| Инд. авторы: | Анискович Е.В., Середин В.И. |
| Заглавие: | Определение характеристик механических свойств материалов металлокомпозитного ксенонового бака высокого давления |
| Библ. ссылка: | Анискович Е.В., Середин В.И. Определение характеристик механических свойств материалов металлокомпозитного ксенонового бака высокого давления // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. - 2015. - Т.16. - № 3. - С.554-559. - ISSN 1816-9724. |
| Внешние системы: | РИНЦ: 25109439; |
| Реферат: | rus: Представлены результаты определения прочностных характеристик механических свойств материалов металлокомпозитного ксенонового бака высокого давления путем проведения экспериментальных исследований на статическое растяжение образцов, вырезанных из титанового лейнера, и экспериментальных исследований на поперечный четырехточечный изгиб образцов из композитного материала, вырезанных из силовой композитной оболочки бака. На основании проведенных экспериментальных исследований сделаны расчетные обоснования для оценки дополнительных характеристик механических свойств материалов. Для исследования титанового сплава тонкостенной сварной емкости и композитного материала силовой оболочки были вырезаны плоские образцы на растяжение. Образцы вырезались вдоль и поперек проката металла бака. В процессе испытаний на растяжение проводилась автоматическая запись диаграммы деформирования с координатами «нагрузка-перемещение». Для экспериментального исследования композитного материала силовой композитной оболочки бака были вырезаны образцы из двух зон: из верхней части бака вблизи фланца и из области вблизи экватора средней части бака. Образцы из верхней части характеризовались углом намотки лент -30°...+30°, образцы с экватора - углом -12°…+12°. В процессе испытаний на поперечный четырехточечный изгиб прикладывалась ступенчатая нагрузка на образец с измерением соответствующего значения перемещения. По результатам испытаний образцов из титанового сплава получены значения предела текучести, предела прочности и относительного сужения материала после разрыва. На основании этих данных расчетным путем получены значения разрушающей деформации и коэффициента деформационного упрочнения металла титанового сплава. По результатам испытаний образцов, вырезанных из композитной оболочки бака, получены диаграммы «нагрузка-перемещение» для образцов двух типов. По этим данным расчетным путем определены значения модулей упругости для образцов из композитного материала двух типов. Полученные значения характеристик механических свойств для титанового сплава и композитного материала по результатам экспериментальных исследований сопоставлены с данными соответствующих нормативных документов. На основании этого уточнены марки титанового сплава и композитного материала, из которых изготовлен металлокомпозитный ксеноновый бак высокого давления. eng: Presented are the results of determining the strength characteristics of mechanical properties of the metal-xenon high-pressure tank materials by means of experimental studies on the static tensile specimens cut from the titanium liner and experimental studies on a cross-four-point bending specimens of composite material cut from the power of the composite shell of the tank. Based on the concluded experimental studies, design study to assess the additional characteristics of mechanical properties of materials has been made. To study the thin-walled welded titanium alloy composite material and the container shell power plane and tensile samples were cut parallel and transverse rolled metal tank. During tensile tests automatic recording of strain diagram with the coordinates of load-displacement was conducted. For the experimental studies of composite strength composite shell tank samples were cut from the two zones of the tank near the top of the flange and the region near the equator of the middle part of the tank. Samples from the top of the angle were characterized by winding tapes -30°...+30°, samples from the equator - -12°…+12°. During the tests on the transverse four-point bending load speed measurement sample with the corresponding value of displacement was applied. According to the results of tests of samples prepared from a titanium alloy obtained were the yield strength, tensile strength, and percentage reduction of the material after rupture. Based on these data, the calculated values were obtained by breaking strain hardening coefficient and a titanium metal alloy. According to the results of tests of samples cut from the composite shell of the tank load-displacement diagrams for two types of samples were obtained. According to these data, the values were calculated by the modulus of elasticity for samples of composite material of two types. The obtained values of mechanical properties of the titanium alloy and composite based on the results of experimental studies were compared with the data of the relevant regulations. Based on this, refined are the grades of titanium alloy and a composite material, used in the manufacture of the metal-made high-pressure xenon tank. |
| Ключевые слова: | Breaking strain; mechanical properties; mechanical and environmental tests; titanium alloy; composite material; характеристики механических свойств; механические испытания; металлокомпозитный ксеноновый бак высокого давления; разрушающая деформация; композитный материал; титановый сплав; |
| Издано: | 2015 |
| Физ. характеристика: | с.554-559 |
