1 Киришүү
Көмүртек буласы менен бекемделген эпоксиддик композит (CFRP) аз тыгыздык, жогорку өзгөчө күч, жогорку өзгөчө катуулугу, чарчоого каршылык, коррозияга туруктуулугу жана жакшы механикалык касиеттери сыяктуу көптөгөн артыкчылыктарга ээ. Ал аэрокосмостук жана башка экологиялык катаал структураларда, нымдуу жылуулукта жана таасирлерде кеңири колдонулат. Материалдарга экологиялык факторлордун таасири барган сайын айкын болуп жатат. Акыркы жылдарда ата мекендик жана чет элдик окумуштуулар CFRP композиттерине ысык жана нымдуу чөйрөнүн таасири [1] жана CFRP композиттерине тийгизген таасири боюнча көптөгөн изилдөөлөрдү жүргүзүштү. Изилдөө көрсөткөндөй, ысык жана нымдуу чөйрөнүн CFRP композиттерине тийгизген таасири матрицанын пластификациясын камтыйт [2, крекинг [31 жана алсыраган була-матрица интерфейсинин касиеттери [2'3'5], CFRP композиттин нымдуу жылуулук менен дарылоо убактысынын көбөйүшү менен ийилиши) Иштин механикалык касиеттери [2, коргошун жана катмарлар аралык жылуу касиеттери [2, 1 жана ылдыйлоо тенденциясын көрсөткөн [2, 1'6]. Вольдесенбет жана башкалар. [8,9] нымдуу жылуулук менен дарылоодон кийин композиттердин жогорку чыңалуу ылдамдыгында таасир этүүчү механикалык касиеттерин изилдеп, ысык жана нымдуу чөйрө композиттердин соккуга туруктуулугун жакшыртаарын аныкташкан. Композиттик материалдардын нымдуулугун сиңирүү белгилүү шарттарда материалдардын таасирлүү механикалык касиеттерин жакшыртышы мүмкүн экендиги аныкталды, бул квазистатикалык шарттардагы эксперименттик натыйжалардан бир топ айырмаланат. Учурдагы негизги илимий-изилдөө иши нымдуу жылуулуктун (анын ичинде сууга чөмүлдүрүүнүн) була менен бекемделген чайыр матрицалык композиттеринин аз ылдамдыктагы таасирлүү касиеттерине тийгизген таасири болуп саналат. Pan Wenge et al [10] бөлмө температурасында жана ысык жана нымдуу шарттарда (65 °C сууга чөмүлүү) төмөн ылдамдыктагы таасирден кийин эки өлчөмдүү токулган стекловолоктура / эпоксиддик курама ламинаттардын кысуу касиеттерин изилдеген. 4. ысык жана нымдуу чөйрөдө астында ламинат төмөн ылдамдыктагы шок кийин алынат. кысуу аткаруу кыйла төмөндөйт. Карасек жана башкалар. [1] графит/эпоксиддик композиттердин таасирине нымдуулук менен температуранын таасирин изилдеп, аларды төмөнкү температурада жана бөлмө температурасында чөйрөдө алышкан. Нымдуулук зыяндын баштапкы энергиясына жана энергияны сиңирүүсүнө аз таасир этет. Yucheng zhong et al [12,13] нымдуу жылуулук менен дарылоодон кийин курама ламинаттарда аз ылдамдыктагы таасир сыноосун жүргүзүштү. Бул ысык жана нымдуу чөйрө ламинаттын таасири зыянын азайтат деген тыянак бар. ламинаттардын таасирге туруктуулугун жогорулатуу. Кристина жана башкалар. [14] нымдуу жылуулук менен дарылоодон кийин (70 °C сууга чөмүлүү) арамид-айнек була/эпоксиддик композиттин төмөн ылдамдыктагы таасирин изилдеп, нымдуу жылуулук менен дарылоодон кийин азыраак таасирлүү