- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Композитные материалы презентация
Содержание
- 1. Композитные материалы
- 2. Введение Композитные материалы – система, состоящая из
- 3. Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth
- 4. • Дисперсная фаза: -- Цель:
- 5. Структурная организация: вариации дизайна
- 6. Основной набор композитов Композит Частицы Волокна Структурные
- 7. • ККМ: Повышенная прочность Преимущества композитов
- 8. Композиции с частицами -I
- 9. Композиции с частицами -2 Цемент– гравий +
- 10. • Модуль эластичности композита, Ec:
- 11. Композиты с волокнами Волокна прочные сами по
- 12. Поведение волокна в матрице при напряжении:
- 13. • Критическая длина волокна (lC) для эффективного
- 14. Нагрузка на волокно при растяжении
- 15. Волоконные материалы Whiskers – тонкие отдельные кристаллы
- 16. Ориентированность волокон ориентированные протяженные Ориентированные Беспорядочные короткие
- 17. Поведение под нагрузкой
- 18. Прочность композита: продольная нагрузка Оценка прочности композита
- 19. Прочность композита: поперечная нагрузка При поперечной нагрузке
- 20. пример: Note: (for ease of conversion) 6870
- 21. • Оценка Ec и предела прочности для
- 22. • Выровненные протяженные волокна • Примеры:
- 23. • Изотропное, хаотичное 2D , волокна •
- 24. Прочность:
- 25. • Пачка связанных наполненных волокнами листов
- 26. Производство композитов Для наполнителя - частиц:
- 28. Открытое формование Нужна всего одна форма из
- 29. Корпус яхты ПРОПИТКА ПОД ДАВЛЕНИЕМ В ФОРМЕ ВАКУУМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
- 30. Вручную: Смола и волокно наносят вручную, воздух
- 31. Распылительное устройство подает смолу двумя пересекающимися
- 32. Режет и располагает фанеру или препрег под
- 33. Намотка нитей Ex: pressure tanks Continuous filaments
- 34. Характеристики продукта Из за натяжения –
- 35. Пултрузия Волокно пропитывается полимером, точно позиционируется,
- 36. Пултрузия Adapted from Fig. 16.13, Callister 7e.
- 37. Препреги Препрег – термин из индустрии композитов,
Слайд 2Введение
Композитные материалы – система, состоящая из двух и более макросоставляющих, отличающихся
Историю можно отсчитывать с начала 20 столетия. В 1940 г фибергласс был использован для укрепления эпоксидки.
Области применения:
Аэрокосмическяа область
Спорттовары
Автомобильная индустрия
Конструкционные материалы
Домашние товары
……
Слайд 3
Manufacturing, Engineering & Technology, Fifth Edition, by Serope Kalpakjian and Steven
ISBN 0-13-148965-8. © 2006 Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
Boeing 757-200
Figure 9.1 Application of advanced composite materials in Boeing 757-200 commercial aircraft. Source: Courtesy of Boeing Commercial Airplane Company.
Слайд 4• Дисперсная фаза:
-- Цель: улучшение свойств матрицы.
керамическая: повысить Kc
полимерная: повысить E, σy, предел прочн, сопротивл деформ.
-- Классификация: частицы, волокна, структурные
Reprinted from
D. Hull and T.W. Clyne, An Introduction to Composite Materials, 2nd ed., Cambridge University Press, New York, 1996, Fig. 3.6, p. 47.
Терминология и классификация
Слайд 6Основной набор композитов
Композит
Частицы
Волокна
Структурные
Крупные
Дисперсные
Протяженные
Короткие
Ламинаты
Сэндвич панели
Анизотропн.
Изотропн.
Слайд 9Композиции с частицами -2
Цемент– гравий + песок + цемент
Усиленный цемент – Усилен стальными волокнами
- увеличивает прочность – даже если матрица ломается
Напрягающий цемент- отверждают при напряжении.
- гораздо прочнее.
Слайд 10• Модуль эластичности композита, Ec:
-- два подхода.
• Также применимо
-- Электропроводность, σe: заменить E в уравнениях на σe.
-- Теплопроводность, k: заменить E в уравнениях на k.
Adapted from Fig. 16.3, Callister 7e. (Fig. 16.3 is from R.H. Krock, ASTM Proc, Vol. 63, 1963.)
Композиции с частицами -3
Слайд 11Композиты с волокнами
Волокна прочные сами по себе
Существенно упрочняют материал
Пример: фибергласс (стекловолокно)
Протяженные
Прочность от волокон
Полимер просто удерживает их вместе и защищает от окружающей среды
Слайд 13• Критическая длина волокна (lC) для эффективного упрочнения
• Пример: Для стекловолокна
образом реализовать свойства стекла.
