Рис. 5. Область существования реше-
ний ТКЛР гибридного углепласти-
ка на примере углеродных волокон
AS-4 и YS-90A (
V
в
= 60
%) и эпок-
сидного связующего
Другим способом управления
терморазмеростабильностью явля-
ется использование гибридных
ПКМ на основе углеродных на-
полнителей из первой и второй
групп [7]. В этом случае область
существования возможных значе-
ний ТКЛР значительно расширяет-
ся: решения существуют не толь-
ко в областях, соответствующих
каждому материалу в отдельно-
сти, но и между этими областями
(рис. 5).
Термический коэффициент ли-
нейного расширения гибридного
материала, состоящего из тер-
моразмеростабильных блоков на
основе различных наполнителей
(
α
xi
=
α
yi
=
const
i
)
, определяется термоупругими свойствами ис-
пользуемых материалов и их относительной толщиной в пакете:
α
г
x
=
α
г
y
=
P
(
α
1
i
E
1
i
(1 +
ν
21
i
) +
α
2
i
E
2
i
(1 +
ν
12
i
))
δ
i
P
(
E
1
i
(1 +
ν
21
i
) +
E
2
i
(1 +
ν
12
i
))
δ
i
,
(7)
где
δ
i
— относительная толщина
i
-го материала в пакете (
P
δ
i
= 1)
.
Из условия обеспечения двухосной терморазмеростабильности ги-
бридного материала
α
г
x
=
α
г
y
= 0
рассчитываются относительные тол-
щины входящих углепластиков:
X
(
α
1
i
E
1
i
(1 +
ν
21
i
) +
α
2
i
E
2
i
(1 +
ν
12
i
))
δ
i
= 0
.
(8)
Так, например, гибридный материал на основе волокон двух типов
AS-4 и YS-90A будет двухосно-термонейтральным при использовании
терморазмеростабильных блоков указанных материалов с относитель-
ными толщинами в пакете 0,57 и 0,43 соответственно.
Таким образом, показана возможность создания углекомпозитно-
го материала с заданным значением ТКЛР, в том числе нулевым,
путем проектирования структурных параметров пластик. Получены
аналитические зависимости для выбора типа материала и структуры
армирования, обеспечивающих конструирование одно-, двухосно-
термонейтральных и термически изотропных структур. Приведены
примеры построения термически стабильных структур на основе
углепластиков с разными типами волокон, в том числе гибридных
углепластиков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ф о р м о с т а б и л ь н ы е и интеллектуальные конструкции из композици-
онных материалов / Г.А. Молодцов, В.Е. Биткин, В.Ф. Симонов, Ф.Ф. Урмансов.
– М.: Машиностроение, 2000.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2008. № 2 27