зыян аянтын алган. Бул үлгүнүн ичиндеги деламинациянын бузулушуна алып келет, ал сокку учурунда көбүрөөк энергияны сиңирип алат жана деламинациянын пайда болушуна бөгөт коёт. Жогоруда айтылгандардан көрүнүп тургандай, нымдуу жылуулук чөйрөнүн композиттик материалдардын таасир тийгизүүчү зыянына тийгизген таасири көмөктөшүүчү жана алсыратуучу таасирге ээ. Ошондуктан, кошумча изилдөө жана текшерүү керек. таасири жагынан, Mei Zhiyuan et al [15] сунуш жана жогорку ылдамдыкта таасири астында була менен бекемделген курама ламинаттардын эки этап (кыюу жана үзгүлтүксүз кириши) кирүү динамикасын талдоо моделин белгиленген. Гуипин Чжао жана башкалар. [16] үч түрдүү ламинаттан кийин үлгүнүн таасири жана зыяны боюнча ар кандай ылдамдыктын үч түрүн (балистикалык чек ылдамдыгынан азыраак, барабар жана андан чоңураак) жүргүзгөн, бирок нымдуу жылуулук чөйрөсүнүн таасир тийгизген зыянына таасирин тийгизген эмес. . Жогорудагы адабияттардын негизинде, нымдуу жана ысык чөйрөнүн була менен бекемделген композиттик ламинаттарга тийгизген таасири боюнча тиешелүү изилдөөлөр дагы деле изилдене элек. Бул макалада 70 °C суу мончосунун шарттарында нымдуу ысыкка каныккан көмүртек була/эпоксиддик композиттик ламинаттардын таасири зыяндын өзгөчөлүктөрү изилденген. Кургак бөлмө температурасындагы үлгүлөр менен салыштыруу менен ысык жана нымдуу чөйрөнүн композиттердин таасирсиздик мүнөздөмөсүнө тийгизген таасири талданган. Экспериментте CFRP ламинаттары CFRP ламинаттарына 45 м/сек, 68 м/сек жана 86 м/сек ылдамдыкта таасир эткен. Таасирге чейинки жана андан кийинки ылдамдык өлчөнгөн. Ламинаттардын энергияны сиңирүү көрсөткүчтөрүнө ысык жана нымдуу чөйрөнүн таасири талданган. УЗИ с-сканер ламинаттын ички зыянын аныктоо үчүн колдонулган жана сынган аймакка таасир ылдамдыгынын таасири талданган. Сканирлөөчү электрондук микроскоп жана ультра тереңдиктеги үч өлчөмдүү микроскопиялык система үлгүнүн бузулушунун мезоскопиялык мүнөздөмөлөрүн байкоо үчүн колдонулган жана үлгүнүн зыяны нымдуу жылуулук чөйрөсү менен анализденген. Өзгөчөлүктөрдүн таасири.
2 Эксперименттик материалдар жана методдор
2. 1 Материал жана даярдоо
Көмүртек була эпоксиддик чайыр (T300 / EMl 12) курама материал, Jiangsu Hengshen Co., Ltd. тарабынан берилген алдын ала чөмүлүү, 66% була көлөмү үлүшү менен 0. 137 мм бир катмар алдын ала чөмүлүү жоондугу. Ламинат панели катмардын полуна төшөлгөн. , өлчөмү 115мм х 115млн. Ысык пресстүү резервуарды түзүү процесси колдонулат. Процесс менен даярдалган айыктыруу процессинин схемасы 1-сүрөттө көрсөтүлгөн. Адегенде турак жайды бөлмө температурасынан 80 oСге чейин 1ден 3 oС/мин ысытуу ылдамдыгында көтөрүңүз, андан кийин 30 мүнөт жылуу кармаңыз, l13 oC/мин жылытуу ылдамдыгында 130 oСге чейин ысытыңыз, 120 мүнөттө жылуу кармаңыз, 60 градуска чейин азайтыңыз.0C туруктуу муздатуу ылдамдыгы, андан кийин басымды алып салуу жана бошотуу, жана бошотуу.
