Определение характеристик компонентов композитных материалов, предназначенных для производства деталей сельскохозяйственной техники

Введение. До настоящего времени использованию композитных материалов в производстве деталей сельскохозяйственной техники не уделялось должного внимания, т. к. было достаточно трудно предсказать их поведение при воздействии определенного рода нагрузок. Однако в связи с открытием и производством новых видов материалов научный и прикладной интерес к композитам растет. Цель исследования - изучение свойств компонентов композитных материалов для их использования при производстве деталей сельскохозяйственной техники. В частности, ставилась задача оказать содействие производителям в доступе к новым технологиям, продемонстрировать возможность локализации производства композитных материалов. Исследованные композиты могут применяться при выпуске труб и рабочих органов рыхлителей. Материалы и методы. В работе рассмотрены компоненты, доступные на внутреннем рынке. В качестве материала выбрано стекловолокно, а в качестве связующего состава - полиэстер. Кроме того, для каждого вида материала были проведены исследования по определению значений модуля упругости и плотности при растяжении, изгибе и сдвиге, а также на устойчивость к растяжению при этих видах деформации. Результаты исследования. Результаты экспериментов позволяют утверждать, что по физико-механическим свойствам стекловолокно является наилучшим из рассмотренных материалов (стекловолокно, карбон и слоистый карбон). Значение плотности материала, полученного экспериментально, составило 1183 кг/м³. Экспериментальное значение модуля упругости при растяжении - Е = 1585 МПа. Опыты по определению физико-механических характеристик связующего компонента показали, что на 85 % соответствует эталону полиэстер, и это наилучший результат. Обсуждение и заключения. Рассматривались механические свойства композитного материала, изготовленного в виде пакета слоев стекловолокна и связующего вещества - демпфирующего полиэстера. При этом сравнивались значения практических и теоретических результатов. В итоге опыт на статическое растяжение материала дал экспериментальное значение модуля упругости E_cm = 4836 МПа, модуль упругости на растяжение - Е_c = 1530 МПа. Это отличается от значения, приведенного для стекловолокна методом нарезки и случайного смешивания ( Е_c = 3200 МПа).

волокна, полиэстер, композитные материалы, механические характеристики композитных материалов, fibers, polyester, composite materials, mechanical properties of composite materials

1. Meraghnia, F. Implementation of a constitutive micromechanical model for damage analysis in glass mat reinforced composite structures / F. Meraghnia, F. Desrumauxb, M.-L. Benzeggaghb // Composites Science and Technology. - 2002. - № 62 - P. 2087-2097.

2. Lee, N.-J. The effect of fiber-content gradient on the mechanical properties of glass-fiber-mat/polypropylene composites / N.-J. Lee, J. Jang // Composites Science and Technology. - 2000. - № 60. - P. 209-217.

3. The influence of fiber treatment on the performance of coir-polyester composites / J. Rout [et al.] // Composites Science and Technology. - 2001. - № 61. - P. 1303-1310.

4. Smith, C.-S. Design of marine structures in composite materials / C.-S. Smith // London : Elsevier, 1990. - 389 p.

5. Corum, J.-M. Low-energy impact effects on candidate automotive structural composites / J.-M. Corum, R.-L. Battiste, M.-B. Ruggles-Wrenn // Composites Science and Technology. - 2003. -№ 63. - P. 755-769.

6. Антибас, И.-Р. Влияние формы гофрированного картона на амортизирующие свойства упаковки / И. Р. Антибас, С. А. Партко, А. Н. Сиротенко // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2016. - Т. 16, № 1 (84). - С. 36-42.

7. Kharmanda, G. System reliability-based design optimization using optimum safetyfactor with application to multifailure fatigue analysis / G. Kharmanda, I.-R. Antypas // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. статей 10-й Междунар. юбилейной науч.-практ. конф. в рамках 20-й Междунар. агропром. выставки «Интерагромаш-2017». - Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 2017. - С. 177-179.

8. Антибас, И.-Р. Изготовление теплоизоляционного материала и изучение его теплофизических и механических свойств / И.-Р. Антибас А. Г. Дьяченко // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. статей 10-й Междунар. юбилейной науч.-практ. конф. в рамках 20-й Междунар. агропром. выставки «Интерагромаш-2017». - Ростов-на-Дону, 2017. - С. 182-183.

9. Антибас, И.-Р. Влияние содержания древесного дисперсного наполнителя на долговечность композиционных материалов / И.-Р. Антибас А.-Г. Дьяченко // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2017. - Т. 17, № 1 (88). - С. 67-74.

10. Kharmanda, G. Integration of reliability and optimization concepts into composite yarns / G. Kharmanda, I. R. Antypas // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. статей 10-й Междунар. юбилейной науч.-практ. конф. в рамках 20-й Междунар. агропром. выставки «Интерагромаш-2017». - Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 2017. - С. 174-176.