Метод - стесненная усадка
Cтраница 1
Метод стесненной усадки применяют также при изучения температурных напряжений-в кольцах со сложной формой внутреннего контура, скрепленных по круговому наружному контуру с жестким металлическим кольцом, В этом случае наибольшая концентрация напряжений возникает уже не на поверхности скрепления, а в вершинах вырезов на внутреннем контуре, и ее можно существенно снизить путем рационального выбора формы выреза с помощью рассматриваемой методики. На рис. 4.5, а показана картина полос для кольца из полиуретана ( наружный диаметр 120 мм, толщина 10 мм), на внутреннем контуре которого имеются четыре выреза. [1]
Метод стесненной усадки с использованием моделей из эпоксидных, формальдегидных и иных материалов горячего отверждения, находящихся при нормальной температуре, в высокоэлаетиче - CKOiM состоянии, позволяет фиксировать температурные деформа - - ции в сложных объемных моделях композитных конструкций. [2]
Второй вариант метода стесненной усадки, разработанный Семпсоном [40], позволяет фиксировать температурные деформации, возникающие в модели композитной конструкции, и поэтому более удобен при изучении объемных задач, чем рассмотренный выше вариант с применением полиуретановых моделей ( см. также [ 21, с. После охлаждения до комнатной температуры температурные деформации и напряжения оказываются в модели замороженными. Модель разрезают и проводят измерение напряжений при просвечивании срезов в полярископе. Недостатком этого варианта метода является невозможность регулирования при выбранном материале величины возникающих остаточных напряжений. В результате часто, особенно при использовании эпоксидных смол, происходит разрушение модели в процессе ее охлаждения, когда возникающие напряжения превышают предел прочности материала. Более удобный способ фиксации температурных напряжений в объемных моделях, исследуемых методом стесненной усадки, разработан авторами и описан в следующем разделе. [3]
Для исследования напряжений методом стесненной усадки применяют полиуретаны с содержанием 0 25 - 0 35 экв. Сопоставление показывает, что свойства всех этих материалов довольно близки. [4]
Рассмотрим несколько примеров применения метода стесненной усадки с использованием моделей из полиуретанов для исследования температурных напряжений в композитных конструкциях. [5]
Для определения температурных напряжений методом стесненной усадки пригодны также полиуретаны СКУ-ПФЛ и СК. В реальном кольце-вдоль поверхности скрепления с металлическим кольцом возникает пространственный эффект стеснения усадки в поперечном направлении, который не учитывается в теоретическом решении. В средней части кольца результаты эксперимента хорошо согласуются с расчетными. Усадка полиуретана СКУ-ПФЛ ( 600 8 %) больше усадки полиуретана СКУ-7Л ( 6о 0 4 / о), поэтому и температурные напряжения ( и также порядок полос) в первом случае выше, чем во втором. В массивных шинах из полиуретана СКУ-7Л температурные напряжения ниже, чем в шинах из полиуретана СКУ-ПФЛ. [6]
Материал моделей для исследования напряжений методом стесненной усадки должен обладать достаточными для получения точных результатов усадкой ( которая зависит от коэффициента температурного расширения и разности температур), оптической чувствительностью, высокой предельной деформацией и хорошей адгезией к различным материалам. Всеми этими свойствами обладают резиноо бразные полиуретаны. Оптико-механические характеристики некоторых полиуретанов приведены в табл. 2.2. Зти материалы находятся при комнатной температуре в высокоэластическом состоянии, поэтому возникающие в моделях оптические эффекты не зафиксированы и исчезают после отделения элементов композитной модели друг от друга. Резинообразные полиуретаны имеют высокую предельную деформацию ( сотни процентов), так что в моделях из полиуретанов, изучаемых методом стесненной усадки, никогда не наблюдается разрушения по основному материалу. [7]
Приведенные примеры свидетельствуют об эффективности применения метода стесненной усадки на моделях из полиуретаиа для изучения температурных напряжений в композитных конструкциях. Эта методика имеет неоспоримые преимущества перед методикой нагревания моделей - в термостате и регистрации картины полос в процессе нагревания. Изучение объемных моделей из полиуретана проводят методом рассеянного света. Например, в работе [97] методом стесненной усадки с использованием рассеянного света были изучены температурные напряжения в композитной модели толстостенного цилиндра из полиуретана, скрепленного с тонкой оболочкой из эпоксидного материала. Для улучшения рассеяния света в полиуретан добавили кварцевый порошок. [8]
 |
Полученные методом стесненной усадки картины полос интерференции. [9] |
Рассмотрим несколько примеров применения разработанной методики для исследования температурных напряжений в композитных конструкциях методом стесненной усадки. Метод позволяет изучать напряжения на поверхности скрепления элементов из разных материалов, которые часто достигают большой величины и приводят к разрушению материала или к отслаиванию скрепляемых элементов. Особенно большие напряжения обычно возникают по краям поверхности скрепления, причем их можно существенно снизить рациональным выбором формы края. Например, нами были проведены исследования по изучению влияния формы края на концентрацию напряжений. [10]
Таким обравом, методика определения коэффициентов концентрации напряжений на плоских моделях, нагружаемых равномерным наружным давлением, описанная в подразд. Метод стесненной усадки, изложенный в настоящей главе, можно применять для определении концентрации напряжений от действия давления. Аналогия справедлива для вырезов любой формы и произвольной глубины, поэтому метод стесненной усадки позволяет определять концентрацию напряжений от действия давления при малых толщинах свода, когда модели без оболочки, нагружаемые давлением по наружному контуру, уже не могут быть использованы. [11]
Результаты для двух моделей, указанных на рис. 12, представлены в табл. 3, где ос - угол наклона края к поверхности скрепления. Изучению влияния формы края на концентрацию напряжений методом стесненной усадки посвящен ряд работ Дюрелли. Коэффициенты концентрации, приведенные в двух последних столбцах таблицы и отмеченные звездочками, взяты из его работы [33] и получены методом стесненной усадки на объемной модели в виде квадратной плиты из фсполформальдегид-ной смолы, скрепленной с металлическим основанием ( отношение длит. [12]
Напряжения от изменения температуры в плоских и объемных моделях успешно исследуются методом стесненной усадки. Таким образом, упомянутая аналогия позволяет применять метод стесненной усадки для определения напряжений в композитных конструкциях от действия давления. В ряде случаев целесообразно вместо температурных напряжений определять на модели напряжения от действия давления. [13]
С увеличением температуры высокоэластического состояния материала, применяемого для изготовления моделей, в модели увеличиваются остаточные напряжения. В результате при охлаждении модель часто разрушается, поэтому для определения температурных напряжений методом стесненной усадки следует выбирать материалы с возможно более низкой температурой замораживания. [14]
Всеми этими свойствами обладают полиуретаны, получившие в последние годы распространение в технике, а также в качестве материала для моделей в поляризационно-оптическом методе. Эти материалы имеют высокую предельную деформацию ( сотни процентов), так что в моделях из полиуретанов, изучаемых методом стесненной усадки, никогда не наблюдается разрушения, тогда как это часто происходит в моделях из эпоксидных и фенолформальдегидных смол горячего отверждения. [15]
Страницы: 1 2