2. 2 Нымдуу жылуулук менен дарылоо
Үлгү даярдалгандан кийин, үлгү HB 7401-96.171 "Чайырдын негизиндеги композиттик катмар нымдуу ысык чөйрөнүн нымдуулугун сиңирүүнүн эксперименталдык ыкмасы" спецификациясына ылайык нымдуу-термалдуу мамиледен өткөрүлдү. Биринчиден, үлгү кургатуу үчүн 70 градус С температурада термостатикалык кургатуу камерасына жайгаштырылат. Үлгүнүн сапатын жоготуу 0. 02% дан ашык эмес туруктуу болгонго чейин таразаларды колдонуу менен үзгүлтүксүз таразалоо, бул убакта жазылган маани инженердик Кургак Масса G. Кургагандан кийин үлгү нымдуу жылуулук менен дарылоо үчүн 70 градус С сууга салынат. HB 7401 спецификациясына ылайык. 96-пунктунда көрсөтүлгөн ыкма "Gi катары жазылган үлгүнүн сапатын күн сайын өлчөйт жана нымдуулуктун Ми өзгөрүшүн жазат. CFRP ламинат үлгүсүнүн нымдуулуктун сиңирүү экспрессиясы:
Формула майда-чүйдөсүнө чейин берилген: Mi - үлгүнүн нымдуулугун сиңирүү, Gi - үлгү нымдуулукту алгандан кийинки сапат, g, go - үлгү инженериясынын кургак абалынын сапаты.
2. 3 Таасир берүү эксперименттери
CFRP ламинатына жогорку ылдамдыктагы соккунун эксперименти диаметри 15 мм болгон жогорку ылдамдыктагы аба замбирекинде жүргүзүлдү. Жогорку ылдамдыктагы соккуну сыноочу түзүлүш (2-сүрөттү караңыз) жогорку ылдамдыктагы пневматикалык тапанчаны, соккуга чейин жана кийин лазердик ылдамдыкты өлчөөчү аспапты, октун корпусун, үлгү орнотуу арматурасын (2-сүрөттүн жогорку оң бурчунда) жана октун корпусунун коопсуздугун калыбына келтирүүчү аппаратты камтыйт. Октун корпусу конус баштуу цилиндр түрүндөгү ок (2-сүрөт), ал эми октун көлөмү 24, 32 г, диаметри 14, 32 мм; урунуу ылдамдыгы 45 м/с (чаркылуу энергиясы 46 Дж), 68 м/с (сокку энергиясы 70 Дж), 86 м/с (таасир энергиясы 90 Дж) таасири.
2. 4 Үлгүлөрдүн бузулушун аныктоо
Таасирге кабылгандан кийин, көмүртек буласынын түстүү эпоксиддик композиттик ламинат катмарынын edgout плитасы CFRP ламинат плитасынын ички таасири бузулушун аныктоо үчүн колдонулат, ал эми таасир тийгизген зыян аймагынын проекциялык аянты UTwim сүрөт талдоо программасы менен өлчөнөт жана кесилишинин деталдаштырылган өзгөчөлүктөрү сканерлөө аркылуу байкалат.
3 Жыйынтыктар жана талкуулар
3. 1 Үлгүлөрдүн нымдуулуктун сиңирүү өзгөчөлүктөрү
Бардыгы 37, 7 д, каныккан нымдуулуктун орточо жутулушу 1, 780%, диффузиялык ылдамдыгы 6, 183x10. 7lllnl2/s. CFRP ламинат үлгүсүнүн ным сиңирүү ийри 3-сүрөттө көрсөтүлгөн. 3-сүрөттөн көрүнүп тургандай, үлгүнүн ным жутуусунун баштапкы өсүү темпи сызыктуу, сызыктуу этаптан кийин ным сиңирүүнүн өсүү темпи төмөндөй баштайт, нымдуулуктун сиңирүү ылдамдыгы болжол менен 23 күнгө жеткенден кийин туруктуу абалдын деңгээлине жетет. Демек, үлгүнүн нымдуулугун сиңирүү эки баскычтуу ным сиңирүү режимине ылайык келет: нымдуулуктун биринчи этабы температура менен нымдуулуктун биргелешкен аракетинен келип чыгат, материалдын өзү аркылуу нымдуулукта тешикчелер, тешиктер, жаракалар жана материалдын ичине таралган башка кемчиликтер болот; Бул этапта суунун диффузиясы жай жүрүп, акырындап каныккандыкка жетет.
