Cтраница 3
В процессе полимеризации при повышенной температуре и последующего охлаждения в отливаемой модели возникают напряжения и соответствующее им двойное лучепреломление. Модели просвечивают в полярископе и измеряют напряжения по картинам полос интерференции. Поэтому метод называют методом стесненной усадки. Этот простой и удобный метод позволяет исследовать напряжения при равномерном изменении температуры ( или усадке) в довольно сложных композитных конструкциях на плоских и объемных моделях. [31]
Штукатурки на основе сухих строительных смесей в последние годы используются все в больших объемах как гидроизоляционные покрытия при ремонте и восстановлении, а также в качестве защитных покрытий в наружных стенах из ячеистых бетонов, по теплоизоляционным слоям из пенополистирола или жестких минераловатных плит в системах утепления наружных стен с оштукатуриванием по сетке. При этом для сухих строительных смесей на цементной основе существует проблема стойкости штукатурного слоя против усадочного растрескивания и действия термомеханических напряжений в условиях перепадов температур. Данные напряжения возникают в условиях стесненной усадки и стесненных температурных деформаций. Повышению стойкости штукатурок в этих условиях способствует их армирование 1 щелочестойкими синтетическими или металлическими сетками, введение в состав сухих штукатурных смесей водорастворимых полимеров и других добавок, способствующих снижению жесткости, повышению прочности на растяжение и предельной деформативности, снижению усадки штукатурок. [32]
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. [33]
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. [34]
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. [35]
Рассматриваемый в настоящем разделе метод основан на использовании усадки некоторых материалов в процессе полимеризации. Если такую усадку при полимеризации стеснить, то возникают напряжения, эквивалентные напряжениям при изменении температуры в двух скрепленных материалах с различными коэффициентами температурного расширения, которые определялись в разд. В рассматриваемом здесь методе используется то обстоятельство, что такие материалы, как поли-уретановые каучуки, схватываются со сталью или алюминием в процессе полимеризации и в них создается двойное лучепреломление, соответствующее напряжениям, которые вызываются стесненной усадкой материала. [36]
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. [37]
В стакан механического смесителя помещают навески сополимера и ТМП в заданном к сополимеру количестве. Затем смесь охлаждают до температуры 25 С, при которой вводят расчетное количество 2 4 - ТДИ. После перемешивания в течение 7 - 10 мин состав выливают в подготовленные для заливки формы. Для получения материала, пригодного для метода стесненной усадки, использовали повышенную температуру полимеризации, которая была выбрана равной 130 С. Полимеризацию материала проводят в термостате при этой температуре в течение около 4 ч, после чего формы остывают вместе с термостатом. Элементы форм, с которыми материал не должен скрепляться, изготовляют из фторопласта или из металла с покрытием из фторопласта или раствором СК. [38]
Поэтому из каждого материала отливали также образцы в ваде кольца ( наружный диаметр 120, внутренний 40 и толщина 8 мм), скрепленного по наружному контуру с кольцом из дюралюминия, на внутреннем контуре которого измеряли порядок полос пгк. В таком образце, свойства материала, существенные для метода стесненной усадки, проявляются совместно. Значения Е, OQ, бо и пгк для всех испытанных материалов приведены в табл. 2.3, а зависимости этих величин от содер-ж. ТМИ показаны, на рис. 4.1. На указанных образцах изучали также изменение свойств материала во времени: на сжимаемых вдоль диаметра дисках - оптическую ползучесть, на растягиваемых образцах - механическую ползучесть. [39]
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. [40]
В первом случае остаточные оптические эффекты в модели не зафиксированы и исчезают после разделения сопрягаемых элементов из различных материалов. Второй вариант метода позволяет фиксировать температурные деформации и соответствующее им двойное лучепреломление, так что они сохраняются в модели и после разделения сопрягаемых элементов. Модель разрезают на тонкие пластинки ( срезы), как в методе замораживания, и измеряют температурные напряжения в срезах. Второй вариант метода более эффективен, поскольку он позволяет изучать напряжения в сложных объемных моделях композитных конструкций. Оба варианта метода стесненной усадки подробно рассмотрены в подразд. [41]
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. [42]
Технология изготовления материала следующая. В навеску смолы вводят расчетное количество пластификатора ДБФ. Смесь подогревают до температуры 70 - 75 С и периодически перемешивают лри1 этой температуре в течение 30 мин. Затем смеси дают остыть до 25 - 30 С, после чего в нее вводят расчетное количество от вер-дятел я НЭПА. Полученную смесь тщательно и осторожно ( без взбалтывания) перемешивают в течение 12 - 15 мин до полного исчезновения наблюдаемых визуально разворов. После перемешивания должен получиться однородный прозрачный состав без воздушных пузырьков. Для удаления пузырьков воздуха рекомендуется дополнительное вакуумдрование смеси в течение 3 - 5 мня. Готовый состав разливают в подготовленные формы. После окончания процесса тепловыделения форму с объемной моделью извлекают из ванны и продолжают полимеризацию еще 15 - 1.6 ч на воздухе. В результате предварительной полимеризации материал достигает состояния жесткой резины. По измеренным на модели напряжениям и деформациям могут быть определены напряжения и деформации в натурной композитной конструкции. Условия моделирования, тарирово чяые эксперименты и формулы пересчета с модели на натуру в рассматриваемом методе те же самые, что и в методе стесненной усадки. [43]