Испытания низкоскоростным ударом различных композиционных материалов

DOI: 10.34759/vst-2019-4-216-229

Авторы

Беззаметнов О. Н.^*, Митряйкин В. И.^**, Халиулин В. И.^***

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия

*e-mail: bezzametnovoleg@mail.ru
**e-mail: vmitryaykin@bk.ru
***e-mail: pla.kai@mail.ru

Аннотация

Данная работа посвящена изучению характера ударных повреждений различных полимерных композицион­ных материалов (ПКМ). Дано описание технологии изготовления образцов для испытаний, имеющих различную природу материала и тип переплетения. Отработана методика нанесения и регистрации параметров удара на стенде с вертикально падающим грузом. С целью сравнения ударостойкости, была выбрана энергия удара 10, 20, 30 Дж для всех исследуемых материалов. Размеры ударных повреждений регистрировались визуально, а глубина вмя­тин определялась цифровым индикатором. Исследованы ультразвуковым дефектоскопом площади внутренних расслоений. Построены графики зависимости средних показателей площадей внутренних повреждений от энер­гии удара для разных материалов. Для послойной оценки характера повреждений применялась рентгеновская ком­пьютерная томография.

Ключевые слова:

композиционные материалы, ударные воздействия, повреждения, неразрушающий контроль, ультразвуковой эхо-импульсный контроль, компьютерная томография

Библиографический список

1. Климов В.Г., Никитин В.И., Никитин К.В., Жаткин С.С., Когтева А.В. Применение износостойких ес­тественных композитов в технологии ремонта и модифицирования лопаток ротора газотурбинных двигателей // Вестник Московского авиационно­го института. 2019. Т. 26. № 1. С. 251-266.

2. Солошенко В.Н., Попов Ю.И. Концептуальное про­ектирование конструкции кессона крыла из компо­зиционных материалов среднемагистрального са­молета // Вестник Московского авиационного ин­ститута. 2013. Т. 20. № 1. С. 16-30.

3. Митрофанов О.В. Проектирование панелей крыла минимальной массы из композитных материалов с учетом закритического поведения обшивки // Ве­стник Московского авиационного института. 2002. Т. 9. № 1. С. 35-42.

4. Небелов Е.В., Потоцкий М.В., Родионов А.В., Горс­кий А.Н. Механизм развития повреждений лопас­тей воздушного винта из композиционных матери­алов при воздействии поражающих элементов // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 1. С. 26-31.

5. Полянский В.В., Нестеров В.А. Оценка изменения надежности конструкции планера с механически­ми повреждениями // Вестник Московского авиа­ционного института. 2009. Т. 16. № 5. С. 32-39.

6. Фегенбаум Ю.М., Дубинский С.В., Божевалов Д.Г., Соколов Ю.С., Метелкин Е.С., Миколайчук Ю.А., Шапкин В.С. Обеспечение прочности композитных авиационных конструкций с учетом случайных эксплуатационных ударных воздействий. – М.: Техносфера, 2018. – 228 с.

7. Колесников Ю.В., Морозов Е.М. Механика контакт­ного разрушения. – Изд. 4-е. – М.: Изд-во ЛКИ, 2012. – 224 с.

8. Кулик ТА., Кочергин Ю. С., Зайцев Ю. С., Пактер М.К., Аскадсикй А.А. Влияние жидких каучуков на физи­ко-механические свойства эпоксидных полимеров // Пластические массы. 1985. № 4. С. 25-26.

9. Shanmugam D, Chen F, Siores E, Brandt M. Comparative study of jetting machining technologies over laser machining technology for cutting composite materials // Composite Structure. 2002. No. 57, pp. 289-296.

10. Третьякова О.Н., Светушков H.H. Проблемы моде­лирования взаимодействия лазерного излучения с анизотропными средами и композиционными ма­териалами // Труды МАИ. 2010. № 40. URL: http: //trudymai.ru/published.php?ID=22821

11. ГОСТ 33496-2015. Композиты полимерные. Метод испытаний на сопротивление повреждению при ударе падающим грузом. – М.: Стандартинформ, 2016. – 15 с.

12. ASD-STAN prEN 6038 P1 “Fiber Reinforced Plastics – Test Method – Determination of the Compression Strength after Impact”.

13. Бойчук А. С., Генералов А. С., Далин М.А., Степанов А.В. Неразрушающий контроль технологических нару­шений сплошности Т-образной зоны интегральной конструкции из ПКМ с использованием ультразву­ковых фазированных решеток // Все материалы: Энциклопедический справочник. М.: ВИАМ, 2012. № 10. С. 38-44.

14. Бойцов Б.В., Васильев С.Л., Громашев А.Г., Юрген- сон С.А. Методы неразрушающего контроля, при­меняемые для конструкций изперспективных ком­позиционных материалов // Труды МАИ. 2011. № 49. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID= 28061&PAGEN_2=2

15. Митряйкин В.И., Михайлов С.А., Бугаков И.С., За­киров Р.Х. Неразрушающий контроль композици­онных конструкций компьютерным томографом. – Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2011. – 192 с.

16. Крылов А.А., Москаев В.А. Методика проведения рентгеноскопического контроля и анализа техни­ческого состояния элементов конструкции воздуш­ного судна с сотовым заполнителем // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 2. С. 139-146.

17. Зайцева Т.А., Митряйкина Е.В. Внедрение спираль­ной компьютерной томографии для определения механических характеристик материала путем ис­следования его внутренней структуры // Научно­технический вестник Поволжья. 2012. № 6. С. 311­–315.

18. Сидоров И.Н., Митряйкин В.И. Исследование проч­ности лопасти вертолета с ударными повреждени­ями // Избранные труды XXXXVIII Всероссийско­го симпозиума по механике и процессам управле­ния. М.: РАН, 2018. – 253 с.

19. Богданов В.Р., Сулим Г.Т. Моделирование роста пластических деформаций при ударе на основе численного решения задачи плоского напряженно­го состояния // Вестник Московского авиационно­го института. 2013. Т. 20. № 3. С. 196-204.

20. Горшков А.Г. Механика взаимодействия деформи­руемых конструкций со сплошными средами и физико-механическими полями // Вестник Мос­ковского авиационного института. 2005. Т. 12. № 2. С. 156-163.

Скачать статью