Материал: Основы создания полимерных композитов

In KQ

Рис. 31. Температурно-временная зависимость вязкости разрушения компо­ зита ППМ-15 + СХ в дистиллированной воде притрех уровнях нагружения:

InKQ

Рис. 32. Температурно-временная зависимость вязкости разрушения компо­ зита ПН-15+УТМ-8 в дистиллированной воде

при трех уровнях нагружения:

Рнравно: 0 PQ (1 - 273 К, 4-323 К, 7-353 К), 0,15 PQ (2-213 К, 5 - 323 К,

8 - 353 К), 0,30 PQ(J_ 273 К, 6- 323 К, 9- 353 К)

256

С учетом временного фактора, в течение которого композит подвергается одновременному воздействию дистиллированной воды, высокой температуры и нагрузки, оптимальным (из рассмотренных здесь материалов) для данных эксплуатационных условий является стеклопластик ПН-15+ЛВВ-СП. Кроме него, высокой стойкостью к воздействию эксплуатационных факторов при 293 - 323 К обладает композит ПН-15+УТМ-8, при 323 - 352 К - композит ПН-15+МБ, а при 353 К - композит ПН-15+ лавсан.

Выбор оптимальной структуры материала практически невозмо­ жен без анализа поведения различных стеклопластиковых компози­ ций в реальных эксплуатационных условиях. Представленные выше подходы оценки степени воздействия эксплуатационных факторов на параметры трещиностойкости композиционных материалов требуют сравнительно длительного периода времени, что, естественно, растя­ гивает сроки ввода промышленных установок и изделий на основе стеклопластиков в эксплуатацию. Поэтому разработка экспресс-ме­ тода оценки трещиностойкости композиционных материалов весьма актуальна.

Ускоренные методы оценки трещиностойкости композиционных материалов в условиях воздействия эксплуатационных факторов с позиций механики разрушения проводились по методике, разрабо­ танной на основании "Методических рекомендаций по ускоренной оценке работоспособности КССП и ТП" [121]. Форма и размер об­ разцов соответствовали форме и размеру образцов, описанных в ме­ тодике экспериментальной оценки K Q и K Q стеклопластика (см. гл. 2) В качестве агрессивной среды использовали дистиллированную воду. Образцы подвергались малоцикловому усталостному нагружению. Максимальная температура цикла составляла 0,25 К при коэффици­ енте асимметрии, равном нулю, частота нагружения образцов - 14 циклов в минуту, а продолжительность циклического нагружения об­ разцов - по 12 ч в сутки. Определение значений остаточной трещи­ ностойкости проводилось при заданном числе циклов нагружения по методике, описанной в гл. 2.

Результаты исследования вязкости разрушения композиционных материалов после циклического нагружения представлены в табл. 11.

Статистическая оценка представленных результатов показала, что процесс изменения трещиностойкости исследованных материалов имеет тот же характер, что и при статических испытаниях. Зависи­ мость значений KQ от параметра N композиционных материалов имеет вид:

где N - число циклов нагружения образца.

257

Таблица 11

Показатели вязкости разрушения композиционных материалов после циклического нагружения в дистиллированной воде

258

Одинаковый характер процесса изменения трещиностойкости материалов дает возможность установить взаимосвязь результатов длительных статических и усталостных испытаний, связывая урав­ нения (4.54) и (4.58). Прологарифмируем эти выражения:

nr\.KQXi-\x\.KQXb BxXt,

[\nK QJ(N =ln K Q U - B xXN

Пусть при статических испытаниях композиционного материала в течение Т времени при определенных значениях температуры и PJPQ получено значение трещиностойкости KQX* Тогда

Уравнение (4.54) примет вид:

259

Таблица 12

Количество циклов при усталостных испытаниях композиционных материалов в дистиллированной воде, соответствующее 12-месячным статическим испытаниям

При KQX, - KQXNсоотношений (4.58) и (4.60) получаем:

260