Определение модуля упругости образцов труб из углепластика Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Секция «Проектирование и производство летательньк аппаратов»

УДК 629.76/78.064:539.3

В. А. Минаков Научный руководитель - А. В. Лопатин ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Железногорск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ ОБРАЗЦОВ ТРУБ ИЗ УГЛЕПЛАСТИКА

Представлены результаты испытаний по определению модуля упругости образцов труб, изготовленных из углепластика КМУ-Ы463/5 и КМУ-Ы553/5.

В настоящее время в космической промышленности широко применяются конструкции, изготовленные из композитных материалов. Так и в обширной группировке космических аппаратов ОАО «ИСС», в качестве несущего каркаса планируется использовать углепластиковые стойки в силу их высоких удельных жесткостных характеристик. Для проведения испытаний были изготовлены трубы из углепластика КМУ-М46.Т/5 и КМУ-М55.Т/5 со схемой армирования [(8°±2о)+(90о±2°)] х п, где п - количество слоев, (8°±2°) - слой препрега ПУ - М461/5 (М551/5), (90°±2°) - слой стеклонити ЕС6 6,8х2 Ъ 100 ГОСТ 8325-93. Полимеризация труб проводилась по стандартам предприятия (154.ТУ139). Из труб изготовили испытательные образцы длиной 400 мм с алюминиевыми законцовками с обеих сторон (см. рисунок). Согласно требованиям, предъявляемым к свойствам трубы, модуль упругости Бтр должен быть не менее 2106 кгс/см2, жесткость (Б^-Р^) при минимальной площади поперечного сечения должна быть не менее 24,12-106 кгс. На каждый образец наклеили по 4 тен-зодатчика, как показано на рисунке, и измерили площадь поперечного сечения. Все образцы были испытаны на универсальной испытательной машине

ШБТКО№5598. Максимальное усилие сжатия N = 5 000 кгс, испытательная схема приведена на рисунке. Шаг изменения нагрузки с записью тензодат-чиков 0 %, 25 %, 50 %, 75 %, 100 %. Каждый образец был испытан 5 раз. Обозначения, материал, площадь поперечного сечения и результаты испытаний образцов труб представлены в таблице.

Анализ результатов испытаний, приведенных в таблице, показал, что:

- требованиям по жесткости удовлетворяют образцы № 1, 2 (16 слоев) и № 5, 6 (14 слоев);

- модуль упругости образцов труб, изготовленных по технологии с промежуточной предварительной полимеризацией выше, чем у аналогичных образцов труб, изготовленных без промежуточной полимеризации на 5-7 %;

- максимальная удельная жесткость получена для образца трубы № 6 из материала КМУ-М55.Т/5 с 14 слоями и с промежуточной предварительной полимеризацией через каждые 4 слоя.

На основании полученных результатов испытаний выпущена конструкторская документация на трубы для космических аппаратов с каркасом жесткости из угле-пластиковых стоек.

Образец Материал Промежуточная полимеризация Кол-во слоев Площадь сечения Модуль упругости Жесткость Удельная жесткость

Б, см2 Бсжат, кгс/см2 Бсжат, Р , кгс Б 4 сжат , кгс/см4 Б

№ 1 М461/5 есть 16 13,827 2,2-106 30,55^ 106 15,91104

№ 2 М461/5 нет 16 14,725 2,05^ 106 30,18^106 13,92^104

№ 3 М461/5 есть 12 9,53 2,105-106 20,06^10° 22,08^104

№ 4 М461/5 нет 12 10,27 1,92106 19,78-10" 18,69104

№ 5 М46.Т/5 есть 14 11,75 2,12^ 106 24,95-10" 18,04104

№ 6 М55.Т/5 есть 14 11,06 2,52^ 106 27,76-106 22,78^104

N

тттпттттЬт

Внешний вид образца, расположение тензодатчиков и испытательная схема

© Минаков В. А., 2014