Направления автоматизации

Для определения схемы армирования рассматривается сечение композиционного материала (см. рис. 1.6) плоскостью 2 3, параллельной одному из оснований тетраэдра. Схема расположения в этой плоскости волокон направления 1, параллельных высоте тетраэдра, и расчет расстояний между ними позволяют найти остальные параметры структуры композиционного материала и его объемный коэффициент армирования. Это следует из того, что остальные три направления армирования при" равномерной плотности распределения волокон составляют единый угол 6 с волокнами соседних семейств. Следовательно, схемы распределения сечений волокон в плоскостях, параллельных четырем основаниям тетраэдров, одинаковы. Точки касания волокон направления 1 с тремя волокнами соседних семейств расположены в плоскости 23 под углом 120° друг к другу, так как каждое направление волокон является для всей структуры осью симметрии третьего порядка.

* Эта величина составляет 50—80% от статической прочности в завися" мости от типа композита и направления армирования.

Кроме того, начальные разрушения слоев (поперек направления армирования или сдвиговые) в композите приведут к появлению отдельных трещин между волокнами в этих слоях. Разрушиться может как поверхностный слой, так и слой, лежащий внутри пакета материала. Как только появилась трещина между волокнами, межслойные касательные напряжения вблизи нее обеспечивают действие механизма перераспределения напряжений. Усилия, воспринимаемые слоем, после его разрушения могут быть перенесены на прилегающие неповрежденные слои, допуская тем самым дальнейшее возрастание нагрузки на композит без его разрушения в целом. Ранее уже упоминалось, что понимание особенностей поведения слоистого композита после появления начальных разрушений в слоях при низких уровнях напряжений чрезвычайно важно в задаче оценки несущей способности изделий из слоистых композитов.

Мы не имеем возможности в объеме данной книги проследить закономерности изменения большинства физических свойств композиционных материалов в связи с их структурой, методами получения и др. Приведем лишь некоторые примеры использования в технике композиционных материалов с особыми физическими свойствами и покажем на примере нескольких композиций характер изменения термического расширения теплопроводности и в зависимости от состава их и направления армирования.

Параметры структурных коэффициентов анизотропии прочности а и b могут быть определены неразрушающим методом экспериментально при известных значениях коэффициента ра и скоростей распространения упругих волн вдоль направления армирования и под углом 45° к ним.

На рис. 2.14 показана слоистая пластина, составленная из двух одинаковых простых пластин, обозначенных соответственно индексами 1 и 2. Направления армирования простых пластин пересекаются под углом 28. Выберем оси координат таким образом, чтобы ось х делила угол 20 пополам, а ось у располагалась перпендикулярно оси х. Эти оси можно рассматривать как оси симметрии упругости. Положим, что две простые пластины идеально соединены друг с другом. Контактирующие поверхности не могут скользить. В таком случае простые пластины являются взаимно связанными и находятся в одном и том же напряженном состоянии. Когда на слоистую пластину в направлении х действует растя-гивающее напряжение <зх, в каждом слое появляются напряжения, обусловленные тем, что направления армирования слоев отличаются от направления х. Эти напряжения

(I) Эффективный модуль упругости косослойной пластины. Эффективные модули упругости и коэффициенты Пуассона Ех, Еу, vx, vy, Gxy, соответствующие плоскости рассмотренной выше косослойной пластины (основные направления армирования простых пластин пересекаются под острым углом), можно представить таким образом:

Для определения схемы армирования рассматривается сечение композиционного материала (см. рис. 1.6) плоскостью 2 3, параллельной одному из оснований тетраэдра. Схема расположения в этой плоскости волокон направления 1, параллельных высоте тетраэдра, и расчет расстояний между ними позволяют найти остальные параметры структуры композиционного материала и его объемный коэффициент армирования. Это следует из того, что остальные три направления армирования при" равномерной плотности распределения волокон составляют единый угол 6 с волокнами соседних семейств. Следовательно, схемы распределения сечений волокон в плоскостях, параллельных четырем основаниям тетраэдров, одинаковы. Точки касания волокон направления 1 с тремя волокнами соседних семейств расположены в плоскости 23 под углом 120° друг к другу, так как каждое направление волокон является для всей структуры осью симметрии третьего порядка.

свойства получаемого материала можно варьировать также путем изменения содержания армирующих волокон. У армированных волокнами однонаправленных материалов прочность и модуль упругости в направлении, перпендикулярном волокнам, меньше их величин в направлении, параллельном волокнам. При расчете металлических материалов в качестве критерия разрушения используют напряжения в направлении, которое может отличаться от направления армирования. Для углепластиков модуль упругости полимерной матрицы мал, и при сжимающей нагрузке разрушение происходит вследствие изгиба, волокон. Поэтому, как следует из данных, приведенных в табл. 1.3, прочность при сжатии однонаправленных армированных материалов гораздо ниже их прочности при растяжении *).

