Розрахунково-експериментальні дослідження механічних характеристик композитних матеріалів

Abstract

Дослідження та використання композитних матеріалів для наукових експериментів, інженерної діяльності, а також для промислових цілей значно розширилося, оскільки розвиток технологій виробництва композитних матеріалів дозволив створювати та досліджувати нові типи та види їх фізичних та хімічних властивостей, схем армування та довжини волокон, і т.д.. У даній роботі представлені результати розрахунково-експериментальних досліджень пружних та демпфуючих властивостей композитного матеріалу. Дослідження проводилися над зразками склопластику СТЕФ, розміри зразків яких складають 160 × 16 × 4 мм, вирізаних в трьох напрямках, в напрямку основи, утка та під кутом 45 градусів, по п'ять зразків на кожен напрямок. Для дослідження механічних властивостей отриманих консольних зразків, був використаний вібростенд. Дослідження демпфуючих властивостей виконано методом Оберста на основі експериментальних амплітудно-частотних характеристик консольних зразків. Визначення модулів Юнга зразків склопластику виконано динамічним методом, а для обчислень використовувалася теорія згинальних коливань стрижневих систем. Проведено порівняння отриманих експериментальних даних з результатами чисельних рішень, виконаних методом скінченних елементів. Побудовано геометричні та скінченноелементні моделі, визначено власні частоти та форми коливань зразків. Наведено амплітудно-частотні та фазо-частотні характеристики. Для зниження похибки за результатами експерименту була проведена статистична обробка. Обчислені значення математичного очікування та середньоквадратичне відхилення коефіцієнта механічних втрат. Оцінка похибки вимірювань зроблена з припущень про нормальність розподілу похибки.