УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И ПРОЦЕДУРА ИССЛЕДОВАНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ВЯЗКОУПРУГИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2018.02.003
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (print), 2411-0779 (online)
Выпуск Том 21, № 2, 2018 (июнь)
Страницы 3-11

 

Авторы

В. Г. Мартыненко, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» (61002, Украина, г. Харьков, ул. Кирпичева, 2), e-mail: martynenko.volodymyr@gmail.com, ORCID: 0000-0002-9471-0905

Ю. Н. Ульянов, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» (61002, Украина, г. Харьков, ул. Кирпичева, 2), e-mail: gradedegree@gmail.com

 

Аннотация

Описан процесс модернизации установки, предназначенной для проведения длительных испытаний стальных и алюминиевых цилиндрических образцов на высокотемпературную ползучесть, под экспериментальные исследования анизотропных прочностных и вязкоупругих характеристик плоских композиционных образцов при повышенных температурах. Для реализации данной цели была предложена схема перестройки держателей образцов в экспериментальной машине, а также метод их крепления. Разработанный, спроектированный и построенный блок автоматического регулирования температурного режима электропечи позволил поддерживать повышенную температуру с достаточно малой погрешностью при продолжительной её работе и регулировать температуру нагрева в заданном диапазоне, что было необходимо для исследования механических свойств композиционных образцов. Проведение экспериментального исследования мгновенных и длительных механических свойств продемонстрировало эффективность усовершенствований, выполненных для экспериментальной установки, применительно к реализации такого рода экспериментов.

 

