Армированных стекловолокном

В качестве заменителей металла в подземных сооружениях находят применение асбоцементные и железобетонные трубы. В последние годы все чаще используют пластмассовые трубы: полиэтиленовые, фаолитовые, поливинилхлоридные. Весьма перспективно применение армированных пластмасс, в частности, стеклопластиков, приближающихся по своей прочности к стали.

10. Ван Фо Фы Г. А. Конструкции из армированных пластмасс. Киев-Техника, 1971. 220 с.

* По-видимому, первой книгой по пластинкам из стеклопластиков является работа В. И. Королева (Слоистые анизотропные пластинки и оболочки из армированных пластмасс. М., «Машиностроение», 1965, 272 с.). (Прим. ред. пер.). • .

* Строго говоря, эта и последующая книга А. С. Амбарцумяна (Общая теория анизотропных оболочек. М., «Наука», 1974. 446 с) посвящены оболочкам из анизотропных материалов. Кроме литературы по оболочкам из стеклопластиков, указанных в примечании на стр. 158, необходимо отметить работы: Тетере Г. А. Сложное нагружение и устойчивость оболочек из полимерных материалов. Рига, «Зинатне», 1969. 336 с; Ван Фо Фы Г. А. Конструкции из армированных пластмасс. Киев, «Техника», 1971. 220 с.; Елпать-евский А. И., Васильев В. В. Прочность цилиндрических оболочек из армированных материалов. М., «Машиностроение», 1972. 168 с.; Пелех Б. Л. Теория оболочек с конечной сдвиговой жесткостью. Киев, «Наукова думка», 1973. 260 с.; Рикардс Р. Б., Тетере Г. А. Устойчивость оболочек из композитных материалов. Рига, «Зинатне», 1974. 310 с., Пелех Б. Л., Сяський А. А. Распределение напряжений возле отверстий в податливых на сдвиг анизотропных оболочках. Киев, «Наукова думка» 1975. 198 с. На английском языке в последние годы вышли книги: Vinson J. R. Structural Mechanics: The Behavior of Plates and Shells. Wiley — Interscience, John Wiley and Sons, Inc., New Jork, 1974; Vinson J'. R., Chou T. W. Composite Materials and their Use in Structures. —.Applied Science Publishers Ltd., London, 1975, 438 pp. (Прим. ред.)

Минимально необходимое оборудование для одноосных испытаний на растяжение включает датчик нагрузки (обычно используется силоизмеритель самой испытательной машины) и датчик продольных деформаций (экстензометр или тензодатчик сопротивления). Из их показаний, снимаемых вплоть до разрушения, можно легко получить зависимости между напряжениями и деформациями в направлении нагружения, которое может быть различным по отношению к ориентации волокон (рис. 5). На рис. 6 показаны типичные кривые деформирования однона-правленно армированных пластмасс при нагружении вдоль

Ван Фо Фы Г. А. (Ванин), Конструкции из армированных пластмасс, Киев, «Техшка», 1971.

Лаки бакелитовые ГОСТ 901—78* — растворы фенолфор-мальдегидных смол резольного или новолачного типа в этиловом спирте. Их выпускают таких марок: ЛБС-1, ЛБС-2, ЛБС-3 — для склеивания, пропитки различных материалов; ЛСБ-4 — в качестве связующего для изготовления пластмасс с наполнителем; ЛБС-8 — в производстве клеев; ЛСБ-16 — в производстве стеклотекстолитовых изделий; ЛБС-20 — в производстве прессовочных материалов, наполненных и армированных пластмасс; ЛБС-29 — для пропитки хлопчатобумажных тканей, в производстве текстолита.

Значения / для армированных пластмасс

Таблица 4.5 Значения /1С для армированных пластмасс

Постоянные величины сит, установленные из графиков, приведенных на рассматриваемых рисунках, даны в табл. 6.6. Для металлов m равно 2н-4. Как можно видеть из таблицы, в случае армированных пластмасс эта величина имеет очень большое значение.

Форму пластической области и распределение пластических деформаций можно определить непосредственно, пользуясь методом конечных элементов. Это дает возможность численно взять интеграл в (6.47). Такой подход использовал Сиратори и др. [6.39]. Для композитов задача состоит в определении указанной пластической области. В частности, для армированных пластмасс, по-видимому, под этой областью можно понимать область повреждений в окрестностях вершины трещины, в которой ее распространение зависит от вязкости.

