Композит-ликбез
Expertx (обсуждение | вклад) |
|||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
композит----автор Книжников ВВ | композит----автор Книжников ВВ | ||
| − | Термин композитный или составной означает | + | Термин композитный или составной означает склеенный набор несколько типов материалов с противоположными свойствами---- |
например в стеклопластике нити стекла работают только на растяжение называется арматурой, а отвердевший компауд на сжатие называется связующее--- обычно это органические полимерные смолы типа эпоксидка или полиэфирка! | например в стеклопластике нити стекла работают только на растяжение называется арматурой, а отвердевший компауд на сжатие называется связующее--- обычно это органические полимерные смолы типа эпоксидка или полиэфирка! | ||
| Строка 14: | Строка 14: | ||
Типичный листовой сэндвич имеет соотношение 1/10, где один это суммарная толщина обшивки и десять--- толщина ядра! | Типичный листовой сэндвич имеет соотношение 1/10, где один это суммарная толщина обшивки и десять--- толщина ядра! | ||
| − | 1) применение самодельного композитного | + | 1) применение самодельного композитного ламината или бронирование прочной самоклеющейся плёнкой увеличивает износостойкость и прочность пенопластовой конструкции на один порядок при прибавке в весе всего на 10-15% плюс водонепроницаемость! |
| − | Например ламинация прочной самоклеющей термопленкой для книг толщиной 30-100мкм или скотчем 25-50мкм пластин из бальзы или пенопласта плотностью | + | Например ламинация прочной самоклеющей термопленкой для книг толщиной 30-100мкм или скотчем 25-50мкм пластин из бальзы или пенопласта плотностью 20-30 кг/м3 типа потолочка для хвостового оперения или обтяжка пенопластовых объёмных авиамоделей! |
| − | 20-30 кг/м3 типа потолочка для хвостового оперения или обтяжка пенопластовых объёмных авиамоделей! | + | |
2) позитивная технология стеклокомпозита по пенопластовому ядру для крыльев или объемных болванов очень быстра и удобна для так называемой наколенной технологий при единичном производстве демонстрационной модели прототипа! | 2) позитивная технология стеклокомпозита по пенопластовому ядру для крыльев или объемных болванов очень быстра и удобна для так называемой наколенной технологий при единичном производстве демонстрационной модели прототипа! | ||
| Строка 28: | Строка 27: | ||
форма и жесткость | форма и жесткость | ||
| − | Из геометрии сопромата известно, что замкнутая по контуру поверхность кривизной второго порядка самая жесткая по удержанию формы-----например пустотелая сфера для глубоководных батискафов может выдержать наружное давление до 1100 атмосфер или глубину 11км воды | + | Из геометрии сопромата известно, что замкнутая по контуру поверхность кривизной второго порядка самая жесткая по удержанию формы-----например пустотелая сфера для глубоководных батискафов может выдержать наружное давление до 1100 атмосфер или глубину 11км воды Мариинской впадины в Тихом океане! |
Далее по устойчивости формы идёт цилиндрическая труба или поверхность кривизны первого порядка! | Далее по устойчивости формы идёт цилиндрическая труба или поверхность кривизны первого порядка! | ||
Прелесть этого решения в том, что можно применять листовую технологию для создания прочных и легких объёмных конструкций ----например фюзеляжей бпла или корпусов судов, как сложно профилированную трубу с переменной кривизной! | Прелесть этого решения в том, что можно применять листовую технологию для создания прочных и легких объёмных конструкций ----например фюзеляжей бпла или корпусов судов, как сложно профилированную трубу с переменной кривизной! | ||
| Строка 34: | Строка 33: | ||
Тонкие листы толщиной 0.3-1.5мм могут быть сделаны из жестких материалов типа стеклотекстолита, карбона, авиационной фанеры, алюминевого сплава, прочных пластмасс типа пэт и поликарбонат! | Тонкие листы толщиной 0.3-1.5мм могут быть сделаны из жестких материалов типа стеклотекстолита, карбона, авиационной фанеры, алюминевого сплава, прочных пластмасс типа пэт и поликарбонат! | ||
Пустотелый корпус с рабочей жесткой силовой обшивкой называется монокок! | Пустотелый корпус с рабочей жесткой силовой обшивкой называется монокок! | ||
| − | Даже крыло с толстым симметричным профилем можно считать приплющенной трубой---- правда в некоторых местах необходимы местные усиления в виде шпангоутов, лонжеронов, стрингеров и внутренних | + | Даже крыло с толстым симметричным профилем можно считать приплющенной трубой---- правда в некоторых местах необходимы местные усиления в виде шпангоутов, нервюр, лонжеронов, стрингеров и внутренних стыковочных накладок! |
