Файл: Детали из стеклопластика в судовом машиностроении..pdf

Ввиду того что в настоящее время нет надежных методов опре­ деления напряжений для стержней, имеющих регулярные искрив­ ления, оценивалась только несущая способность образцов (рис. 64).

Рис. 63. Многослойный стержень с внутренними слоями, искривлен­ ными по синусоиде.

При каждой отпрессовке одна пластина являлась контрольной. Все результаты были подвергнуты статистической обработке.

С увеличением параметра регулярных искривлений внутренних слоев несущая способность образцов, отпрессованных из материала

Рис. 64. Влияние искривлений на несущую способность образцов.

1 — сжатие; 2 — симметричный изгиб; 3 — симметричный изгиб на у к о ­ роченных образцах; 4 — удельная ударная вязкость.

СТЭТ-1, при сжатии падает от 6 до 36% (кривая 1 на рис. 64), причем коэффициент вариации образцов с нормальной структурой изме­ няется от 4 до 7%, а с нарушенной структурой — от 6 до 15%, что приводит к значительному расширению доверительных интервалов разрушающих нагрузок при уровне доверительной вероятности 0,95.

118

в направлении утка ткани (см. рис. 63). Характер искривлений в об­ разцах показан на рис. 66.

Испытания проводились на испытательной машине ЦДМ-5 при постоянной скорости движения пуансона 20 мм/мин. Схема нагруже­ ния образца показана на рис. 65, б. Замер деформаций производился при помощи тензометров, расположенных на обеих сторонах образца в зоне предполагаемого разрушения.

Результаты испытаний приведены в табл. 20. Предварительно на каждом^ образце вибрационным методом был определен модуль нормальной упругости, среднее значение которого оказалось равным Ех = ЗД5-105 кгс/см2 при вариации Ѵр = 4% для образцов с нор­

мальной структурой и Ех — 3,4» ІО5 кгс/см2 для образцов с нарушен­ ной структурой.

S r - ' - Г -

Рис. 66. Характер искривлений в образцах: а — образец с нормальной структурой; б — образец с нарушенной структурой.

Расчет напряжений выполнялся по нагрузке, соответствующей моменту последнего замера деформаций тензометрами. Этот момент практически соответствовал началу разрушения образца, выражав­ шемуся в разрыве и отслоении поверхностных слоев со стороны сжатия. Максимальная разрушающая нагрузка, зарегистрирован­ ная по шкале силоизмерителя испытательной машины, оказалась во всех случаях на 10—15% выше нагрузки начала разрушения.

Аналогичный характер разрушения наблюдается и при испыта­ ниях натурных лопастей диаметром 1,5 м (рис. 67).

На рис. 68 показан характер зависимости между нагрузкой и де­ формациями на сжатой и растянутой сторонах образца с прямо­ угольным'и трапецеидальным сечением. До нагрузки, составляющей 80% от предельной разрушающей, на прямоугольных образцах полу­ чено совпадение деформаций в зонах сжатия и растяжения. Имею­ щееся расхождение практически не превышает 5%, что может быть объяснено погрешностями эксперимента.

Отмеченное позволяет сделать вывод о том, что упругие харак­ теристики исследуемого стеклотекстолита при растяжении и сжатии вдоль основы одинаковы почти до разрушения.

121

Использование гипотезы плоских сечений для расчета нормаль* ных напряжений не противоречит результатам эксперимента.

В табл. 21 приведены результаты расчета нормальных напряже­ ний по нагрузке а = M/W и по данным тензометрии а = еЕх. Из

Рис. 67. Характер разрушения лопасти гребного винта диаметром 1,5 м после испытаний на стенде (РкР = 17 тс). Лопасть изготовлена односта­ дийным способом из многослойной ткани марки 34/5,4(6= 1,8 мм) на эпоксидном связующем.

Таблица 21

Определение предельных напряжений в образцах с нормальной и нарушенной структурой

122

данных таблицы следует, что для образцов с параллельной структу­ рой напряжения по обеим формулам практически совпадают. Имею­ щееся расхождение не превышает 5% для образцов прямоугольного сечения и 10% для образцов с трапецеидальным сечением. Повышен­ ное расхождение в случае трапецеидальных образцов может быть объяснено погрешностями в определении момента сопротивления.

Для образцов с нарушенной структурой (с искривлениями) на­ пряжения, подсчитанные по данным тензометрии, оказались на 10—15% для образцов прямоугольной формы и на 10—45% для трапецеидальных образцов выше, чем рассчитанные по нагрузке с использованием формулы консольного изгиба балки.

Из приведенных расчетов следует, что применение формулы кон­ сольного изгиба балки в случае нарушения регулярности структуры приводит к ошибке, величина которой прямо зависит от относитель­ ных размеров нерегулярности.

Рассмотрим образец как трехслойную конструкцию, наружные слои которой имеют параллельное расположение слоев, а внутрен­ ний объем заполнен гофрированным материалом с заданным пара­ метром искривлений /.

Модуль упругости Ех внутренней гофрированной части образца в направлении оси л: может быть подсчитан по формуле, приведен­ ной в [551:

123