Хотя теория деформируемого слоя Оказалась непригодной для композитов, армированных стекловолокном, из-за чувствительности каучукоподобных 'полимеров на поверхности стекла к действию воды, тем не менее она оказывается полезной при рассмотрении связи между Жесткими полимерами и гидрофобным волокном, подобным графиту. Свойства композита, состоящего из графита и твердого полимера, ухудшаются в основном под действием термических напряжений, так как графит имеет очень низкий коэффициент* линейного теплового расширения. В данном случае невозможно гидролитическое равновесие на поверхности раздела, которое способствовало бы снятию напряжений по химическому механизму. В то же время благодаря наличию деформируемого слоя возможна механическая релаксация напряжений, так "как связь органических .полимеров с графитом не чувствительна к Воздействию воды.

За последние 10 лет в многочисленных публикациях и патентах были убедительно показаны преимущества использования силано-вых аппретов в термореактивных и термопластичных композитах, армированных стекловолокном {19, 22, 23,34-—38,42,45,46]. Техно-

логия изготовления многих современных композитов с высокими рабочими характеристиками разработана на основе результатов исследований поверхности раздела стекловолокно — полимер [(22, 35, 36, 38, 45, 34]. В настоящее время установлено, что поверхность раздела, через которую напряжение при сдвиге должно эффективно передаваться от низкомодульного полимерного связующего к высокомодульному волокну, играет важную роль во всех наполненных пластиках. В последние годы внимание многих ученых было направлено на изучение упрочненных термопластов и усиленных стекловолокном шин. Благодаря использованию силановых аппретов в 60-х годах применение пластиков, армированных стекловолокном, значительно расширилось и достигло в 1970 г. 450 млн. т. За последние 4 года широкое развитие получили упрочненные стекловолокном термопласты, выпуск которых в настоящее время составляет 45 тыс. т в год.

Прочностные свойства полипропиленового композита, наполненного тальком, при обработке поверхности раздела такими источниками радикалов, как перекиси, в сочетании с В- или С-силанами улучшаются. Однако необходимо проведение дальнейших исследований с целью оптимизации полиолефиновых композитов с минеральными наполнителями и получения такого же эффекта упрочнения, как при использовании силановых аппретов в термопластах, армированных стекловолокном. Один из новых методов обработки поверхности наполнителя, в частности глины, оказался эффективным при сочетании сополимера на основе этилена и акриловой кислоты (EAA-93QO) с D-силаном. Марсденом~чС сотр. [14] найдено такое соотношение D-силана 'и связующего, содержащего активные функциональные группы, при котором улучшаются физические свойства полипропиленовых и найлоновых композитов, полученных литьем под давлением и упрочненных стекловолокном.

По-видимому, в композитах на основе жестких смол, армированных стекловолокном, не содержащим влаги на поверхности (например, изготовленных на поверхности Луны), в 'процессе циклического изменения температуры появились бы трещины из-за отсутствия гидролитического равновесия на поверхности раздела, способствующего релаксации напряжений в композите.

где F, G, H, N — константы материала; 1, 2, 3 — главные оси симметрии материала. Уравнение (4.1) эквивалентно уравнению, предложенному Мариной [10], при условии, что
Поэтому при рассмотрении слоистых пластин, армированных стекловолокном, необходимо принимать во внимание указанные выше обстоятельства.

трещину. В обычных пластмассах и пластмассах, армированных стекловолокном, получение усталостной трещины заданной длины представляет собой сложную задачу. Поэтому часто трещину создают ножом.

У полимерных материалов, армированных стекловолокном, начальная деформация соответствует напряжению на-гружения. Принимая это во внимание, можно получить зависимость для деформации. Согласно Боллеру [5.42], деформация ползучести, происходящая за время t, равна

Согласно исследованиям Тасири (см. [5.42]), также выполненным на слоистых эпоксидных пластинах, армированных стекловолокном с атласным переплетением, рассматриваемые величины принимают следующие значения:

Многие исследователи анализировали зависимость напряжения от времени. Однако до сих пор при проектировании приходится сталкиваться с проблемой выбора точки, соответствующей пределу ползучести. Согласно определению, под пределом ползучести обычно понимают максимальное из напряжений, при котором скорость деформации ползучести, протекающей в течение определенного длительного времени, обращается в нуль. Однако следует иметь в виду, что в действительности этим определением трудно пользоваться. С точки зрения практического использования считают [5.40], что целесообразно для пластмасс, армированных стекловолокном, за предел ползучести принять напряжение, которое возникает при деформации ползучести 0,1% за 10000 ч. Как показывают результаты проведенных исследований, в таком случае предел ползучести для рассматриваемых материалов составляет примерно 40% предела прочности при статическом нагружении.