| Цитирование: | 1. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. Введ. 1986-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1984. 28 с. 2. Махутов Н. А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М. : Машиностроение, 1981. 272 с. 3. Образцов И. Ф., Васильев В. В., Бунаков В. А. Оптимальное армирование оболочек вращения из композитных материалов. М.: Машиностроение, 1977. 145 с. 4. Комков М. А., Тарасов В. А. Технология намотки композиционных конструкций ракет и средств поражения : учеб. пособие. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. 431 с. 5. Справочник по композиционным материалам. В 2 кн. Кн. 1 / под ред. Дж. Любина ; пер. с англ. А. Б. Геллера, М. М. Гельмонта, под ред. Б. Э. Геллера. М. : Машиностроение, 1988. 448 с. 6. Сопротивление материалов : учебник для вузов / под общ. ред. акад. АН УССР Г. С. Писаренко. 4-е изд., перераб. и доп. Киев : Вища школа. Головное изд-во, 1979. 696 с. 7. Фудзии Т., Зако М. Механика разрушения композиционных материалов : пер. с яп. М. : Мир, 1982. 232 с. 8. Углеродные волокна и углекомпозиты : пер. с англ. / Э. Фитцер [и др.]. М. : Мир, 1988. 336 c. 9. Чамис К. К. Проектирование элементов конструкций из композитнов // Композиционные материалы : пер. с англ. / под ред. Л. Браутмана и Р. Крока. М. : Машиностроение, 1978. Т. 8, ч. 2. С. 214-252. 10. Миёси Т., Сиратори М. Анализ деформаций и поведения конструкций при разрушении методом конечных элементов : пер. с яп. М. : Мир, 1976. 206 с. 11. Джоне Б. Х. Вероятностные методы и надежность конструкций // Композиционные материалы : пер. с англ. / под ред. Л. Браутмана и Р. Крока. М. : Машиностроение, 1978. Т. 8, ч. 2. С. 42-80. 12. Halpin J. C., Kopf J. R., Goldberg W. J. Compostite Materials. 1970. 462 p. 13. Мэттьюз Ф., Ролингс Р. Композитные материалы. Механика и технология. М. : Техносфера, 2004. 408 с. 14. Браутман Л., Крок Р., Нотон Б. Композиционный материалы. Т. 3. Применение композиционных материалов в технике. М. : Машиностроение, 1978. 511 с. 15. ГОСТ 22178-76. Листы из титана и титановых сплавов. Введ. 1978-07-01. М. : Изд-во стандартов, 1976. 18 с. 16. ГОСТ 25.604-82. Методы механических испытаний композитных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на изгиб при нормальной, повышенной и пониженной температурах. Введ. 1984-01-01. М. : Изд-во стандартов, 1983. 15 с. 17. GOST 1497-84. Metally. Metody ispytaniy na rastyazhenie. [State Standart 1497-84. Metals. Methods of tensile tests]. Moscow, IPK Standartinform Publ., 1984, 28 p. 18. Mahutov N. A. Deformatsionnye kriterii razrusheniya i raschet elementov konstruktsiy na prochnost'.[Deformation and fracture criteria for the calculation of structural elements for strength]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1981, 272 p. 19. Obrazcov I. F., Vasilyev V. V. Bunakov V. A.Optimal’noe armirovanie obolochek vrashcheniya iz kompozitnykh materialov. [Optimal reinforcement shells 20. of revolution from composite materials]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1977, 145 p. 21. Komkov M. A. Tarasov V. A. Tekhnologiya namotki kompozitsionnykh konstruktsiy raket i sredstv porazheniya. [Technology winding composite structures missiles and weapons of destruction]. Moscow, MGTU Publ., 2011, 431 p. 22. Spravochnik po kompozitsionnym materialam. Кn. 1. Pod red. D. Lyubina [Handbook of composite materials. Bk. 1. Ed. J. Lubin]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1988, 448 p. 23. Soprotivlenie materialov. [Strength of materials]. Kiev, Vishcha shkola Publ., 1979, 696 p. 24. Fudzii T., Zako M. Mekhanika razrusheniya kompozitsionnykh materialov: per. s yaponskogo. [Fracture mechanics of composite materials]. Moscow, Mir Publ., 1982, 232 p. 25. Pfitzer E., Difendorf R., Kalnin I. et al. Uglerodnye volokna i uglekompozity [Carbon fibers and carbon-based composite]. Moscow, Mir Publ., 1988, 336 p. 26. Chamis K. K. Proektirovanie elementov konstruktsiy iz kompozitnov. V kn.: Kompozitsionnyy materialy [Design of composite structural elements. In the book: Composite materials]. Ed. L. Brautmana and 27. R. Kroka. T. 8, Ch. 2. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1978, 214-252 p. 28. Mijosi T., Siratori M. Analiz deformatsiy i povedeniya konstruktsiy pri razrushenii metodom konechnykh elementov. [Analysis of deformation and fracture behavior of structures using finite element method]. Moscow, Mir Publ., 1976, 206 p. 29. Dzhone B. H. Veroyatnostnye metody i nadezhnost’ konstruktsiy. V kn.: Kompozitsionnye materialy. [Probabilistic methods and reliability of structures. 30. In the book: Composite materials. Ed. L. Brautmana and R. Kroka. T. 8, Ch. 2. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1978, 42-80 p. 31. Halpin J. C., Kopf J. R., Goldberg W. J. Compostite Materials, 1970, 462 p. 32. Mett'yuz F., Rolings R. Kompozitnye materialy. Mekhanika i tekhnologiya. [Composite materials. Mechanics and technology]. Moscow, Tehnosfera Publ., 2004, 408 p. 33. Brautman L., Krok R., Noton B. Kompozitsionnyy materialy. T. 3: Primenenie kompozitsionnykh materialov v tekhnike. [Composite materials. Vol. 3: Application of composite materials in technics]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1978, 511 p. 34. GOST 22178-76. Listy iz titana i titanovykh splavov. [State Standart 22178-76. Sheets made of titanium and titanium alloys]. Moscow, Standartinform Publ., 1976, 18 p. 35. GOST 25.604-82. Metody mekhanicheskikh ispytaniy kompozitnykh materialov s polimernoy matritsey (kompozitov). Metod ispytaniya na izgib pri normal'noy, povyshennoy i ponizhennoy temperaturakh. [State Standart 25.604-82. Methods of mechanical testing of composite materials with the polymeric matrix (composites). Test method for bending with normal, high and low temperatures]. Moscow, IPK Standartinform Publ., 1983, 15 p. |
