|
Изготовление деталей из слоистых стеклопластиков.
Композиты являются довольно привлекательным материалом для ракетчика. Наиболее популярными являются слоистые пластики на основе эпоксидных смол. В качестве наполнителя обычно используется бумага, стеклоткань или стекловолоконный ровинг. Некоторые счастливчики используют углеволокно или углеткань.
Свойства слоистых пластиков зависят от их структуры, типа смолы, армирующего материала и наполнителей. В таблице приведены свойства типичный слоистых пластиков в зависимости от метода формованием и некоторых металлов (для сравнения):
| Свойство |
Формование ручной укладкой |
Формование напылением |
Алюминий |
Сталь |
| |
матов |
ткани |
|
|
|
| Плотность, кг/м3 | 1400-1800 | 1600-2000 | 1400-1600 | 2750 | 7850 |
| Предел прочности при растяжении σв, МПа | 70-140 | 135-340 | 60-125 | 40-185 | 200-230 |
| Модуль упругости при растяжении Е, ГПа | 5.5-12.5 | 10-30 | 5.5-12.5 | 70 | 205 |
| Предел прочности при сжатии σсж, МПа | 70-175 | 140-375 | 70-175 | 62 | 195 |
| Предел прочности при изгибе σи, МПа | 135-275 | 240-445 | 110-150 | 135 | 205 |
| Модуль упругости при изгибе Еи, ГПа | 5.5-7 | 8-14 | 5.5-7 | 70 | 190-205 |
| Теплостойкость (при непрырывном нагреве), С° | 50-160 | 50-160 | 50-160 | - | - |
Конструирование изделий из СВКМ (СтеклоВолокнистых Композиционных Материалов) имеет некоторые особенности:
- Минимальный радиус закругления внутренних углов 4,8 - 6,4 мм (меньшие радиусы допустимы, но нежелательны)
- Минимальный угол технологического уклона 2 градуса (нулевой уклон только на разъемных формах)
- Минимальная реальная толщина изделий при формовании ручной укладкой 0.8 мм
- Максимальная реальная толщина, в принципе не ограничена, но с учетом отверждения 6 мм.
- Стандартная разнотолщинность при формовании ручной укладкой +0.8...-0.4 мм
- Стандартная массовая доля стекловолокна при формовании ручной укладкой 30-55%
Минимальные значения стандартных свойств _полиэфирных_ слоистых пластиков, армированных _стекломатами_ (при температуре 23 С):
| Свойство |
Толщина, мм |
| . |
3 - 4,8 |
6 |
8 |
более 10 |
| Предел прочности при растяжении, МПа |
60 | 80 | 90 | 100 |
| Предел прочности при статическом изгибе, МПа |
110 | 130 | 140 | 150 |
| Модуль упругости при изгибе (касательный), ГПа |
4,8 | 5,5 | 6,2 | 6,9 |
Для пластиков армированных тканью соответствующие пределы прочности должны быть в 1,5 - 2 раза больше. Для самодельного композита на основе эпоксидной смолы и стеклоткани считаю обоснованной оценку предела прочности при растяжении σв на уровне 100-150 МПа.
Упрощенный расчет трубы на прочность
Необходимо расчитать потребную толщину h трубы диаметром D нагруженной внутренним давлением P.
Расчет будем производить на базе следующих формул:
-
σt = 0.5 * P * D / h - оценка касательных напряжений в тонкой трубе.
-
σв >= K * σt - гипотеза прочности основаная на том что именно касательные напряжения являются определяющими в данном расчетном случае, где К - коеффициент запаса прочности.
-
σв = 110 МПа - для материала нашей трубы.
Т.е получаем условие прочности σв >= 0.5 * К * P * D / h
h >= 0.5 * К * P * D / σв
Расчитаем для Р = 50 атм и D = 60 мм. С учетом степени ответственности детали и возможных погрешностей изготовления назначаем К = 4.0, тогда h = 5.5 мм. (при нормальной температуре)
|