Ключевые слова: анизотропная вязкоупругость, композиционный материал, экспериментальное исследование, повышенная температура, кривая релаксации.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  1. Справочник по композиционным материалам: Любин Дж. (ред.). М.: Машиностроение, 1988. 448 с.
  2. Карпинос Д. М. Композиционные материалы: справочник. Киев: Наук. думка, 1985. 588 с.
  3. Кравчук А. С., Майборода В. П., Уржумцев Ю. С. Механика полимерных и композиционных материалов. М.: Наука, 1985. 304 с.
  4. Капитонов А. М., Редькин В. Е. Физико-механические свойства композиционных материалов. Упругие свойства. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013. 532 с.
  5. Побердря Б. Е. Механика композиционных материалов. М.: Изд-во МГУ, 1984. 336 с.
  6. Уорд М. Механические свойства твёрдых полимеров. М.: Химия, 1975. 357 с.
  7. Шеен М. Вязкоупругая релаксация в полимерах. М.: Мир, 1974. 270 с.
  8. Кристенсен Р. М. Введение в теорию вязкоупругости. М.: Мир, 1974. 338 с.
  9. Адамов А. А., Матвеенко В. П., Труфанов Н. А. Методы прикладной вязкоупругости. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 411 с.
  10. Abot J., Yasmin A., Jacobsen A. In-plane mechanical, thermal and viscoelastic properties of a satin fabric carbon/epoxy composite. Comp. Sci. Technol. 2004. Vol. 64. P. 263–268. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(03)00279-3
  11. Chan A., Liu L., Chiu W. K. Viscoelastic interlaminar shear modulus of fibre reinforced composites. Comp. Struct. 2006. Vol. 75. P. 185–191. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2006.04.058
  12. Guojun H. A theoretical and numerical study of crack propagation along a bimaterial interface with applications to IC packaging: a thesis … doctor of philosophy in engineering / National University of Singapore, 2006.
  13. Silva P., Valente T., Azenha M. Viscoelastic response of an epoxy adhesive for construction since its early ages: Experiments and modelling. Comp. Part B Eng. 2017. Vol. 116. P. 266–277. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.10.047
  14. Seifert O. E., Schumacher C., Hansen A. C. Viscoelastic properties of a glass fabric composite at elevated temperatures: experimental and numerical results. Comp. Part B. Eng. 2003. Vol. 34. P. 571–586. https://doi.org/10.1016/S1359-8368(03)00078-7
  15. Ciambella J., Paolone A., Vidoli S. A comparison of nonlinear integral-based viscoelastic models through compression tests on filled rubber. Mech. Mater. 2010. Vol. 42. P. 932–944. https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2010.07.007
  16. Stanier C., Patil A. J., Sriwong C. The reinforcement effect of exfoliated graphene oxide nanoplatelets on the mechanical and viscoelastic properties of natural rubber. Comp. Sci. Technol. 2014. Vol. 95. P. 59–66. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2014.02.007
  17. Shrotriya P., Sottos N. Viscoelastic response of woven composite substrates. Comp. Sci. Technol. 2005. Vol. 65. P. 621–634. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2004.09.002
  18. Park S. J., Liechti M., Roy S. Simplified Bulk Experiments and Hygrothermal Nonlinear Viscoelasticity. Mech. Time-Dependent Mater. 2004. Vol. 8. P. 303–344. https://doi.org/10.1007/s11043-004-0942-3
  19. Tzeng T., Emerson R. P., O’Brien D. J. Viscoelasticity Analysis and Experimental Validation of Anisotropic Composite Overwrap Cylinders. Mech. Solids, Struct. Fluids, ASME. 2012. Vol. 8. P. 1–8. https://doi.org/10.1115/IMECE2012-87818
  20. Испытательная техника: справочник: Клюев В. В. (ред.). М.: Машиностроение, 1982. 560 с.
  21. Sathishkumar T., Satheeshkumar S., Naveen J. Glass fiber-reinforced polymer composites – a review. J. Reinf. Plast. Comp. 2014. Vol. 33. P. 1258–1275. https://doi.org/10.1177/0731684414530790
  22. Stickel M., Nagarajan M. Glass Fiber-Reinforced Composites: From Formulation to Application. Int. J. Appl. Glas. Sci. 2012. Vol. 3. P. 122–136. https://doi.org/10.1111/j.2041-1294.2012.00090.x
  23. Yamini S., Young R. J. The mechanical properties of epoxy resins. J. Mater. Sci. 1980. Vol. 15. P. 1823–1831. https://doi.org/10.1007/BF00550603
  24. Jordan L., Foley J. L. Mechanical properties of Epon 826/DEA epoxy. Mech. Time-Dependent Mater. 2008. Vol. 12. P. 249–272. https://doi.org/10.1007/s11043-008-9061-x
  25. Ou Y., Zhu D., Zhang H., Huang L., Yao Y., Li G. Mechanical Characterization of the Tensile Properties of Glass Fiber and Its Reinforced Polymer (GFRP) Composite under Varying Strain Rates and Temperatures. Polymers. 2016. Vol. 8. P. 1–16. https://doi.org/10.3390/polym8050196
  26. Dogan A., Atas C. Variation of the mechanical properties of E-glass/epoxy composites subjected to hygrothermal aging. J. Compos. Mater. 2016. Vol. 50. P. 637–646. https://doi.org/10.1177/0021998315580451
  27. Ferry D. Viscoelastic properties of polymers. John Wiley & Sons, 1980. 641 p.
  28. ASTM D618-13. Standard Practice for Conditioning Plastics for Testing. Soc. Test. Mater. 2013. 08.01. https://doi.org/10.1520/D0618
  29. ASTM D638-14. Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics. Soc. Test. Mater. 2014. 08.01. https://doi.org/10.1520/D0638-14
  30. ASTM D2990-17. Standard Test Methods for Tensile, Compressive, and Flexural Creep and Creep-Rupture of Plastics. Soc. Test. Mater. 2017. 08.01. https://doi.org/10.1520/D2990-17
  31. ASTM D3039/D3039M-17. Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials. Soc. Test. Mater. 2017. 15.03. https://doi.org/10.1520/D3039_D3039M-17

 

Поступила в редакцию 17 января 2018 г.

Принята в печать