Файл: Детали из стеклопластика в судовом машиностроении..pdf

ние всех определенных упругих характеристик для стеклопластика СТЭР-1 приведены в табл. 12 гл. III.

Все характеристики упругих свойств стеклопластика могут быть определены также импульсным методом в конструкциях без нарушения их целостности [16]. Метод основан на измерении вре­ мени распространения продольных и сдвиговых ультразвуковых колебаний в произвольном направлении в плоскости листа стекло­ пластика. По измеренной базе и времени прохождения колебаний

головки с частотой 80 кГц. Схема установки акустических головок

600 мм, соответствующим базе измерения, центр круга находят на геометрической оси лопасти, после чего находят направления основы,

гости в произвольном направлении, лежащем в плоскости беско­ нечной пластины, полученная совместным решением дифференциаль­

1 6 2

Тогда, используя зависимости, приведенные в работах [16, 18],

можно вычислять упругие характеристики непосредственно в ма­ териале лопастей гребного винта:

,Г2

УУ

звуковых колебаний в лопасти гребного винта в направлении основы, утка и диагональном, м/с; g — ускорение силы тяжести 9,81 м/с; р — плотность материала 1,998 г/см3. Формулы (138)—(140) исполь­ зуются при вычислении р45, Gxy и коэффициента А в стеклопласти­ ковых лопастях.

Для вычисления упругих характеристик непосредственно в стек­ лопластиковых лопастях в формулы (133)—(136) вводятся коэф­ фициенты kx, ky и ki&.

Для определения скоростей сх, су и с45 распространения продоль­ ных волн было взято пять одинаковых лопастей винта диаметром 0,7 м, отпрессованных из той же партии материалов, что и пластины. На нагнетающую сторону лопастей наносили окружность диаметром 100 мм. Ультразвуковые головки устанавливали в точках пересече­ ния окружности с геометрической осью лопасти и определяли время прохождения ультразвуковых колебаний волны. Затем головки смещались на ±5° от геометрической оси лопасти. Ось наибольшей жесткости изделия определилась по максимальному значению ско­ рости.

На всех пяти лопастях оси упругой симметрии совпали с геоме­ трическими осями, что свидетельствует о качественной укладке материала в пресс-форму. Средние значения скоростей распро­ странения импульса ультразвуковых колебаний составляли: вдоль основы 4350 м/с, вдоль утка 3900 м/с, под углом 45° к плоскости листа 3800 м/с.

С целью определения упругих характеристик было отпрессовано из одной партии материала СТЭР-1 12 пластин размером 10x200 X

X 250 мм. В этой партии содержалось от 20 до 30% смолы ЭД-13, 70—80% стекла. При этом был выдержан следующий режим прес­

взвешены, вибрационным методом определены частоты собственных

ционные» модули нормальной упругости EXt Еѣу и Е 35, Вычисление модулей сдвига производилось по методике, изложенной в работе [47].

На этих же образцах ультразвуковым импульсным методом опре­ делялись модули нормальной упругости в направлениях основы,

утка и диагональном: El3, Еу3 ЕЦ. Коэффициенты kx, ky и ^ о п р е ­ деляют переход от бесконечной пластины к изделию конечных размеров— лопасти гребного винта [18]. Коэффициенты kx, ky и kib были найдены по формулам

и оказались равными kx ~ 0,885, ky = 0,840, kib — 0,80. Воспользуемся приведенными формулами (134)—(143) для опре­

деления упругих характеристик материала лопастей винта диа­ метром 0,7 м и сопоставим результаты с результатами, получен­ ными на образцах.

Для определения сходимости результатов необходимо найти

средние значения X и среднеквадратические отклонения S сравни­ ваемых характеристик в образцах.

При определении параметров X и S пять значений Ех были отброшены, согласно критерию для непринятия резко выделяющихся наблюдений. Выборка из 42 образцов имеет следующие характе­

ристики: X = 3,56-ІО5, 5 = ±0,25-ІО5.

На рис. 91 по оси абсцисс откладываются текущие значения Ех, а по оси ординат—-эмпирические частоты mt-. Предполагаем, что эмпирическая кривая подчиняется закону нормального распределе­

164

По выравненной эмпирической кривой (рис. 91) необходимо найти вероятность того, что исследуемая эмпирическая кривая соответствует выбранному теоретическому закону. Обычно считают,

где п х— число сравниваемых частот, гх— число параметров теорети­

165

При соблюдении технологии изготовления стеклопластиковых лопастей их упругие характеристики будут находиться в пределах ±35, где 5 — среднеквадратическое отклонение образцов.

Таким образом, импульсный метод позволяет контролировать упругие характеристики отпрессованных стеклопластиковых лопа­ стей, которые могут быть критерием их качества. Такому контролю также подверглась лопасть винта диаметром 3 м. На лопасти с на­ гнетающей стороны была нанесена окружность диаметром 600 мм,

Для определения значений модуля нормальной упругости в про­ извольных направлениях (£а) по экспериментальным данным была использована формула

Экспериментальным путем были определены коэффициенты Пуас­ сона при статическом нагружении. С этой целью под соответству­ ющими углами вырезали по пять образцов для каждого направления. Продольная и поперечная деформации измерялись тензодатчиками, наклеенными вдоль и поперек образцов, по два датчика в каждом

166