Исследование термопластичных материалов, армированными короткими высокопрочными волокнами.

«Экспериментально-аналитическое исследование поведения свервязких многофазных анизотропных сред, содержащих короткие высокопрочные волокна, с целью создания новых материалов и технологий производства сверхлегких конструкций аэрокосмического назначения»


Термопластичные композиционные материалы, армированные короткими высокопрочными волокнами обладают высокой удельной прочностью. Поэтому, в силу высоких механических характеристик, из таких материалов возможно изготовление широкой номенклатуры изделий ответственных высоконагруженных элементов авиационных конструкций
Наиболее высокими механическими характеристиками обладает композиционный материал на основе коротких углеродных волокон в полиэфирэфиркетоновой матрице (РЕЕК/СF). Такой материал обладает высоким модулем продольной упругости и в то же время большим пределом прочности.
            Образцы изготавливаются методом инжекционного литья из пластины в соответствии со стандартом ISO-527-2-2012 с учётом габаритов пластины-заготовки и расположения образцов на пластине.
На рисунке 1 представлен пример литья пластины до проведения испытаний. Общий вид образцов после испытаний для каждого режима литья на испытательной машине показан на рисунке 2. В процессе испытания каждого образца велась автоматическая запись усилий, перемещений штока гидроцилиндра, деформаций образца вдоль и поперёк оси нагружения.

Моделирование инжекционного литья пластины проводится в программном комплексе Moldex 3D. Программный продукт Moldex 3D предназначен для моделирования гидравлических процессов литья под давлением термопластичных материалов, армированных короткими волокнами. Особенностью отливаемых материалов является их высокая и переменная вязкость, зависящая от скорости литья. Кроме того, Moldex 3D позволяет определять ориентацию коротких волокон внутри материала в процессе его литья и после полимеризации.

Результатом моделирования процесса литья пластины является файл с информацией о расчётной сетке и информацией об ориентации волокон, которые во многом определяют механические характеристики полученного изделия.
Определение проектировочных переменных многоуровневой модели короткоармированного композиционного материала проводилось путем обработки результатов испытаний с использованием реверс-инжиниринга.
Реверс-инжиниринг – итерационный процесс оптимизации, целью которого является поиск оптимальных значений, так называемых проектировочных переменных, то есть переменных, определяющих константы выбранного закона деформирования материала.

В ходе выполнения работ разработана технология изготовления литья плоских изделий из термопластичного композиционного материала, армированного короткими высокопрочными волокнами. Определены оптимальные параметры технологического процесса литья из PEEK 90HMF20 и разработана экспериментально-аналитическая методика определения оптимальных параметров литья короткоармированных термопластов.
Разработана и изготовлена оснастка для литья пластин из композиционного термопластичного материала.
Проведены обширные испытания материала PEEK 90HMF20, изготовленного по оптимальной технологии литья, в соответствии с требованиями международных стандартов. Для этого изготовлены более 20 пластин-заготовок из термопластичного композиционного материала, армированного короткими высокопрочными волокнами. Образцы для испытаний получены из пластин-заготовок методом гидроабразивной резки.
Разработана методика создания многоуровневых моделей анизотропных короткоармированных термопластичных материалов, позволяющих прогнозировать поведение конструкций из этих материалов при их статическом нагружении.
Создана многоуровневая модель материала PEEK 90HMF20 на основе обработки результатов испытаний более чем 100 образцов на различные виды нагружения, с учетом различной ориентации вырезки образцов относительно направления литья пластины-заготовки.

Видео

Новости университета

26.05.2018

Праздник улицы Лукачёва объединил студентов и жителей города

25.05.2018

Состоялось заседание ученого совета

24.05.2018

Самарский университет представляет инновационные разработки на ПМЭФ-2018

24.05.2018

Как совместить карьеру в IT и учебу в вузе: опыт выпускников Самарского университета

23.05.2018

Представители Саксонии-Ангальт высоко оценили перспективы сотрудничества с Самарским университетом

21.05.2018

Ученые Самарского университета запатентовали беспилотник "Фотон 601"

21.05.2018

Платформу на базе "Аист-2Д" презентуют потенциальным иностранным заказчикам

21.05.2018

Самарский университет посетил Иван Бортник

15.05.2018

Университет вошел в состав консорциума, победившего в конкурсе по сквозной технологии "большие данные" НТИ

14.05.2018

Ученые Самарского университета создали "летающий" газохроматограф

11.05.2018

Ученые расшифровали механизм химической реакции, необходимой для развития экологически чистых технологий горения

11.05.2018

Губернские премии получили восемь ученых Самарского университета

11.05.2018

Центры притяжения талантов

10.05.2018

Герой России Олег Артемьев поздравил коллектив Самарского университета с борта МКС с Днем Победы

10.05.2018

Самарский университет вырос в рейтинге THE более чем на 100 позиций