стеклопластик

 

Сравнение физико-механических свойств эпоксидного композиционного материала производства фирмы ООО «Эволюшн Моторс» с различными металлическими материалами.

  В таблице 1 приведены физико-механические характеристики композиционного материала изготовленного ООО «Эволюшн Моторс». Испытания проводились лабораторией неметаллических материалов ОАО «НПП «Звезда».

Таблица 1.

Физико-механические характеристики композиционного материала изготовленного ООО «Эволюшн Моторс». 

Наименование показателя	Величина показателя	Метод измерения
Плотность материала, г/см3	1,72	ГОСТ 15139-69
Прочность при разрыве, МПа	277	ГОСТ 11262-80
Модуль упругости при растяжении, МПа	5,1*103	ГОСТ 9550-81
Разрушающее изгибающее напряжение, МПа	155	ГОСТ 4648-71
Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м2	172	ГОСТ 4647-80

 В таблице 2 приведены физико-механические характеристики различных металлических материалов из справочника авиационных материалов [1].

Таблица 2 Физико-механических показателей различных материалов.

Наименование показателя	Наименование материала
	Сталь 3	Сталь 45	Дуралюмин  Д16	Алюминиево-магниевый  сплав АМг6
1	2	3	4	5
Плотность материала, г/см3	7,8	7,8	2,8	2,6
Допускаемое напряжение при растяжении (статическая нагрузка), МПа	125	200	270	147
1	2	3	4	5
Модуль нормальной упругости, МПа	210*103	200*103	6,8*103	6,9*103
Допускаемое напряжение при изгибе (статическая нагрузка), МПа	140	240	270	147
Ударная вязкость, кДж/м2	784	882	230	392

 При указанных в таблице 2 значениях допускаемых напряжений в материале не происходит значительных деформаций, способных разрушить конструкцию. Значения в таблице 1 получены при разрушении материала, поэтому для корректного сравнения необходимо учитывать коэффициент запаса прочности. Если этот коэффициент равен 2 (нагрузки, возникающие в материале в 2 раза меньше, чем максимально возможные), то значения прочности и напряжения при изгибе необходимо уменьшить в 2 раза и полученные цифры сравнивать со значениями таблицы 2. Таким образом можно составить сравнительную таблицу.

Таблица 3 Сравнение физико-механических показателей различных материалов 

 

Показатель	Материал
	Ст 3	Ст 45	Д16	АМг6	Композит
Плотность материала, г/см3	7,8	7,8	2,8	2,6	1,72
Допускаемое напряжение при растяжении, МПа	125	200	270	147	138,5
Модуль нормальной упругости, МПа	210*103	200*103	6,8*103	6,9*103	5,1*103
Допускаемое напряжение при изгибе, МПа	140	240	270	147	77,5
Ударная вязкость, кДж/м2	784	882	230	392	172

 По величине допускаемого напряжения при растяжении композит близок к показателям стали 3 и алюминиевого сплава АМг6, при этом легче в 4,5 и 1,5 раза соответственно. Но чистое растяжение характерно для канатов, а для корпусных конструкций наиболее характерной нагрузкой является изгиб.При изгибе в любом сечении конструкции возникают одновременно растяжение и сжатие. Для пластичных материалов (алюминиевые, медные сплавы и пр.) допускаемое напряжение при обоих видах воздействий одинаково, поэтому допускаемые напряжение при изгибе и растяжении равны для этих материалов. По величине допускаемого напряжения при изгибе композит почти в 2 раза проигрывает стали 3 и сплаву АМг6. Если взять равнопрочные балки из этих трех материалов, то стальная балка будет тяжелее композитной в 2,5 раза, но композитная будет тяжелее, чем балка из АМг6 в 1,25 раза. Модуль упругости это величина характеризующая жесткость материала. Значение для композита близко к значениям для алюминиевых сплавов, но практически в 40 раз проигрывают сталям. Ударная вязкость характеризует устойчивость материала к воздействию ударной нагрузки, по сути, хрупкость материала. Ударная вязкость композита в 0,5 меньше, чем у Д16 и в 2 раза меньше чем у АМг6. Для сталей этот показатель гораздо больше. Таким образом, можно сказать, что в качестве конструкционного материала для судостроения представленный композит близок по своим характеристикам к алюминиевым конструкционным сплавам. По жесткости и сопротивлению удару композит значительно проигрывает сталям, но гораздо легче. 

 [1] – сведения из справочника в 9 томах «Авиационные материалы»,  изд. МАП. ВИАМ – 1975 г.