3. 2-кабат ламинат тактасынын көрүнгөн жок кылуу мүнөздөмөлөрү
Үлгүнүн алдыңкы бети, көрүнгөн бузулуу профилинин картасынын арткы бөлүгү, кургак бөлмө температурасындагы үлгү боюнча, нымдуу ысык каныккан үлгүнүн алдыңкы кыйратуу формасы көбүрөөк окшошуп калганда, 86 м/сек сокку ылдамдыгы, пайдубалдын жаракаларынан улам, анын талканын биринчи катмары боюнча бузулушу белгилүү бир тайгак болот. Бул фронттун эллиптикалык же тик бурчтуу формага ээ болушуна себеп болот жана субстраттагы жараканы көрүү мүмкүнчүлүгүнөн тышкары, жипчелердин сынганын көрүүгө болот. Кургак бөлмө температурасындагы үлгү боюнча, форманын бузулушунун арт жагындагы нымдуу ысык каныккан үлгүдөгү арткы соккунун багыты боюнча белгилүү бир томпоктун бар экенин жана кайчылаш формадагы жараканы көрсөтсө болот. Бул була сынганы, базалык крекинг жана катмарлар аралык сынуу (катмар) үч түрдөгү бузулуу, буланын акыркы бөлүгү көтөрүлүп, бирок сынган эмес, бир гана катмарлануу жана була/базалык жаракалар экени көрүнүп турат. Алдыңкы жана арткы зыянды салыштыруудан көрүнүп тургандай, була сынганы да ар түрдүү. Алдыңкы бөлүгү кысуу жана кесүүдөн була жана субстраттын сынышын шарттайт. Арткы жипченин созулуп, субстраттын катмарланышына байланыштуу. 4-сүрөттө шок ылдамдыгы 45 м/сек, 68 м/с, 86 м/сек үлгүсүнүн ички зыяны С сканерленгенде. Фигуранын борборундагы болжолдуу тегерек l боз сызык менен көрсөтүлгөн аймак зыяндуу тешиктин болжолдонгон аянты болуп саналат. Ар бир кичинекей диаграмманын үстүндөгү жана астындагы кара сызык үлгүнүн арткы пилинг аймагынын аянтын көрсөтөт. (b) (d) (f) сүрөтүндөгү ак сызыкта белгиленген аймак чек арадагы үлгүнүн ички зыяны болуп саналат. График таасирдин ылдамдыгы жогорулаган сайын таасир энергиясы көбөйөрүн көрсөтүп турат. Ламинатталган пластина сокку учурунда көбүрөөк энергияны өзүнө сиңире алат (спецификалык маанилер үчүн 6-сүрөттү караңыз), натыйжада ламинаттын бузулушунун проекциясынын аянты көбөйөт: кургак бөлмө температурасындагы үлгүнү нымдуу ысык каныккан үлгүнүн сүрөтү менен салыштырып, нымдуу ысык каныккан үлгүнүн чек арасын бойлото жасалган үлгүнүн ички бузулуусу (ак сызык) бар экенин көрүүгө болот, нымдуу-ысык каныккандык процессинин же абсолюттук процесстин негизги абалына байланыштуу. Ламинат пластинадагы субстраттын пластмассаланышы жана була-базалык интерфейстин алсырашы сокку процессинде чектин ламинат плитасына белгилүү бир таасирин тийгизет. Сүрөткө ылайык, кургак абалдагы үлгүнүн арткы пилинг аймагы (кара сызык) нымдуу ысык каныккан абалынан анча деле айырмаланбайт.
