Механика препрегов - расчет изделий из армированных композиционных материалов. В 2 ч. Ч

появление расслоений, выпуклостей и других неприятностей, влия­ ющих на качество изготовления хоровой оболочки.

Неравенства (5.33) могут не выполняться. Однако, это еще не означает, что выполнение поставленной задачи невозможно. Имеет­ ся свободный от условий параметр у^ , который определяет поло­

жение нейтральной поверхности хоровой оболочки при её изгибе. Путем изменения величины этого параметра можно добиться того, что неравенства (5.33) могут стать выполнимыми. При построении стратегии такого вычисления следует начать с положения, когда Уо = 0. С учетом технологических особенностей могут выстраи­ ваться те или иные стратегии варьирования задаваемых значений (уо)., обеспечивающих выполнение неравенства (5.33) и, по воз­

можности, минимизируя затраты на технические воплощения полу­ ченных результатов вычисления.

Если хоровая оболочка получена при условии перпендикулярно­ сти торцевых сечений всем образующим, то верхняя и нижняя направляющие должны пол5Т1ить удлинения, равные

~>'о

(5.37)

где / - длина цилиндрической оболочки; К.д - радиус цилиндриче­ ской оболочки; К - радиус кривизны изгиба оси цилиндрической оболочки; (А/)^ и - удлинение верхней и нижней образую­

щих цилиндрической оболочки при ее изгибе в хоровую. Выполнение условий (5.37) дает возможность закрепить торцы

цилиндрической оболочки, обладающей упругими свойствами, при ее трансформации в хоровую и зафиксировать положение нейтраль­ ной поверхности на расстоянии Уо от центра окружности нормаль­ ного сечения этой хоровой оболочки.

141

мость качества изделий от квалификации формовщика, трудность обеспечения однородности материала и стабильности его физико­ механических свойств, большие разбросы геометрических характе­ ристик. Однако использование вакуумного формования и вакуум­ ной пропитки может до определенного предела улучшить характе­ ристики материалов за счет стабилизации содержания смолы.

Для изготовления газовода может быть также применен метод инжекции смолы в закрытую форму (КТМ-метод). Суть метода за­ ключается в том, что между двумя матрицами укладывается сухой, предварительно раскроенный армирующий материал и под давле­ нием впрыскивается смола.

Данный метод позволяет:

-обеспечить точностные размеры и воспроизводство изделий;

-повысить содержание армирующего наполнителя в композите и тем самым значительно повысить физико-механические характери­ стики по сравнению с ручным формованием;

-сократить время изготовления и повысить оборачиваемость оснастки;

-резко снизить выделение вредных веществ в атмосферу. Имеются модификации данного метода (Ь1§Ь1; КТМ), когда в ра­

бочей полости форм создается разрежение. К недостаткам метода КТМ следует отнести большие затраты на оснастку и оборудование.

5.7. Получение торовой оболочки из цилиндрической, выполненной спиральной намоткой нитью или жгутом

Применение в технологическом процессе изготовления кон­ струкций из композитных материалов методом намотки типа трансформации оболочки-заготовки в требуемое изделие значи­ тельно расширяет возможность получения конструкций нетрадигщонных форм [26]. Здесь исследуется возможность получения кри­ волинейных отводов за счет трансформации неотвержденной ци­ линдрической заготовки, выполненной симметричной спиральной намоткой нитью, в криволинейный отвод, форма которого соответ­ ствует участку кругового тора [27].

Подобные исследования уже проведены выше для слз^зая намот­ ки оболочки тканью с углом армирования +сро . Намотка нитью не­

143

Конечный угол закручивания для отдельной нити с начальным

Для кругового тора как оболочки вращения справедливы следу­ ющие геометрические соотношения (рис. 5.5)

Последнее уравнение (5.39) можно представить в виде

? + соз9

Под углом намотки р по определению понимаем угол между меридианом - окружностью радиусом К и нитью.

Установим условия и соотношения трансформации цилиндриче­ ской оболочки-заготовки в участок кругового тора. Очевидно, что возможность и закон деформирования будут определяться характе­ ристиками оправки, на которую намотана заготовка. В данной ра­ боте рассмотрим оправки типа гофрированной трубы или пружины, допускающие деформации растяжения - сжатия образующих и жесткие в окружном направлении.

Пусть на оправке имеется образующая, длина которой не изме­ няется в процессе деформации. Тогда на отводе (см. рис. 5.5) при изгибе заготовки этой образующей будет соответствовать радиус

145

Если нейтральная линия отвода совпадает со срединной (е = 0), то 8 = со8&/ ? и максимальные деформации растяжения - сжатия будут равны +1/?.

При е = К нейтральная линия совпадает с внутренним радиусом тора и трансформация сопровождается только растяжением заго­ товки. При этом максимальная деформация экватора будет равна

2 / ( г - 1 ) .

Для решения задачи трансформации необходимо знать закон изменеьшя угла намотки на отводе, который можно установить введе­ нием дополнительного условия трансформации. Наиболее есте­ ственно ввести условие сохранения длин нитей на заготовке и отво­ де (условие нерастяжимости) (II = сИ^ . Тогда, на основании (5.38) и (5.39) ползшим

^9

(5.44)

СОзРз созр

Подставив (5.44) в (5.43) с }шетом (5.41), найдем закон измене­ ния угла намотки на отводе

В частном случае е = 0 (формула (5.45) с точностью до обозна­

известном как «шинная геометрия» [29].

Изменение углов намотки в пределах одного витка, обеспечиваю­ щих условие нерастяжимости, проиллюстрировано на рис. 5.6 (сплош­ ные линии).

147

дезической линии. Обязательность смещения нитей указывает на то, что при деформации цилиндрической оболочки происходит одно­ временная потеря нитями геодезического положения и возвращения на него. Условие нерастяжимости не может сильно влиять на сделан­ ные выводы. В любом случае в действительности сдвиг нитей в пер­ пендикулярном к ним направлении существует, и он практически возвращает нити в положение, которое называется геодезическим.

Пусть 5 = ^3 - д - угол смещения. Тогда, на основании (5.44) запишем

1- созр

для всех р < р^, (/5 < О . Учитывая характер изменения угла намот­

ки (см.рис. 5.6), можно ожидать, что смещение нити в пределах витка будет минимальным при е / К = 1.

Подставив в (5.47) уравнение закона намотки в виде (5.45) и применив подстановку

1§в/ 2

Ф = а гс ^ ё

получим решение в эллиптических интегралах I рода

149