Испытания на растяжение кольцевых образцов диаметром 150, ши-
риной 20 и толщиной 1,2 мм, намотанных однонаправленной лентой
стеклопрепрега ЛБСЭ-180, показали, что цельные образцы разруши-
лись при
σ
вк
= 720
МПа, образцы с двумя проколотыми отверстиями
(
d
и
= 3
мм) — при
σ
к.прк
= 564
МПа, а образцы с двумя просвер-
ленными отверстиями — при
σ
к.св
= 393
МПа. Увеличение прочности
образцов с проколотыми отверстиями по сравнению с просверленны-
ми образцами составило 43,5%. При этом коэффициент интенсивно-
сти напряжений для кольцевых образцов с просверленными отверсти-
ями оказался равным 1,83, а его графическое значение (см. рис. 8) —
равным 1,72, т.е. на 6,0% больше.
Свойства материала кольцевых образцов в состоянии переработки
были:
σ
вк.н
= 676
МПа;
E
к.н
= 36
ГПа;
ε
р.н
= 1
,
174
%;
ϑ
в
= 0
,
625
;
T
в.н
= 57
,
6
мг/м;
ρ
в
= 2
,
58
г/см
3
. При этом расчетные предельные
параметры следующие:
d
m
= 10
,
9
мм и
θ
m
= 12
,
3
◦
. Значения
ε
и
,
Δ
ϑ
и
,
θ
и
и
N
и
определены на основе уравнений (23) для угла наклона нити
к оси
OX
:
θ
x
=
αx
0
,
5
.
Расчетный коэффициент интенсивности напряжений проколотых
отверстий диаметром 3 мм по уравнению (22) получился равным 1,33,
а по результатам экспериментов — 1,28, т.е. на 3,8% меньше расчет-
ного.
В заключение отметим, что формование отверстий в свеженамо-
танных стеклопластиковых оболочках методом прокалывания прово-
дилось при движении индентора в зависимости от толщины пакета со
скоростью
15
. . .
25
мм/мин. Все экспериментальные данные изменен-
ной структуры исходного материала вдоль стрелок раскола получены
при данных скоростях внедрения индентора.
Кроме того, для намотанных стеклопластиковых оболочек предель-
ные значения диаметров отверстий, получаемых методом прокалыва-
ния без разрушения нитей и в зависимости от степени их натяжения
при намотке, лежат в пределах
18
. . .
20
мм, что соответствует области
практических размеров диаметров заклепок, винтов, болтов, которые
используются при механических соединениях композитных деталей.
Таким образом, отверстия, получаемые методом прокалывания в
композитных конструкциях, обеспечивают более высокий уровень до-
пустимых напряжений при растяжении по сравнению с просверлен-
ными отверстиями и увеличивают прочность на смятие стенки отфор-
мованного отверстия крепежным элементом. Приведенная методика
определения измененной структуры материала и коэффициента ин-
тенсивности напряжений в районе проколотых отверстий может быть
использована при проектировании механических соединений изделий
из композиционных материалов с помощью металлических крепеж-
ных элементов.
46 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2007. № 3