3. 3-кабаттуу панелдин деталдуу кыйратуучу өзгөчөлүктөрү
Ультра тереңдиктеги 3D микросистемасы жана сканерлөөчү электрондук күзгү тарабынан алынган, 45 м/сек, кургак жана нымдуу жана ысык сокку ылдамдыгы менен CFRP катмарынын биргелешкен пластинкасынын кесилишинин зыян өзгөчөлүгү картасы эки мамлекетте үлгүнүн зыяны үч кыйратуу формасын камтыйт: була сынышы, базалык крекинг жана катмар аралык жаракалар. Бирок эки үлгүнүн негизи башкача жаракаланган. Кургак абалда субстраттын крекинги була менен субстраттын ортосундагы байланышта жарылып кетет. Бирок, нымдуу жылуулук менен дарылоодон кийин субстраттын жарака кетиши субстраттын сыныктарынын түшүп кетиши менен коштолот. Wold-esenbet жана башка материалдар нымдуу жана ысык чөйрөдө структурасынын структурасынын жана була субстрат интерфейсинин деградациясынын таасиринин натыйжалуулугун биргелешип аныктайт, нымдуу ысык чөйрөдө, чайыр базасындагы CFRP катмар плитасы белгилүү бир көлөмдөгү сууну сиңирүүнү, сүзүүчү суу чайырдын субстраттын эришине алып келет. Көмүртек буласы соргуч эмес, анда экөөнүн ортосунда нымдуу кеңейүү болушу керек, бул айырма субстрат менен була ортосундагы интерфейсти алсыратат, субстраттын күчүн азайтат. Таасирлүү жүккө дуушар болгондо, субстрат фрагменттери оңой эле түшүп калат, натыйжада кургак бөлмө температурасындагы үлгүнүн зыян интерфейсинен айырмаланат. Сканирленген электр күзгүнүн деталдуу структурасынан, нымдуу жана ысык пост-базалык корпустун жаракалышы, негизинен, нымдуу ысыктын алдында жаракалар, негизинен, морт, ал эми катмарлардын ортосундагы горизонталдуу жылыш жаракалар ачык-айкын болуп саналат, ал эми пресс сыныгынын бош жаракалар экенин көрүүгө болот. Сүрөттөгү оптикалык микроскоптон эки учурда деструкция формалары ар кандай экенин, ал эми кургак абалдын кесүү аралык бузулуу экендигин көрүүгө болот. Кыйроону кыркып алуу үчүн, нымдуу ысыктан кийин, олуттуу катмарлуу кыйроолор менен коштолгон кыйроо формасы үчүн, катмарлуу кыйроонун үлүшү кеңейген. Аны жок кылуу механизми жана энергияны сиңирүү өзгөчөлүктөрүнөн көрүүгө болот. Мэй Чжиюань снаряддын чабуулунун эки баскычын алдыга койду: кесүү баскычы жана үзгүлтүксүз басып алуу баскычы. Нымдуу ысык үлгүдөгү A аянты - бул кесүү интрузия стадиясынын бузулушу, негизинен, сокку процессинде катмарлоочу плита кысылып, кыйратылган деформациянын пайда болушу, б аянты - үзгүлтүксүз басып алуу баскычынын бузулушу. Бул этап, негизинен, булалуу катмардын созулган стресс компонентинин таасири астында октун корпусунун интрузия ылдамдыгын азайтуу менен шартталган, ал эми энергия негизинен жипченин созулган штамм энергиясына жана катмарлар аралык сынуу энергиясына (l 51) айландырылат, андыктан була үзүлүшү жана мурунку була үзүлүшү түз сызыкта болбойт. Кургак үлгүдө бул көрүнүш ачык-айкын эмес жана пластинанын зыяны олуттуураак, катмар плитасы крекинг абалына ээ. 3. 4 Абсорбция энергиясы жана зыяндын тешик проекциясынын аянтынын анализи 5-сүрөттө бөлмөнүн кургак температурасы менен нымдуу ысык каныккан учурдун ылдамдыгы жана дененин энергиянын жоголушу, окуя ылдамдыгы болжол менен 45 м/сек, октун кургак бөлмө температурасынын баары кайра көтөрүлөт, ошондуктан сүрөттө көрсөтүлгөн эмес. 7-сүрөттөн көрүнүп тургандай, сыноо нымдуу термикалык каныккандыкта сыноодон өткөндө, октун энергиясын жоготуу олуттуу болуп саналат жана нымдуу жылуулук менен дарылоодон кийин үлгүнүн соруу жөндөмдүүлүгү жогорулайт.