Диаметр волокна
Сопротивление сдвигу на границе раздела фаз
Прочность при растяжении волокна
Композиты с волокнами
Слайд 15Волоконные материалы
Whiskers – тонкие отдельные кристаллы с большим отношением длины к
графит, SiN, SiC
Высокая кристалличность – самые прочные из известных
Очень дорогие
Fibers (волокна)
поликристалличные или аморфные
обычно полимерные или керамические
примеры: Al2O3 , Aramid, E-glass, Boron, UHMWPE
Wires
Metal – steel, Mo, W
Композиты с волокнами
Слайд 18Прочность композита: продольная нагрузка
Оценка прочности композита из длинных волокон в матрице
Продольная
σc = σmVm + σfVf но εc = εm = εf
E = σ/ε
Слайд 19Прочность композита: поперечная нагрузка
При поперечной нагрузке волокна несут меньше нагрузки и
σc = σm = σf = σ εc= εmVm + εfVf
Слайд 20пример:
Note: (for ease of conversion)
6870 N/m2 per psi!
UTS, SI Modulus, SI
57.9 MPa 3.8
2.4 GPa 399.9 GPa
(241.5 GPa)
(9.34 GPa)
Слайд 21• Оценка Ec и предела прочности для бесконечных волокон:
-- модуль эластичности в направлении волокон:
-- предел прочности в направлении волокон:
Фактор эффективности:
-- сонаправленные 1D: K = 1 (выровненные )
-- сонаправленные1D: K = 0 (выровненные )
-- хаотично 2D: K = 3/8 (2D изотропность)
-- хаотично 3D: K = 1/5 (3D изотропность)
(выровненные 1D)
Прочность композита
(TS)c = (TS)mVm + (TS)fVf
Ec = EmVm + KEfVf
Слайд 22• Выровненные протяженные волокна
• Примеры:
From W. Funk and E. Blank, “Creep
-- Метал: γ'(Ni3Al)-α(Mo)
эвтектическим отверждением.
Обзор композитов: волокна
Слайд 23• Изотропное, хаотичное 2D , волокна
• пример: Углерод-углерод
-- процесс:
отжиг 2500ºC.
-- использование:
дисковые тормоза,
части газовой турбины.
• другие варианты:
-- Изотропное, хаотичное 3D
-- Изотропное, 1D
Обзор композитов: волокна
Фактор эффективности:
-- хаос 2D: K = 3/8 (2D изотропность)
-- хаос 3D: K = 1/5 (3D изотропность)
Ec = EmVm + KEfVf
Слайд 25• Пачка связанных наполненных волокнами листов
-- последовательность в упаковке:
-- плюсы: сбалансировано, прочность
Композиты структурные
Слайд 26Производство композитов
Для наполнителя - частиц: спекание
для волокон: несколько
структурные:
Слайд 28Открытое формование
Нужна всего одна форма из любого материала (дерево, усиленный пластик,
Формование. Для улучшения качества изделия:
1. Можно использовать агенты для легкого извлечения из формы (силиконовая смазка, поливиниловый спирт, фтороуглерод, иногда пленка пластика).
2. Неусиленный поверхностный слой (гелькоут) может быть предварительно нанесен для лучшего качества поверхности.
Слайд 30Вручную: Смола и волокно наносят вручную, воздух выдавливают, если необходимо, наносят
Отвержение обычно при комнатной температуре, но может быть улучшено нагреванием.
Пустоты не более 1% обычно.
Вспененные части могут быть использованы для большей сложности деталей. Таким образом, практически все формы могут быть воспроизведены.
Процесс медленный (нанесение около 1 кг в час) и трудозатратный.
Качество в большой степени зависит от навыков оператора.
Используется для изготовления авиакомпонентов, лодок, частей машин, бассейнов и тд.
Слайд 31 Распылительное устройство подает смолу двумя пересекающимися потоками, куда добавляется порезанное
Роботизация приводит к высокой воспроизводимости и снижению трудозатрат.
Формование распылением
Слайд 32Режет и располагает фанеру или препрег под управлением компьютера,
без напряжений,
Возможны повторения (серийность).
В два раза дешевле, чем вручную.
Используется для изготовления авиакомпонентов, лодок, частей машин, бассейнов и тд.
Лентоукладочные машины
(Automated Lay-Up)
Слайд 33Намотка нитей
Ex: pressure tanks
Continuous filaments wound onto mandrel
Adapted from Fig. 16.15,
Слайд 34 Характеристики продукта
Из за натяжения – каждый объект производится отдельно, не
Нить (лента) либо предварительно покрыта полимером, либо протягивается через полимер.
До 3% пустот.
Высокая производительность (50 кг в час).
Применяется для: композитных труб, емкостей, сосудов под давлением.
Слайд 35Пултрузия
Волокно пропитывается полимером, точно позиционируется, преднагревается, и пропускается через нагретое
Можно формовать изделия малого диаметра.
Двумерные объекты типа твердых стержней, профилей, полых труб, подобно экструзии.’
Слайд 36Пултрузия
Adapted from Fig. 16.13, Callister 7e.
Производительность 1 м в минуту.
Применяется
Слайд 37Препреги
Препрег – термин из индустрии композитов, заготовка, укрепленная длинным волокном, предварительно
Поставляются в форме ленты, который осуществляет конечное формование и сшивку. Не нужно добавлять смолы.
Чаще всего используется в конструкционных работах.
