Силовые элементы БФ. Структура силовых элементов, страница 9

Рис. 6.10 Усталостные свойства материалов

Рис. 6.11 Диаграммы растяжения металлов и КМ

Таблица 6.1 Средние значения характеристик конструкционных материалов

6.4.2.4  Типы КМ для БФ и их свойства

В конструкции БФ наибольшее применение нашли полимерные КМ. Рассмотрим некоторые из них.

Полимерные композиционные материалы. Композиционные материалы, у которых в качестве волокнистого армирующего наполнителя применяются связующие на основе синтетических смол, называются полимерными (ПКМ). По типу армирующих волокон различают следующие ПКМ:

-        стеклопластики, армирующим материалом для которых служат стеклянные волокна, а также полученные их технологической переработкой жгуты, ленты, ткани, трикотаж и другие полуфабрикаты;

-         угле- и графитопластики, армированные волокнами углерода, графита, а также жгутами, лентами и тканями из этих волокон;

-         боропластики, армированные волокнами и лентами из бора;

-         органопластики, для армирования которых используются специальные органические волокна, а также ткань из этих волокон;

-        комбинированные КМ, которые армируются несколькими типами волокон или лент на их основе.

Ниже приведены физико-механические характеристики ряда КМ с указанием на область их применения.

Стеклопластики. Стеклянные волокна успешно использовались в космической технике уже довольно давно. С инженерной точки зрения стекло представляет интерес из-за своей низкой себестоимости, достаточно высокой удельной прочности, однородности, высокого сопротивления удару, отличной химической и теплостойкости, а также благодаря своей технологичности. Отличные изоляционные качества стекла позволили использовать его для термической изоляции конструкции. Хорошие диэлектрические свойства позволили использовать стекло в обтекателях антенн радиолокаторов.

Отрицательная характеристика стекла - относительно низкий модуль упругости. Поскольку большинство конструкций в космической технике работают на предельных режимах по жесткости, то это является существенным недостатком. Кроме того, недостаточный модуль упругости стекла приводит к чрезмерным напряжениям в полимерных матрицах. По этой причине происходит растрескивание при растяжении, ведущее к снижению усталостной прочности. Несмотря на то, что стекло относительно технологично в изготовлении, в процессе механической обработки происходит большой износ инструмента из-за высокой твердости волокон.

Пластик стекловолокнистый М-5-7ЛДП. Композиция М-5-7ЛДП на основе фенолформальдегидного связующего, стеклоткани и других добавок применяется для изготовления намоткой и прессованием деталей и узлов, работающих кратковременно в условиях высоких температур. Его основные характеристики:

r=1400…1700 кг/м³;

l=(4,07…4,76)×10^-3 кВт/(м×град);

a=(5,18-5,7)×10^-6 1/град.