Chapter 1 was fixed
This commit is contained in:
108
c1.tex
108
c1.tex
@@ -1,5 +1,5 @@
|
||||
\chapter{Зависимость деформационных и прочностных свойств тканых композитов с
|
||||
поликристаллической матрицей от наличия локальных концентраторов напряжений}
|
||||
\chapter{Разработка математической модели тканого композита с искривленными
|
||||
волокнами}
|
||||
|
||||
В главе\infirsttext
|
||||
|
||||
@@ -7,65 +7,6 @@
|
||||
композиционных материалов, приводящие к появлению локальных концентраторов
|
||||
напряжений}
|
||||
|
||||
\subsection{Описание технологического процесса изготовления волокон}
|
||||
|
||||
Волокна, используемые в тканых композитах с поликристаллической матрицей
|
||||
обладают уникальными механическими и физическими свойствами по раду показателей:
|
||||
высокая теплостойкость, низкие коэффициенты трения и температурного расширения,
|
||||
высокая стойкость к атмосферным воздействиям и химическим реагентам. Исходными
|
||||
материалами для получения таких волокон являются химические волокна и
|
||||
углеродные пеки.
|
||||
|
||||
Технологический процесс получения волокон включает в себя стадии
|
||||
текстильной подготовки материала, окисления, карбонизации и графитизации.
|
||||
|
||||
Во время текстильной подготовки из целлюлозного материала удаляется влага,
|
||||
неорганические примеси и органические вещества, включая замасливающие
|
||||
препараты, путем обработки их растворителями или поверхностно-активными
|
||||
веществами. После чего материал проходит сушку при температуре не ниже
|
||||
$100^\circ\mathrm{C}$ в течении $15$ часов.
|
||||
|
||||
Окисление проводится при температуре не выше $350\dots400^\circ\mathrm{C}$. На
|
||||
этой стадии протекают основные химические реакции, наблюдаются наибольшие
|
||||
потери массы материала.
|
||||
|
||||
Карбонизация проводится при температурах, достигающих
|
||||
$900\dots1500^\circ\mathrm{C}$. На этой стадии продолжаются химические процессы,
|
||||
в результате которых остаток обогащается углеродом. При этом, во время
|
||||
карбонизации изменяется комплекс физико-механических характеристик волокна, что
|
||||
особо важно для практических целей. Процесс карбонизации проводят в защитных
|
||||
средах нейтральных газов азота или аргона, которые предотвращают воздействие на
|
||||
целлюлозу кислорода из воздуха.
|
||||
|
||||
При графитизации волокна подвергаются высокотемпературной обработке.
|
||||
Начальная температура графитизации определяется конечной температурой
|
||||
карбонизации, а конечная находится в пределах $2600\dots2800^\circ\mathrm{C}$.
|
||||
В процессе графитизации происходит насыщение волокон углеродом до содержания не
|
||||
менее $99\%$. Графитизацию проводят в среде аргона очень короткое время
|
||||
(несколько минут).
|
||||
|
||||
Наряду с гидратцеллюлозным волокном в качестве сырья для получения углеродных
|
||||
материалов используют ПАН-волокно. Из него изготавливают высокопрочные,
|
||||
высокомодульные волокна. Одним из преимуществ ПАН-волокна является
|
||||
высокое содержание углерода --- около $40\%$ от массы полимера. Стадии процесса
|
||||
получения углеродных волокнистых материалов из ПАН-волокна и вискозного сырья
|
||||
аналогичны.
|
||||
|
||||
Наиболее дешевыми и доступными исходными материалами для производства
|
||||
углеродных волокон являются нефтяные и каменноугольные пеки. Процесс получения
|
||||
волокон из пеков включает в себя следующие стадии: приготовление пека,
|
||||
формование волокна, карбонизацию и графитизацию.
|
||||
|
||||
Волокна, применяемые для армирования конструкционных материалов условно могут
|
||||
быть разделены на две группы:
|
||||
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item высокомодульные --- $E_1^+ = 300\dots700$~ГПа, $\sigma_1^- = 2\dots
|
||||
2.5$~ГПа;
|
||||
\item высокопрочные --- $E_1^- = 200\dots 250$~ГПа, $\sigma_1^+ = 2.5\dots
|
||||
3.2$~ГПа \cite{bib:bulanov, bib:sokolkin}.
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
\subsection{Изготовление тканей}
|
||||
|
||||
Тканые материалы можно классифицировать по типу переплетения волокон. Выделяют
|
||||
@@ -79,12 +20,12 @@ $900\dots1500^\circ\mathrm{C}$. На этой стадии продолжают
|
||||
нити располагаются по длине куска ткани, а уточные --- по его ширине, от кромки
|
||||
к кромке.
|
||||
|
||||
Можно выделить следующие основные технические характеристики ткани:
|
||||
Можно выделить следующие основные технические характеристики ткани
|
||||
\cite{bib:bulanov}:
|
||||
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item волокнистый состав;
|
||||
\item вид переплетения;
|
||||
\item способ отделки;
|
||||
\item тип переплетения;
|
||||
\item ширина;
|
||||
\item толщина;
|
||||
\item масса квадратного метра;
|
||||
@@ -92,6 +33,10 @@ $900\dots1500^\circ\mathrm{C}$. На этой стадии продолжают
|
||||
\item разрывная нагрузка и растяжимость (удлинение) при разрыве.
