Obrabotka Metallov 2012 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (55) 2012 57 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ 1. Материалы Были исследованы механические свойства промышленных образцов стеклопластиковых стержней двух типов (на основе полиэфирного и эпоксидного связующего) и базальтопласти- ковых стержней на основе эпоксидного связую- щего диаметром 5,0 и 5,5 мм производства ООО «Бийский завод стеклопластиков». Образцы – од- нонаправленно армированные стержни длиной 200 мм. Армирующие волокна стеклопластика – ровинги из алюмоборосиликатного стекла (стек- ло Е) с диаметром элементарной нити 17 мкм, а базальтопластика – ровинги с диаметром нити 13 мкм, связующее – на основе отверждаемых эпоксидных и полиэфирных смол. Стержни из- готавливают методом непрерывной протяжки через формующую фильеру однонаправленных волокнистых материалов, предварительно про- питанных полимерным связующим, с последую- щим отверждением в полимеризаторе [5]. 2. Методы Сложность испытаний армированных ком- позиционных материалов на растяжение и из- гиб состоит в том, что контактные нагрузки от механизмов нагружения влияют на напряженное состояние в зоне разрушения образца. Поэтому был выбран метод продольного изгиба [5–7], ко- торый имеет преимущества по сравнению с трех- и четырехточечными схемами изгиба образца, поскольку расчетная зона разрушения находится далеко от точек приложения нагрузки [6]. Еще одним преимуществом этого метода является то, что для продольного изгиба требуется нагрузка, примерно в 50 раз меньшая, чем для растяжения/ сжатия образца такого же диаметра [7]. Для проведения исследований было разрабо- тано устройство для испытаний на продольный изгиб стержней при шарнирном закреплении об- разцов (рис. 1, а ). Испытания проводили на уни- версальной испытательной машине UTS-20K с термокриокамерой при температуре 20 и минус 60 °С со скоростью движения активного захвата 5 мм/мин. Образцынагружалидо разрушения с одновре- менной записью в компьютер значений текущей нагрузки, времени и сближения концов стержня. Типичная диаграмма нагружения стержня при- ведена на рис. 1, б . Обработка массива данных проводилась по выражениям (1), (2) и (3), кото- рые были получены в работе [7]: 3 2 3 4 2 2 3 32 1 ( 0,2519 0,0773 0,0788 ) 2 (0,125 0,0152 0,0083 ) ; (1 0,5038 0,2318 0,3151 ) PL d σ ≈ × π δ+ δ + δ + δ − δ− δ × π + δ+ δ + δ (1) а б в Рис. 1. Схема установки ( а ): 1 – образец; 2 – шарнирные опоры; типичная диаграмма нагружения ( б ) и типичная диаграмма деформирования ( в ) стеклопластикового стержня при нагружении методом продольного изгиба