На рис. 4.5 и 4.6 приведены S - /V-диаграммы усталостного испытания при трехточечном изгибе. Как видно из рисунков, при большом числе циклов нагружения снижение усталостной прочности проявляется сильнее у образцов, содержащих волокна, ориентированные под углом 45° к направлению приложения нагрузки, чем в случае, когда направления армирования и приложения нагрузки совпадают. На рис. 4.7 показана S - TV-диаграмма при усталостном испытании на кручение. Величина кру-

свойства получаемого материала можно варьировать также путем изменения содержания армирующих волокон. У армированных волокнами однонаправленных материалов прочность и модуль упругости в направлении, перпендикулярном волокнам, меньше их величин в направлении, параллельном волокнам. При расчете металлических материалов в качестве критерия разрушения используют напряжения в направлении, которое может отличаться от направления армирования. Для углепластиков модуль упругости полимерной матрицы мал, и при сжимающей нагрузке разрушение происходит вследствие изгиба, волокон. Поэтому, как следует из данных, приведенных в табл. 1.3, прочность при сжатии однонаправленных армированных материалов гораздо ниже их прочности при растяжении!).

Под руководством автора был обобщен накопленный опыт и обоснованы наиболее эффективные направления автоматизации контрольных операций, что в условиях перехода к комплексной автоматизации производства подшипников позволило сконцентрировать силы и средства на решении главных задач, таких, как:

§ 25. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ

§ 25. Основные направления автоматизации управления технологическими процессами..............155

Таким образом, можно смело утверждать, что А. И. Зимин заложил основы качественно нового подхода и направления автоматизации кузнечного производства, создания автоматизированных кузнечных агрегатов и комплексов с целью резкого подъема общей культуры производства.

12. Марков Н. Н., Этингоф Н. И. Основные направления автоматизации и механизации контроля размеров. — В кн.: Автоматизация и механизация контроля линейных и угловых размеров. МДНТП, 1979, с. 3 — 13.

Выбор рационального направления автоматизации

Технологическое направление. Основные задачи в технологическом направлении следующие: а) выбор и создание прогрессивных технологических процессов; б) выбор наиболее рациональной структуры технологических операций, а в связи с этим и наиболее рационального направления автоматизации; в) выбор и создание элементов технологических процессов и средств их автоматизации с учетом обеспечения требуемой переналаживаемости технологических процессов.

Предварительный выбор того или иного направления автоматизации зависит от выбранной структуры технологического процесса. Если, например, определилась целесообразность организации структуры технологического процесса по поточному признаку, то возможное направление автоматизации в условиях серийного производства может быть поточная линия из переналаживаемых автоматизированных станков.

Анализ существующих работ по структурам технологических процессов показывает, что они рассматривают структуру технологических процессов применительно к условиям массового и крупносерийного производств [3]. В условиях серийного и мелкосерийного производства, когда приходится в одном технологическом потоке на каждой операции обрабатывать детали разной номенклатуры, выбор наиболее рациональной структуры технологических процессов (в том числе операции) сложнее. В этом случае структура технологического процесса будет определяться не только конструктивно-технологическими факторами, но и организационными. Создание методики выбора оптимальной структуры технологических операций (процессов) и на основе их направления автоматизации в серийном и мелкосерийном производстве является весьма актуальной ближайшей научно-исследовательской задачей.

Статическая неуравновешенность балансов — одна из основных причин, снижающих точность хода часов. Существуют два основных направления автоматизации статического уравновешивания при массовом изготовлении балансов. В первом случае измеряют величину неуравновешенности, определяют угловую координату центра тяжести, затем производят обработку баланса. Второе направление, менее известное, основано на использовании способа, не требующего измерения величины неуравно-

САПР единичных технологических процессов. Автоматизированное проектирование единичных технологических процессов должно стать основным направлением технологического проектирования в комплексных автоматизированных системах технологической подготовки производства [11]. Это направление является универсальным. Оно применимо для любого типа производства и любых деталей: определенного класса, стандартных, нормализованных и оригинальных, с различной степенью унификации обрабатываемых поверхностей. Единичные технологические процессы являются источником создания и пополнения архивов типовых технологических процессов, т. е. источником еще одного направления автоматизации технологического проектирования. В наибольшей степени САПР единичных процессов приемлемы в условиях мелкосерийного и единичного производства, где типовые и групповые технологические процессы оказываются неэффективными вследствие больших затрат времени на выполнение подготовительных работ (разработку классификаторов, типовых и групповых процессов и их элементов).