Глава 7 прочностное проектирование композитов

нагружении. С повышением температуры усталостная проч- ность композита обычно понижается [7.9].

Экспериментальные исследования Симамуры, проведен- ные на слоистых пластинах из полиэфирной смолы, упроч- ненных стекломатами, показали, что в диапазоне от—30 °С до -f-32°C предел прочности на изгиб (a_f)_N изменяется по фор- муле (Of)_N = A—ВТ, где Т — абсолютная температура, коэф- фициенты Л, В определяются экспериментально и их значения зависят от числа циклов. На рис. 7.7 показано изменение усталостной прочности с изменением температуры При по- строении этих зависимостей в качестве параметра использо- валось число циклов.

2. Контактирование композиционного материала с жидкостью

Для работы в воде и агрессивных жидкостях используют- ся специальные композиты, которые обычно имеют на поверх- ности антикоррозионные покрытия. На рис. 7.8 приведен пример структуры и состава композита с антикоррозионным слоем. В месте контакта материала с жидкостью необходима защита от коррозии. Использование полимерных композитов в большинстве случаев позволяет решить эту проблему.

Агрессивная

живность ^йи"

Рис. 7.8. Пример ко ррозионностой- кой конструкции: а — коррозионно- стойкий слой; б — упрочненный слой;

20

0 20 40 60 fid 100

Шло дней

j •iiviumn wivrl,

/ — 50% смолы — поверхностный мат; 2-70% смолы — мит из рубленого волокна; 5 — 45% смолы — ткань из ровницы, 4 — 45% смолы—мат из руб- леного волокна.

Рис. 7.9. Влияние времени вы- держки в воде на прочность слоистой пластины из поли- эфирной смолы, армированной тканью из ровницы ф растя- жение; О изгиб; □ сжатие.

7Д ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

J09

Рис. 7.10 Влияние времени выдержки в воде на прочность при циклическом изгибе пластмассы, армированной стеклотканью, О испытания на воздухе при 23 °С; # ис- пытания в воде при температуре 23 С после предварительной выдержки в воде при температуре 23 °С свыше четырех не- дель.

N, цикл

Известны работы [7.101, в которых изложены результаты исследований изменения прочности слоистого композита из полиэфирной смолы и стеклоткани из ровницы при нахож- дении этих материалов в пресной и морской воде. Резуль- таты, приведенные на рис. 7.9, показывают, что для рассмат- риваемого материала предел прочности на изгиб и предел прочности на сжатие уменьшаются [7.10]. Причины этого падения могут быть самыми разнообразными. В частности, в [7.11], а также в [7.10] указано, что на прочность композита существенное влияние может оказывать пропитывание мате- риала водой. Проведение испытаний на усталостный изгиб в воде показало, что вода оказывает значительное влияние на снижение усталостной прочности Па рис. 7.10 в качестве примера приведены некоторые результаты эксперименталь- ных исследований влияния времени пребывания в воде на предел прочности при изгибе. Самжни и Уилльямс [7 12] сопоставили результаты исследования на усталость в воздухе и воде эпоксидной смолы, армированной в одном направлении углеродным волокном. Результаты этого исследования пред- ставлены на рис. 7.11. Видно, что в воде усталостная проч- ность композита оказывается ниже.

Рис. 7.11. Влияние времени вы- держки в воде на предел вынос- ливости при пульсирующем растя- жении слоистой пластины из поли- эфирной смолы, армированной стеклотканью из ровницы (V/*= = 50%). О испытания ив возду- хе при температуре 23 °С; Л ис- пытания в воде при температуре 23 °С; # испытания в воде при температуре 23 °С после выдерж- ки в воде при температуре 23°С свыше трех недель.

210