Презентация на тему: МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ
Основы композитных технологий. Свойства композитов
Композитные материалы с металлической матрицей
Композитные материалы с неметаллической матрицей
Волокнистые композитные материалы
Дисперсно-упрочненные композитные материалы
Стеклопластики
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ
Органопластики
Основные виды композитных технологий
Основы композитных технологии
Классификация технологий получения композитных деталей
6. Классификация по технологии
Намотка
Изготовление армированных баллонов
Метод RTM (Resin Transfer Moulding )
Инжекционное формование
Контактное формование
Напыление
Прессование
3.1.1. Композитные технологии вакуумной инфузии
Автоклавное формование
Экструзия
Пултрузия
Плетение
Технология SMC
Другие методы изготовления композитных деталей
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ
3.1.2. Биомеханические принципы проектирования узлов крепления композитных деталей
3.2.1. Траектории волокон, обтекающих отверстия
Алгоритмы построения траекторий
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ
Нагружение пластины через отверстие
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ НА ПРОЧНОСТЬ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИТОВ
Граничные условия
Результаты конечно-элементных расчетов
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ
Компьютерное моделирование и изготовление био -подобных соединений композитных деталей с криволинейными траекториями укладки волокон
З.1.3. Аддитивные технологии создания узлов крепления композитных деталей с использованием криволинейных траекторий укладки волокон
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ
Критерий разрушения Хашина и новые свойства материала после деградации
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ
1/46
Средняя оценка: 4.3/5 (всего оценок: 95)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (21489 Кб)
1

Первый слайд презентации: МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Динамика, прочность машин и сопротивление материалов»

Тема 3. Основные технологии композитов. Лекция 3. Технологии намотки, выкладки, пултрузии, экструзии Дисциплина «Механика композитов» Лектор: д.т.н., профессор Полилов А.Н. Москва, 2021

Изображение слайда
2

Слайд 2: Основы композитных технологий. Свойства композитов

Композитный материал – конструкционный (металлический или неметаллический) материал, в котором имеются усиливающие его элементы в виде нитей, волокон, частиц или хлопьев более прочного материала.

Изображение слайда
3

Слайд 3: Композитные материалы с металлической матрицей

Такие композитные материалы (МКМ) состоят из металлической матрицы (чаще Al, Mg, Ni и их сплавы), упрочненной высокопрочными волокнами (волокнистые материалы) или тонкодисперсными тугоплавкими частицами, не растворяющимися в основном металле (дисперсно-упрочненные материалы ).

Изображение слайда
4

Слайд 4: Композитные материалы с неметаллической матрицей

В качестве неметаллических матриц используют полимерные, углеродные и керамические материалы. Из полимерных матриц наибольшее распространение получили эпоксидная, фенолформальдегидная и полиамидная смолы. Углеродные матрицы, коксованные или пироуглеродные, которые получают из синтетических полимеров, подвергнутых пиролизу.

Изображение слайда
5

Слайд 5: Волокнистые композитные материалы

КМ с волокнистым наполнителем (арматурой) по механизму армирующего действия делят на дискретно армированные, в которых отношение длины волокна к диаметру l / d  10  10³, и на КМ с непрерывным волокном, в которых l / d  ∞. Дискретные волокна, как правило, располагаются в матрице хаотично. Диаметр волокон - от долей до сотен микрометров. Чем больше отношение длины к диаметру волокна, тем выше степень упрочнения.

Изображение слайда
6

Слайд 6: Дисперсно-упрочненные композитные материалы

В отличие от волокнистых композитных материалов в дисперсно-упрочненных композитах матрица является основным элементом, несущим нагрузку, а дисперсные частицы тормозят движение в ней дислокаций или микротрещин.

Изображение слайда
7

Слайд 7: Стеклопластики

Стекловолокниты – это композиция, состоящая из синтетической смолы, являющейся связующим, и стекловолокнистого наполнителя. В качестве наполнителя применяют непрерывное или короткое стекловолокно.

Изображение слайда
8

Слайд 8

Карбоволокниты (углепластики) представляют собой композиции, состоящие из полимерного связующего (матрицы) и упрочнителей в виде углеродных волокон ( карбоволокон ). Бороволокниты представляют собой композиции из полимерного связующего и упрочнителя – борных волокон. Ячеистая микроструктура борных волокон обеспечивает высокую прочность при сдвиге на границе раздела с матрицей.

