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
|
\chapter{Разработка математической модели тканого композита с искривленными
|
||||||
поликристаллической матрицей от наличия локальных концентраторов напряжений}
|
волокнами}
|
||||||
|
|
||||||
В главе\infirsttext
|
В главе\infirsttext
|
||||||
|
|
||||||
@@ -7,65 +7,6 @@
|
|||||||
композиционных материалов, приводящие к появлению локальных концентраторов
|
композиционных материалов, приводящие к появлению локальных концентраторов
|
||||||
напряжений}
|
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}
|
\subsection{Изготовление тканей}
|
||||||
|
|
||||||
Тканые материалы можно классифицировать по типу переплетения волокон. Выделяют
|
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
|
нити располагаются по длине куска ткани, а уточные --- по его ширине, от кромки
|
||||||
к кромке.
|
к кромке.
|
||||||
|
|
||||||
Можно выделить следующие основные технические характеристики ткани:
|
Можно выделить следующие основные технические характеристики ткани
|
||||||
|
\cite{bib:bulanov}:
|
||||||
|
|
||||||
\begin{itemize}
|
\begin{itemize}
|
||||||
\item волокнистый состав;
|
\item волокнистый состав;
|
||||||
\item вид переплетения;
|
\item тип переплетения;
|
||||||
\item способ отделки;
|
|
||||||
\item ширина;
|
\item ширина;
|
||||||
\item толщина;
|
\item толщина;
|
||||||
\item масса квадратного метра;
|
\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.
|
\item разрывная нагрузка и растяжимость (удлинение) при разрыве.
|
||||||
\end{itemize}
|
\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.
|
В промышленности используют ткани, имеющие различные типы переплетения.
|
||||||
Наиболее простым и широко применяемым является полотняное переплетение
|
Наиболее простым и широко применяемым является полотняное переплетение
|
||||||
(рис.~\ref{fig:c1:schemas},~a), где каждая нить основы и утка проходит
|
(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
|
(рис.~\ref{fig:c1:schemas},~в) нити основы и утка проходят поочередно сверху и
|
||||||
снизу двух и четырех пересекающих их нитей.
|
снизу двух и четырех пересекающих их нитей.
|
||||||
|
|
||||||
Ткани подразделяют по ширине: $40\dots75$~см. --- узкие, $75\dots100$~см. ---
|
По ширине ткани подразделяют на узкие~--- $40\dots75$~см., средней ширины~---
|
||||||
средней ширины, $100\dots150$~см. --- широкие, $150\dots200$~см. --- очень
|
$75\dots100$~см., широкие~--- $100\dots150$~см. и очень широкие~---
|
||||||
широкие. Ткани с шириной менее $7.5$~см. называют ткаными лентами.
|
$150\dots200$~см. Ткани с шириной менее $7.5$~см. называют ткаными лентами.
|
||||||
|
|
||||||
По массе квадратного метра ткани подразделяют следующим образом: до $100~
|
По массе квадратного метра ткани подразделяют на легкие~--- до $100~
|
||||||
\text{г}/\text{м}^2$ --- легкие, массой от $100$ до $500 \text{г}/\text{м}^2$
|
\text{г}/\text{м}^2$, со средней массой~--- от $100$ до $500
|
||||||
--- со средней массой, ткани с массой свыше $500~\text{г}/\text{м}^2$ ---
|
\text{г}/\text{м}^2$ и тяжелые~---ткани с массой свыше
|
||||||
тяжелые.
|
$500~\text{г}/\text{м}^2$.
|
||||||
|
|
||||||
|
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}
|
\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
|
Для пропитки жидкостью применяют термореактивные смолы и пеки. Смолы отличаются
|
||||||
хорошей пропитывающей способностью и легко доступны. При пиролизе эти смолы
|
хорошей пропитывающей способностью и легко доступны. При пиролизе эти смолы
|
||||||
образуют стекловидную поликристаллическую матрицу, которая графитизируется при
|
образуют стекловидную поликристаллическую матрицу, которая графитизируется при
|
||||||
температуре около $3000^\circ\mathrm{C}$. Выход кокса составляет $50-56\%$ по
|
температуре около $3000^\circ\mathrm{C}$. Процедура пиролиза представляет собой
|
||||||
массе. Процедура пиролиза представляет собой нагрев каркаса, пропитанного
|
нагрев каркаса, пропитанного смолой, до температур порядка $400\dots
|
||||||
смолой, до температур порядка $400\dots 600^\circ\mathrm{C}$. Процесс пиролиза
|
600^\circ\mathrm{C}$. Процесс пиролиза также называют карбонизацией. При
|
||||||
также называют карбонизацией. При карбонизации происходит усадка матрицы,
|
карбонизации происходит усадка матрицы, которая достигает $20\%$ и может
|
||||||
которая достигает $20\%$ и может привести к разрушению каркаса.
|
привести к разрушению каркаса.
|
||||||
|
|
||||||
Пеки являются термопластичными материалами. При продолжительном выдерживании
|
Пеки являются термопластичными материалами. При продолжительном выдерживании
|
||||||
температуры около $400^\circ\mathrm{C}$ в пеках идет образование
|
температуры около $400^\circ\mathrm{C}$ в пеках идет образование
|
||||||
высокоориентированной фазы, которая при температуре $2500^\circ\mathrm{C}$
|
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
|
высоким давлением. Пропитка под низким давлением с последующей
|
||||||
карбонизацией наиболее распространена. Она проводится при атмосферном или
|
карбонизацией наиболее распространена. Она проводится при атмосферном или
|
||||||
пониженном давлении, чаще всего в несколько циклов для снижения пористости. При
|
пониженном давлении, чаще всего в несколько циклов для снижения пористости. При
|
||||||
|
|||||||
@@ -160,6 +160,7 @@ $n_2$ наименований.
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
\mkcommonsect{infirst}{В первой главе}{
|
\mkcommonsect{infirst}{В первой главе}{
|
||||||
|
!!! Переделать
|
||||||
рассматриваются технологические операции изготовления конструкций из
|
рассматриваются технологические операции изготовления конструкций из
|
||||||
тканых композиционных материалов с поликристаллической матрицей. Описывается
|
тканых композиционных материалов с поликристаллической матрицей. Описывается
|
||||||
процесс изготовления волокон, рассматриваются типы тканей и способы их
|
процесс изготовления волокон, рассматриваются типы тканей и способы их
|
||||||
|
|||||||
@@ -35,9 +35,9 @@
|
|||||||
|
|
||||||
\input{intro}
|
\input{intro}
|
||||||
\input{c1}
|
\input{c1}
|
||||||
\input{c2}
|
% \input{c2}
|
||||||
\input{c3}
|
% \input{c3}
|
||||||
\input{end}
|
% \input{end}
|
||||||
|
|
||||||
\bibliography{bibliography}
|
\bibliography{bibliography}
|
||||||
\bibliographystyle{disser}
|
\bibliographystyle{disser}
|
||||||
|
|||||||
Reference in New Issue
Block a user