|
DOI: 10.14489/hb.2019.05.pp.007-013
Злобина И. В.
ВЛИЯНИЕ СВЧ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ИЗГИБНУЮ ПРОЧНОСТЬ АРМИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫМИ ВОЛОКНАМИ ОТВЕРЖДЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ВНЕДРЕННОЙ В ПОВЕРХНОСТНЫЙ СЛОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СЕТКОЙ
(c. 7-13)
Аннотация. Проведен анализ особенностей применения армированных волокнами различной природы полимерных композиционных материалов (ПКМ) в конструкционных элементах авиационной техники и методов повышения прочности изделий из них. Отмечено положительное влияние на прочность по напряжениям изгиба и межслоевого сдвига финишной обработки отвержденных ПКМ в СВЧ электромагнитном поле. Констатировано, что применение СВЧ-обработки ПКМ, содержащих в своей структуре встроенные металлические конструкции, в частности – сетки для обеспечения устойчивости к разрядам атмосферного электричества, нуждается в дополнительном изучении. Выполнены исследования изгибной прочности образцов из углепластика типа ВКУ с внедренной в поверхностный слой металлической сеткой различного вида после воздействия в течение 2 мин СВЧ электромагнитного поля частотой 2450 МГц при расстоянии от плоскости излучающего рупора до поверхности образца, равном 150 мм. При данных условиях обеспечивается наибольшее упрочнение двухкомпонентных ПКМ (без встроенной сетки). Установлено, что из исследованных образцов наибольший эффект по увеличению предельных напряжений изгиба – 36,6 % наблюдается для образцов с сеткой из медной луженой проволоки производства «Текстильмаш», наименьший эффект – 13,7 % установлен для образцов с сеткой МЭУ (Украина). При этом в абсолютном выражении изгибные напряжения в образцах при установленной стреле прогиба составили: с сеткой «Текстильмаш» с предварительной термообработкой – 165,9 Н/мм2, то же без термообработки – 146,6 Н/мм2, с сеткой МЭУ – 176,36 Н/мм2. Таким образом показано, что модифицирование в СВЧ электромагнитном поле отвержденных ПКМ со встроенной металлической сеткой обеспечивает значимое увеличение прочности по напряжениям изгиба. При этом на эффективность обработки существенное влияние оказывает технология изготовления сетки.
Ключевые слова: полимерные композиционные материалы; молниезащитное покрытие; встроенная в поверхностный слой металлическая сетка; СВЧ электромагнитное поле; изгибные напряжения; прочность, технология изготовления МЗП.
Zlobina I. V.
A STUDY OF THE INFLUENCE OF MICROWAVE ELECTROMAGNETIC FIELD ON FLEXURAL STRENGTH OF REINFORCED CARBON FIBERS CURED POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS WITH METAL MESH IN THE SURFACE LAYER
(pp. 7-13)
Abstract. The analysis of the features of application of fiber-reinforced polymer composite materials (PCM) of different nature in the structural elements of aviation technology and methods of increasing the strength of their products. A positive effect on the strength of the bending stress and interlayer shear of the finishing treatment of cured PCM in the microwave electromagnetic field is noted. It is stated that the use of microwave processing of PCM, containing in its structure built – in metal structures, in particular the grid to ensure resistance to discharges of atmospheric electricity, needs further study. Studies of the Flexural strength of carbon fiber reinforced plastic samples with embedded in the surface layer of metal mesh of various types after exposure for 2 minutes of microwave electromagnetic field at a frequency of 2450 MHz at a distance from the plane of the emitting horn to the surface of the sample equal to 150 mm. under these conditions, the greatest hardening of two-component PCM (without built-in mesh). Found that of the studied samples the greatest effect on increasing the ultimate stress of the bending of 36.6 % is observed for samples with a grid of tinned copper wire production of “Tekstylmash”, the smallest effect of 13.7 % for the samples installed with a grid of MEU (Ukraine). At the same time, in absolute terms, the bending stresses in the samples with the deflection boom installed were: with the tekstilmash grid with preliminary heat treatment – 165.9 N/mm2, the same without heat treatment – 146.6 N/mm2, with the MEU grid – 176.36 N/mm2. Thus, it is shown that the modification in the microwave electromagnetic field of cured PCM with built-in metal mesh provides a significant increase in the strength of the bending stress. At the same time, the processing efficiency is significantly influenced by the mesh manufacturing technology.
