Способ определения изменений физико-механических характеристик материалов

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬРЕтКНИЯ ""8

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 220230 . (21) 2888135 /18-25 (51) М с присоединением заявки ¹

С 01 Б 3/18

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07,1131, Бюллетень М 41 (53) ПЖ 621.275 (088. 8) Дата опубликования описания 07.1181 (72) Автор изобретения

В. B. Обухов (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИИ

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области механических испытаний материалов и может быть использовано при исследовании физико-механических характеристик композиционных материалов на основе термореактивных полимеров.

Известны способы определения изменений физико-механических характеристик материалов, в которых нагрузку на образец поддерживают постоянной при постепенном повышении температуры, измеряют деформацию в конце каждого периода действия нагрузки и соответствующую температуру образца в этот момент (11.

Известен также способ определения изменений физико-механических характеристик металлов, принятый за прототип, включающий воздействие постоянно нагрузки на образец в ко дом цикле испытаний и нагрев образца, причем циклы различают величиной нагрузки на образец (2).

При проведении расчетов конструкций из композиционных материалов на основе термореактивных полимеров на прочность и деформируемость необходимо знать предельную величину характеристик упругости и время, необходимое для ее реализации. Под характеристиками упругости материала понимается диаграмма мгновенного нагружения материала и определяемый из нее модуль упругости.

При проведении испытаций по известному вышеуказанному способу невозможно определить эти величины.

Целью изобретения является определение предельной величины характеристик упругости и времени, необходимого для ее реализации.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения физико-механических характеристик материалов, 15 путем циклического нагрева, нагружения образца и измерения величины деформации, в каждом цикле образец нагревают до температуры выше температуры начала термодеструкции, а наг20 ружение производят при этой темпера- туре, определяют иэ полученных данных зависимость деформации образца от нагрузки для разных времен выдержки, по которым судят о предельной величине до совпадения названных зависимостей в двух последующих циклах, по которой судят о предельной величине характеристик упругости и о времени, необходимом для ее реали30 зации. Способ поясняется примерами.

879379

60 1

30 45 мин 0

Ео (О, кгс/см 8

-4

10,5

Формула изобретения

Пример 1. Проводилось снятие диаграмм мгновенного нагружения стеклотекстолита с,наполнителем иэ стеклоткани и фенольно-формальдегидным связующим при температуре 400 С.

Температура начала термодеструкции для фенольно-формальдегидных смол

200-250 С.

Испытания проводились в инертной среде. Образец нагревался до температуры 400 C со скоростью нагрева

60-70 град/мин и затем нагружался растягивающей нагрузкой со скоростью нагружения не менее 100 кг/см сек.Большие скорости нагружения необходимы для исключения деформаций ползучести.Испытания проводились на образцах толщиной15

2 мм с целью устранения больших перепадов температуры на толщине образца при больших скоростях нагрева.

Испытание проводилось на разрывной машине, диаграмма записывалась 20 на двухкоординатном самопишущем приборе. Испытание повторяли не менее

5 раз, на разных образцах, данные осредняли. В результате получали кривую 1 (см. чертеж) . 25

На чертеже изображены графики изменения относительного удлинения от нагрузки для разных времен выдержки.

В следующем цикле испытаний температура была та же, а выдержка— 30

2 мин, после чего производили нагру" жение. Данные осредняли, по ним построенаа диаграмма 2 . Аналогично проводили циклы испытаний для 5 мин выдержки — диаграмма 3, 15 мин выдержки — диаграмма 4, 30 мин выдержки

Как видно из данной таблицы, модуль упругости стеклотекстолита при температуре 400 С сильно зависит от времени выдержки и при времени выдержки 45 мин принимает свое предель- 45 ное значение 11 104 кгс/см

Использование предлагаемого способа определения изменений физико-механических характеристик композиционных материалов на основе термореак- 50 тивных полимеров обеспечивает возможность определения предельной величины характеристик упругости и времени1необходимого для ее реализации,и ! тем самым повышает точность расче- 55 тов конструкций из данных материалов на прочность и деформируемость.

Способ определения изменений фи60 эико-механических характеристик ма г диаграмма 5, 45 мин выдержки — диаграмма б, 60 мин выдержки — диаграмма б.

Совпадение диаграммы мгновенного нагружения при 45 мин выдержки и

60 мин выдержки свидетельствует о том, что диаграмма 6 является предельной характеристикой упругости стеклотекстолита при температуре 400 С

За время выдержки, необходимое для реализации этой предельной диаграм-. мы можно взять 45 мин. Для более точного определения этого времени необходимо уменьшить шаг между циклами по временам выдержки.

Диаграммами мгновенного погружения пользуются в нелинейной теории наследственной среды для определения коэффициентов в уравнениях связывающих напряжения и деформации.

В расчетах на прочность конструкций из композиционных материалов на основе термореактивных полимеров обычно испол зуют модуль упругости определяемый из диаграммы мгновенного нагружения, как секущий модуль (;р ((см. чертеж) при деформации

0,2Ъ )о формуле OR от= оооя i где (— напряжение, соответствующее относительной деформации . 0,2%.

По диаграммам фиг. 1 определены модули упругости в зависимости от времени выдержки. Данные сведены в таблицу.

1 териалов, путем циклического нагрева, нагружения образца и измерения величины деформации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью определения предельной величины характеристик упругости и времени для ее реализации, в каждом цикле образец нагревают до температуры выме температуры термодеструкции, нагружают образец и определяют из полученных данных зависимости деформации от нагрузки для разных времен выдержки,по которым судят о предельной величине характеристик уп:ругости и времени ее реализации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лебедев A.N. Машины и приборы для испытания полимеров.М., Машиностроение, 1967, с. 41.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 178547, кя. G 01 Ь 17/08, 1957 (прот оти п) .

879379

f00

Составитель Г. Винокурова

Техред Т.Маточка Корректор М. Коста

Редактор Н. Коляда

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий.113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Закаэ 9705/9

Филиал ППП Патент, г; Ужгород, ул. Проектная, 4