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
В зависимости от материала, используемого для изготовления волокон, ткани
|
||||
подразделяют на стеклоткани, органоткани, углеткани, ткани с металлическими
|
||||
волокнами, а также комбинированные ткани.
|
||||
|
||||
В промышленности используют ткани, имеющие различные типы переплетения.
|
||||
Наиболее простым и широко применяемым является полотняное переплетение
|
||||
(рис.~\ref{fig:c1:schemas},~a), где каждая нить основы и утка проходит
|
||||
@@ -109,14 +54,21 @@ $900\dots1500^\circ\mathrm{C}$. На этой стадии продолжают
|
||||
(рис.~\ref{fig:c1:schemas},~в) нити основы и утка проходят поочередно сверху и
|
||||
снизу двух и четырех пересекающих их нитей.
|
||||
|
||||
Ткани подразделяют по ширине: $40\dots75$~см. --- узкие, $75\dots100$~см. ---
|
||||
средней ширины, $100\dots150$~см. --- широкие, $150\dots200$~см. --- очень
|
||||
широкие. Ткани с шириной менее $7.5$~см. называют ткаными лентами.
|
||||
По ширине ткани подразделяют на узкие~--- $40\dots75$~см., средней ширины~---
|
||||
$75\dots100$~см., широкие~--- $100\dots150$~см. и очень широкие~---
|
||||
$150\dots200$~см. Ткани с шириной менее $7.5$~см. называют ткаными лентами.
|
||||
|
||||
По массе квадратного метра ткани подразделяют следующим образом: до $100~
|
||||
\text{г}/\text{м}^2$ --- легкие, массой от $100$ до $500 \text{г}/\text{м}^2$
|
||||
--- со средней массой, ткани с массой свыше $500~\text{г}/\text{м}^2$ ---
|
||||
тяжелые.
|
||||
По массе квадратного метра ткани подразделяют на легкие~--- до $100~
|
||||
\text{г}/\text{м}^2$, со средней массой~--- от $100$ до $500
|
||||
\text{г}/\text{м}^2$ и тяжелые~---ткани с массой свыше
|
||||
$500~\text{г}/\text{м}^2$.
|
||||
|
||||
Толщина тканей, используемых в промышленности определяется волокнистым составом
|
||||
и обычно составляет от $0.15$ до $0.45$~мм.
|
||||
|
||||
Для изготовления каркаса изделия, заготовки из ткани или ленты выкладываются на
|
||||
оправку с последующей прошивкой слоев по третьей координате, при этом, в местах
|
||||
пршивки возможно возникновение разрывов волокон основы и утка.
|
||||
|
||||
\subsection{Матричные материалы}
|
||||
|
||||
@@ -187,18 +139,18 @@ $900\dots1500^\circ\mathrm{C}$. На этой стадии продолжают
|
||||
Для пропитки жидкостью применяют термореактивные смолы и пеки. Смолы отличаются
|
||||
хорошей пропитывающей способностью и легко доступны. При пиролизе эти смолы
|
||||
образуют стекловидную поликристаллическую матрицу, которая графитизируется при
|
||||
температуре около $3000^\circ\mathrm{C}$. Выход кокса составляет $50-56\%$ по
|
||||
массе. Процедура пиролиза представляет собой нагрев каркаса, пропитанного
|
||||
смолой, до температур порядка $400\dots 600^\circ\mathrm{C}$. Процесс пиролиза
|
||||
также называют карбонизацией. При карбонизации происходит усадка матрицы,
|
||||
которая достигает $20\%$ и может привести к разрушению каркаса.
|
||||
температуре около $3000^\circ\mathrm{C}$. Процедура пиролиза представляет собой
|
||||
нагрев каркаса, пропитанного смолой, до температур порядка $400\dots
|
||||
600^\circ\mathrm{C}$. Процесс пиролиза также называют карбонизацией. При
|
||||
карбонизации происходит усадка матрицы, которая достигает $20\%$ и может
|
||||
привести к разрушению каркаса.
|
||||
|
||||
Пеки являются термопластичными материалами. При продолжительном выдерживании
|
||||
температуры около $400^\circ\mathrm{C}$ в пеках идет образование
|
||||
высокоориентированной фазы, которая при температуре $2500^\circ\mathrm{C}$
|
||||
переходит в графитовую структуру. Выход кокса составляет $50-90\%$.
|
||||
переходит в графитовую структуру.
|
||||
|
||||
Пропитка ткани поликристаллической матрицей может проходить под низким или
|
||||
Пропитка ткани материалом матрицы может проходить под низким или
|
||||
высоким давлением. Пропитка под низким давлением с последующей
|
||||
карбонизацией наиболее распространена. Она проводится при атмосферном или
|
||||
пониженном давлении, чаще всего в несколько циклов для снижения пористости. При
|
||||
|
||||
@@ -160,6 +160,7 @@ $n_2$ наименований.
|
||||
}
|
||||
|
||||
\mkcommonsect{infirst}{В первой главе}{
|
||||
!!! Переделать
|
||||
рассматриваются технологические операции изготовления конструкций из
|
||||
тканых композиционных материалов с поликристаллической матрицей. Описывается
|
||||
процесс изготовления волокон, рассматриваются типы тканей и способы их
|
||||
|
||||
@@ -35,9 +35,9 @@
|
||||
|
||||
\input{intro}
|
||||
\input{c1}
|
||||
\input{c2}
|
||||
\input{c3}
|
||||
\input{end}
|
||||
% \input{c2}
|
||||
% \input{c3}
|
||||
% \input{end}
|
||||
|
||||
\bibliography{bibliography}
|
||||
\bibliographystyle{disser}
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user