Изображение слайда
9

Слайд 9: Органопластики

Органоволокниты представляют собой композиционные материалы, состоящие из полимерного связующего и упрочнителей (наполнителей) в виде синтетических волокон. Такие материалы обладают малой плотностью (удельным весом), сравнительно высокими удельной прочностью и жесткостью, стабильны при действии знакопеременных нагрузок и резкой смене температуры.

Изображение слайда
10

Слайд 10: Основные виды композитных технологий

Изображение слайда
11

Слайд 11: Основы композитных технологии

1.Изготовление волокон и их свойства. -Стеклянные волокна ( фильерные ) -Пековые волокна Технология – полимер + композит: 1.Вид полуфабрикатов 2. Как подается полуфабрикат в рабочую зону 3. Что формует изделие 4. Что создает усилие (атмосферное давление или газ)(ротационное формование: раскручивание) 5. Как задается температура 6. Как меняется усилие во времени P(t) 7. Как меняется температура во времени T(t) Важнейшим технологическим методом изготовления композиционных материалов является : пропитка армирующих волокон матричным материалом.

Изображение слайда
12

Слайд 12: Классификация технологий получения композитных деталей

Что служит полуфабрикатом? Как полуфабрикат подается в рабочую зону? Что формует изделие? Как создается усилие и как оно изменяется во времени? Как создается температура и как она изменяется во времени?

Изображение слайда
13

Слайд 13: 6. Классификация по технологии

• намотка ; • выкладка ; • прессование ; • контактное формование; • вакуумная инфузия ; • автоклавное формование; • пултрузия ( ролтрузия, пулформинг ); • экструзия ; • плетение. Адд-техн.

Изображение слайда
14

Слайд 14: Намотка

Одним из самых известных и многообещающих методов формования изделий из стеклопластика выступает метод намотки волокном, за счет того, что он создает требуемую структуру наполнителя в фабрикатах в зависимости от их формы и особенностей эксплуатации.

Изображение слайда
15

Слайд 15: Изготовление армированных баллонов

Сущность метода намотки заключается в намотке волокон 1, пропитанных связующим, на вращающуюся оправку 4. Для того чтобы обеспечить определенную ориентацию жгута волокон на поверхность оправки, скорость перемещения раскладчика наполнителя (в данном случае роль раскладчика выполняют отжимные валики 3 в ванне 2) согласуется со скоростью вращения оправки 4.

Изображение слайда
16

Слайд 16: Метод RTM (Resin Transfer Moulding )

Метод RTM основывается на пропитке и формовании композитов под давлением, в процессе которого связующее вещество переходит в закрытую матрицу, в которой уже содержится наполнители или преформы.

Изображение слайда
17

Слайд 17: Инжекционное формование

Изображение слайда
18

Слайд 18: Контактное формование

Во время такого метода используются заранее подготовленные наполнители. Благодаря такому методу гарантируется высокая однородность продукции на прочность, и контролируются показатели. Однако качество получаемого изделия зависит в высокой степени от мастерства и опыта рабочих.

Изображение слайда
19

Слайд 19: Напыление

Метод напыления имеет множество достоинств по сравнению с контактным формованием, даже несмотря на то, что предстоят определенные затраты на покупку оборудования для этого метода.

Изображение слайда
20

Слайд 20: Прессование

Процесс прессования состоит в непосредственном придании нужной формы изделию под воздействием высокого давления, которое образуется в пресс-форме при температуре быстрого затвердения материала.

Изображение слайда
21

Слайд 21: 3.1.1. Композитные технологии вакуумной инфузии

Автоклавное формование

Изображение слайда
22

Слайд 22: Автоклавное формование

Изображение слайда
23

Слайд 23: Экструзия

Т ехнологический процесс получения изделий путем продавливания расплава материала через формующее отверстие.

Изображение слайда
24

Слайд 24: Пултрузия

Непрерывный процесс изготовления профилей методом протяжки стекломатериалов, пропитанных термореактивной смолой через нагретую фильеру. В формообразующей фильере выполняется термореактивный процесс полимеризации смол, что на выходе дает нам полностью сформированный профиль заданной конфигурации и размеров сечения.

