми и ненадежными.

95

состояний для стеклопластика на основе стекложгутовЖС-0,4, уложенных ортогонально, и полиэфирной смолы ПН-1.

Рис. 48. Поверхность равноопасных плоских напряженных состоя* ний для стеклопластика, уложенного из стеклотканевых лент при ß = 72°, у = 54° (см. рис. 1), на основе полиэфирной смолы ПН-1.

98