6-сүрөт - октун денесинин тийүү ылдамдыгынын жана CFRP катмарынын бузулуу тешигинин проекциялык аянтынын график диаграммасы (боз сызык 4-сүрөттүн бир бөлүгүн белгилейт), комплекстүү фигураны (4), (5), (6) көрүүгө болот: (1) сокку ылдамдыгынын өсүшү менен, CFRP катмарынын катмарынын бузулуу тешиктеринин проекциясынын аянты көбөйөт; каныккандык; (3) таасири ылдамдыгы болжол менен 45 м / с болгондо, нымдуу жылуулук менен дарылоо кийин ламинатталган табак зыян тешигинин проекциялык аянты кургак бөлмө температурасынын абалында ламинатталган табак зыян тешигинин проекциялык аянтынан алда канча чоң. нымдуу жылуулук каныккан үлгү зыян л-тешик проекция аянты 85. 1% га көбөйгөн жана 68 м / с жөнүндө шок ылдамдыкта, нымдуу жана жылуулук каныккан абалда ламинатталган табак 18. 10% га көбөйгөн, жутуу наркы (сүрөт 5) 15. 65% га көбөйгөн; Болжол менен 88 м / с таасир ылдамдыгы, нымдуу жана жылуулук каныккан абалда ламинатталган табак 9. 25% га кыскарган, жутуу баасы дагы 12. 45% га көбөйгөн.
Yucheng Zhong жана башка буюмдардын изилдөө жыйынтыктарынын негизинде, көмүртек буласы менен бекемделген композициялык материалдардын нымдуулукту сиңирүү ламинат плитасынын ийкемдүү чегин жана соккуга туруктуулугун жакшыртат жана кургак бөлмө температурасындагы үлгүнүн зыяндуу тешигинин болжолдонгон аянтын жана бул кагаздагы нымдуу ысык каныккан үлгүнү айкалыштырат (сүрөт 4-график инцидент жана бюллетендин ылдамдыгы менен байланышы). CFRP катмарынын зыяндуу тешигинин проекциялык аянты жана CFRP катмарынын кошулган тактасынын катмарланган зыянын таасирдин ылдамдыгы бирдей жана төмөн болгондо салыштырууга болот. Нымдуу ысык каныккан үлгүнүн зыяндуу тешик аянты салыштырмалуу чоң. Бул нымдуу жылуулук менен дарылоо CFRP катмарын субстраттын пластификациясын, була жана субстрат интерфейсин жана катмар аралык аткарууну алсыратып, таасир этүүдө, үлгү катмарынын нымдуу жылуулукка каныккан абалы, зыяндын кеңейиши, зыяндын үлүшү көбөйгөн. Wu Yixuan жана башка эксперименттердин негизинде вертикалдуу төшөлгөн багытта таасир энергиясы, негизинен, чайыр субстрат менен соруп экенин билебиз, анда субстраттын пластмассадан нымдуу жана ысык каныккан үлгү таасир жараянында көбүрөөк энергияны соруп, таасир каршылыкты жакшыртат, жана зыян тешиктин проекция аянтын көбөйтөт; CFRP ламинаттын бузулушу толугу менен узартылган жок, таасири аяктады, ошондуктан сокку ылдамдыгы жогору болгондо, CFRP ламинаттын зыян проекциясынын аймагындагы нымдуу жылуулук менен дарылоо мындан ары олуттуу эмес, бирок субстрат чайырынын пластикаланышына байланыштуу, жутуу жөндөмдүүлүгү дагы эле жогорулайт.
4 Корутундулар
(1) Таасир ылдамдыгынын өсүшү менен, көмүртек буласы менен бекемделген эпоксиддүү чайыр курамдуу (CFRP) ламинаттын зыян тешигинин болжолдонгон аянты көбөйөт жана кургак бөлмө температурасында үлгүдөгү 孑L тешиктин өсүү темпи нымдуу жылуулук каныкканына караганда жогору. Ири: (2) Качан таасир ылдамдыгы 45 м/с болгондо, нымдуу жылуулук каныккан абалында CFRP ламинаттын зыяндын проекция аянты 85. 11% га көбөйөт, таасир ылдамдыгы 68 м/с болгондо, CFRP ламинаттын зыяндын проекция аянты нымдуу жылуулукка каныккан абалда CFRP ламинаттын кургак температурасына салыштырмалуу C1F8% га көбөйөт. 10%, сокку ылдамдыгы 86м / с. Нымдуу-каныккан cFRP ламинаттын зыянын болжолдоо аянты кургак бөлмө температурасындагы cFRP ламинатына салыштырмалуу 9,9% га кыскарган. 25%; (3) cFRP ламинатына ысык жана нымдуу чөйрө таасир эткенден кийин, ламинаттын катмар аралык иштеши төмөндөйт, натыйжада деламинация аянты кеңейет.
Билдирүү убактысы: 24-июнь-2019