Keywords: Polymer composite materials; Lightning-proof coating; Metal mesh built into the surface layer; Microwave electromagnetic field; Bending stresses; Strength; MFP manufacturing technology.
И. В. Злобина (Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., Саратов, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
I. V. Zlobina (Yuri Gagarin Saratov State Technical University, Saratov, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Кошкин Р. П. Основные направления развития и совершенствования беспилотных авиационных систем [Электронный ресурс]. URL : http://spmagazine.ru/420 (дата обращения: 28.01.2017 г.).
2. Мирный М. Мировой рынок углепластиков достигнет отметки в $23 млрд к 2022 году [Электронный ресурс]. URL : https://mplast.by/novosti/2016-04-29-mirovoy- ryinok-ugleplastikov-dostignet-otmetki-v-23-mlrd-k-2022-godu/ (дата обращения: 20.09.2016 г.).
3. Каблов Е. Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники // Вестник Российской академии наук. 2012. Т. 82, № 6. С. 520 – 530.
4. Композитный мир 2011 спецвыпуск – Авиация и космос. М.: Изд. дом «Мир композитов», 2011. 36 с.
5. Садовская Т. Г., Лукина Е. А. Проблемы и перспективы реализации политики импортозамещения при формировании производственной кооперации по применению композиционных материалов в отечественном гражданском авиастроении на примере ОАО «Объединенная авиастроительная корпорация» // Инженерный журнал: наука и инновации. 2014. Вып. 11. С. 1 – 12.
6. Михайлин Ю. А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. 2-е изд. СПб.: Научные основы и технологии, 2010. 822 с.
7. Brinkmann S. et all. International Plastics Handbook the Resource for Plastics Engineers. Ed. Hanser. 2006. 920 p.
8. Полимерные композиционные материалы в конструкциях летательных аппаратов / Г. М. Гуняев, В. В. Кривонос, А. Ф. Румянцев и др. // Конверсия и машиностроение. 2004. № 4. С. 65 – 69 .
9. Гусева Р. И. Производство изделий из ПКМ в самолетостроении: учеб. пособие. Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВПО «КНАГТУ», 2013. 135 с.
10. Технология полимерных материалов / А. Ф. Николаев, В. К. Крыжановский, В. В Бурлов и др. СПб.: Профессия, 2008. 534 с.
11. Архангельский Ю. С. Справочная книга по СВЧ- электротермии: справочник. Саратов: Научная книга, 2011. 560 с.
12. Экспериментальные исследования уровня неравномерности нагрева диэлектрических материалов и поглощенной мощности в СВЧ-устройствах резонаторного типа / В. А. Коломейцев, Ю. А. Кузьмин, Д. Н. Никуйко, А. Э. Семенов // Электромагнитные волны и электронные системы. 2013. Т. 18, № 12. С. 25 – 31.
13. Microwave Assisted Blow Molding of Polyeth-ylene-terephthalate (PET) Bottles / L. Estel, Ph. Lebaudy, A. Ledoux, C. Bonnet, M. Delmotte // Proceedings of the Fourth World Congress on Microwave and Radio Frequency Applications. 2004. No. 11. Р. 33.
14. Комаров В. В. Формулировки математических моделей процессов взаимодействия электромагнитных волн с диссипативными средами в СВЧ-нагревательных системах // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2010. Т. 13, № 4. С. 57 – 63.
15. Studentsov V. N., Pyataev I. V. Effect of Vibration in Processes of Structure Formation in Polymers // Russian Journal of Applied Chemistry. 2014. V. 87, No. 3. P. 352 – 354.
16. Zlobina I. V., Bekrenev N. V. The Influence of Electromagnatic Field Microwave on Physical and Mechanical Characteristics of CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) Structural // Solid State Phenomena. 2016. V. 870. P. 101 – 106.
17. Злобина И. В., Бекренев Н. В., Павлов С. П. Прочностные испытания модифицированных в СВЧ электромагнитном поле композиционных материалов // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Сер.: Механика предельного состояния, 2017. № 3(33). С. 42 – 57.
18. Zlobina I. V., Bekrenev N. V. The Influence of Microwave Electromagnetic Field on Mechanical Properties of Composite Materials // Наукоемкие технологии. 2016. Т. 17, № 2. С. 25 – 30.
19. Злобина И. В., Бекренев Н. В. Новые конструкторско-технологические методы повышения прочности конструкционных элементов из неметаллических композиционных материалов: монография. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2017. 164 с.
