Дослідження механічних характеристик плетеного вуглепластику

Анотація

Застосування композиційних матеріалів в різних галузях сучасної промисловості стрімко збільшується завдяки їхніми високими міцностними властивостями, малою масою та хорошою технологічностю. Велика розмаїтість застосовуваних матеріалів, видів армування і внутрішніх структур викликає потребу в дослідженнях статичних і динамічних властивостей композиційних матеріалів. Завдяки останнім досягненням в області технологій композитні матеріали широко використовуються в різних промислових цілях. В результаті виникає значний інтерес до вивчення та розуміння поведінки композитних структур. Аналіз композитних конструкцій, вивчення резонансних частот, факторів демпфірування та модальних форм зіграв важливу роль у визначенні динамічних характеристик конструкції, виявленні пошкоджень та моніторингу стану структури композиту. В ході даної роботи представлено результати розрахунково-експериментальних досліджень модуля пружності, власних частот та форм коливань, демпфуючі властивості композитного матеріалу. Випробування проводилися над зразками плетеного десятишарового вуглепластика. Досліджуваний вуглепластик, армований вуглецевим волокном, має полотняне плетіння. Зразки були вирізані в трьох напрямках: основи (під кутом 0 °), утка (під кутом 90 °) та під кутом 45 °. Для кожного напряму було заготовлено по дев'ять зразків. Для дослідження модуля пружності було використано установку для випробувань на розтяг, а для визначення власних частот та форм коливань-вібростенд. Демпфуючі властивості розраховані методом Оберста, на основі амплітудно-частотних характеристик зразків. Проведена статистична обробка результатів експерименту і отримано значення математичного очікування та дисперсії. Побудовано геометричні та скінченно-елементні моделі зразків вуглепластика, визначені їх власні частоти та форми коливань. Проведено порівняння розрахунково-експериментальний даних з численними розрахунками, використовуючи метод скінченних елементів.