Изображение слайда
25

Слайд 25: Плетение

Наполнитель – тонкие и длинные сплетенные графитные нити с резиной. В каждом слое нити ориентированы под своим углом. Скрепляется вся эта конструкция эпоксидными смолами.

Изображение слайда
26

Слайд 26: Технология SMC

SMC-технология стала одной из самых востребованных разработок.

Изображение слайда
27

Слайд 27: Другие методы изготовления композитных деталей

Формование с помощью вспененного слоя; Термокомпрессионное формование; Литье наполненных термопластов под давлением; Штампование наполненных термопластов.

Изображение слайда
28

Слайд 28: МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Динамика, прочность машин и сопротивление материалов»

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3.2 ПО ЛЕКЦИИ № 3 Аддитивные технологии трехмерной печати Дисциплина «Технологическая механика композитов» Лектор: д.т.н., профессор Полилов А.Н. Москва, 2021

Изображение слайда
29

Слайд 29: 3.1.2. Биомеханические принципы проектирования узлов крепления композитных деталей

Анализ традиционных мест крепления Т ри основных типа применяемых в технологической практике соединений: 1. через отверстия: заклепочные, болтовые; 2. по поверхности: клеевые; 3. через закладные детали.

Изображение слайда
30

Слайд 30: 3.2.1. Траектории волокон, обтекающих отверстия

Структура древесины сосны в зоне сучка Связь равнонапряженности с исчезновением касательных напряжений

Изображение слайда
31

Слайд 31: Алгоритмы построения траекторий

Растяжение пластины с отверстием Схема построения траекторий наибольших главных напряжений в полярной системе координат r-θ : βi – углы наклона траектории

Изображение слайда
32

Слайд 32

Определение угла β i рациональной ориентации волокна в точке Е элемента ABCD с номером i в зависимости от углов ориентации β ik в узлах с номером k Равнонапряженная структура укладки волокон вдоль траекторий наибольших главных напряжений вблизи отверстий и выточек в растягиваемой пластине

Изображение слайда
33

Слайд 33: Нагружение пластины через отверстие

Траектории волокон около отверстия, нагруженного через заклепку (a); рассчитанное поле распределения объемной доли волокон (b)

Изображение слайда
34

Слайд 34: ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ НА ПРОЧНОСТЬ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИТОВ

Изображение слайда
35

Слайд 35: Граничные условия

Изображение слайда
36

Слайд 36: Результаты конечно-элементных расчетов

Изображение слайда
37

Слайд 37

Изображение слайда
38

Слайд 38

Изображение слайда
39

Слайд 39: Компьютерное моделирование и изготовление био -подобных соединений композитных деталей с криволинейными траекториями укладки волокон

Сосновый сучок «обтекаемый» древесными волокнами Диаграммы «нагрузка-перемещение» для плоских образцов разных типов: 1 – гладкий, 2 – с высверленным отверстием, 3 – с волокнами, «обтекающими» отверстие

Изображение слайда
40

Слайд 40: З.1.3. Аддитивные технологии создания узлов крепления композитных деталей с использованием криволинейных траекторий укладки волокон

Проектирование оптимальных траекторий волокон и моделирование процессов разрушения композитов с криволинейной укладкой волокон Размеры пластины (а), криволинейные траектории волокон (b), распределение объемной доли волокон (c) и ориентации волокон (d)

Изображение слайда
41

Слайд 41

Поля распределений напряжений: вдоль волокон (а), поперёк волокон (b) и касательных (c) для анализируемой пластины. Зависимости эффективного коэффициента концентрации напряжений (d) от координат

Изображение слайда
42

Слайд 42

Распределение разрушения волокон и матрицы при различных нагрузках в пластине: (a) ∆ = 0,676 мм, (b) ∆ = 0,782 мм, (c) ∆ = 0,883 мм, (d) ∆ = 0,918 мм

Изображение слайда
43

Слайд 43: Критерий разрушения Хашина и новые свойства материала после деградации

Изображение слайда
44

Слайд 44

Кривые «напряжение-перемещение» для композитных структур

Изображение слайда
45

Слайд 45

Отношение несущей способности (максимальной нагрузки) образцов с отверстиями, выполненными по различным технологиям: программном комплексе ANSYS примерно 3,1 раза, а при анализе результатов, полученных после испытаний в 2,5 раза.

Изображение слайда
46

Последний слайд презентации: МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Изображение слайда