1. Koshkin R. P. The main directions of development and improvement of unmanned aircraft systems. Available at: http://spmagazine.ru/420 (Accessed: 28.01.2017) [in Russian language]
2. Mirnyy M. The global carbon fiber market will reach $ 23 billion by 2022. Available at: https://mplast.by/novosti/2016-04-29-mirovoy- ryinok-ugleplastikov-dostignet-otmetki-v-23-mlrd-k-2022-godu/ (Accessed: 20.09.2016) [in Russian language]
3. Kablov E. N. (2012). Materials and chemical technology for aircraft. Vestnik Rossiyskoy akademii nauk, Vol. 82, (6), pp. 520-530. [in Russian language]
4. Composite World 2011 Special Issue - Aviation and Space. (2011). Moscow: Izdatel'skiy dom «Mir kompozitov». [in Russian language]
5. Sadovskaya T. G., Lukina E. A. (2014). Problems and prospects for the implementation of the policy of import substitution in the formation of industrial cooperation on the use of composite materials in the domestic civil aircraft industry on the example of JSC "United Aircraft Corporation". Inzhenernyy zhurnal: nauka i innovatsii, (11), pp. 1-12. [in Russian language]
6. Mihaylin Yu. A. (2010). Structural polymer composites. 2nd ed. Saint Petersburg: Nauchnye osnovy i tekhnologii. [in Russian language]
7. Brinkmann S. et al. (2006). International Plastics Handbook the Resource for Plastics Engineers. Ed. Hanser.
8. Gunyaev G. M., Krivonos V. V., Rumyantsev A. F. et al. (2004). Polymer composite materials in the structures of aircraft. Konversiya i mashinostroenie, (4), pp. 65-69. [in Russian language]
9. Guseva R. I. (2013). Production of products from the PCM in the aircraft: textbook. Komsomolsk-on-Amur: FGBOU VPO «KNAGTU». [in Russian language]
10. Nikolaev A. F., Kryzhanovskiy V. K., Burlov V. V et al. (2008). Technology of polymeric materials. Saint Petersburg: Professiya. [in Russian language]
11. Arhangel'skiy Yu. S. (2011). Reference book on the microwave-electrothermal: handbook. Saratov: Nauchnaya kniga. [in Russian language]
12. Kolomeytsev V. A., Kuz'min Yu. A., Nikuyko D. N., Semenov A. E. (2013). Experimental studies of the level of uneven heating of dielectric materials and the absorbed power in microwave devices of the resonator type. Elektromagnitnye volny i elektronnye sistemy, Vol. 18, (12), pp. 25-31. [in Russian language]
13. Estel L., Lebaudy Ph., Ledoux A., Bonnet C., Delmotte M. (2004). Microwave Assisted Blow Molding of Polyethylene-terephthalate (PET) Bottles. Proceedings of the Fourth World Congress on Microwave and Radio Frequency Applications, (11).
14. Komarov V. V. (2010). The wording of mathematical models of the interaction of electromagnetic waves with dissipative media in microwave heating systems. Fizika volnovyh protsessov i radiotekhnicheskie sistemy, Vol. 13, (4), pp. 57-63. [in Russian language]
15. Studentsov V. N., Pyataev I. V. (2014). Effect of Vibration in Processes of Structure Formation in Polymers. Russian Journal of Applied Chemistry, Vol. 87, (3), pp. 352-354.
16. Zlobina I. V., Bekrenev N. V. (2016). The Influence of Electromagnatic Field Microwave on Physical and Mechanical Characteristics of CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) Structural. Solid State Phenomena, Vol. 870, pp. 101-106.
17. Zlobina I. V., Bekrenev N. V., Pavlov S. P. (2017). Strength tests of composite materials modified in the microwave electromagnetic field. Vestnik Chuvashskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta im. I. Ya. Yakovleva. Seriya: Mekhanika predel'nogo sostoyaniya, 33(3), pp. 42-57. [in Russian language]
18. Zlobina I. V., Bekrenev N. V. (2016). The Influence of Microwave Electromagnetic Field on Mechanical Properties of Composite Materials. Naukoemkie tekhnologii, Vol. 17, (2), pp. 25-30.
19. Zlobina I. V., Bekrenev N. V. (2017). New design and technological methods to increase the strength of structural elements of non-metallic composite materials: a monograph. Saratov: Saratovskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/hb.2019.05.pp.007-013
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/hb.2019.05.pp.007-013
and fill out the form
.
|
Archive
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»