Так как профиль крыла или лопасти это контур поперечного сечения образованный обшивкой----то чтобы под нагрузкой не менялась форма используют монолит для лопастей или жесткую рабочую обшивку с поддержкой контура через нервюры или пеноядро----главное помнить, что нижнею поверхность вдавливает в тело профиля скоростным напором потока,а верхнею отрывает от тела зоной разряжения при положительной перегрузкой! | Так как профиль крыла или лопасти это контур поперечного сечения образованный обшивкой----то чтобы под нагрузкой не менялась форма используют монолит для лопастей или жесткую рабочую обшивку с поддержкой контура через нервюры или пеноядро----главное помнить, что нижнею поверхность вдавливает в тело профиля скоростным напором потока,а верхнею отрывает от тела зоной разряжения при положительной перегрузкой! | ||
| Строка 40: | Строка 39: | ||
Жесткость профиля или устойчивость на кручение и изгиб увеличивается в квадрате от толщины при условии замкнутого контура обшивки---- | Жесткость профиля или устойчивость на кручение и изгиб увеличивается в квадрате от толщины при условии замкнутого контура обшивки---- | ||
| − | + | то есть 12% профиль жестче 6% в четыре раза , а высота стенки лонжерона увеличивает жесткость и прочность на поперечный изгиб крыла или лопасти в корневище---- толщина полок лонжерона работает на сжатие верхней и растяжение нижней при положительной перегрузке. | |
виды конструкций | виды конструкций | ||
| − | В | + | В инжениринге есть такое понятие ---строительная плотность это соотношение массы сухой конструкции планера к объёму занимаемого пространства по габаритам (длина х размах х высота)! |
Строительная плотность определяется максимальной перегрузкой и сопроматом, как следствие конструкционным материалом и технологией и поэтому для каждого класса ла есть свой оптимум , например | Строительная плотность определяется максимальной перегрузкой и сопроматом, как следствие конструкционным материалом и технологией и поэтому для каждого класса ла есть свой оптимум , например | ||
самой низкой плотностью обладают парапланы и планирующие парашюты--- | самой низкой плотностью обладают парапланы и планирующие парашюты--- | ||
| − | потом идут | + | потом идут дельтапланы и схематички типа ультралайтов--- |
затем полноценные аэродинамически облагороженные ла | затем полноценные аэродинамически облагороженные ла | ||
| − | удельная стоимость строительной плотности определяет экономическую целесообразность технологии ---- например несмотря на | + | удельная стоимость строительной плотности определяет экономическую целесообразность технологии ---- например несмотря на кажещуюся дешевизну наборных каркасных конструкции из деревянных или металлических профилей трудоёмкость получается очень долгой и дорогой так как много высокоточных деталей и соединений в целом--- так консоль крыла или оперения по позитивной технологии,то есть пено-ядро и ламинат, имеет всего шесть оригинальных деталей против классической наборной в тридцать деталей, так же фюзеляж типа монокок с хвостовой балкой имеет всего тринадцать деталей---каркасная ферма около пятидесяти! |
Выбор первичной технологии для демонстратора обычно определяется габаритами модели и назначением----сейчас для бпла до 1 метра можно вовсю использовать 3д печать из специальных термопластиков для создания пространственных ферм! | Выбор первичной технологии для демонстратора обычно определяется габаритами модели и назначением----сейчас для бпла до 1 метра можно вовсю использовать 3д печать из специальных термопластиков для создания пространственных ферм! | ||
| Строка 60: | Строка 59: | ||
2) быстрая композитная технология по позитиву удобна для крыльев и килей----то есть профилированное пенопластовое ядро обшитое шпоном с самоклеющейся плёнкой или тонким самодельным стеклоламинатом с угольными усилениями из ровинга на эпоксидных смолах толщиной 0.05-0.15мм,где соотношение по массе стеклоткани 50% и компаунда 50%! | 2) быстрая композитная технология по позитиву удобна для крыльев и килей----то есть профилированное пенопластовое ядро обшитое шпоном с самоклеющейся плёнкой или тонким самодельным стеклоламинатом с угольными усилениями из ровинга на эпоксидных смолах толщиной 0.05-0.15мм,где соотношение по массе стеклоткани 50% и компаунда 50%! | ||
| − | 3) пустотелые корпуса типа монокок с жесткой силовой обшивкой----уже ставшая классической бутылочная технология из 1- | + | 3) пустотелые корпуса типа монокок с жесткой силовой обшивкой----уже ставшая классической бутылочная технология из 1-2 литровых пэт бутылок или стеклопластиковые корочки выклеенные по деревянному, пластилиновому или пенопластовому болвану! |
4) для кузовов и фюзеляжей быстрая листовая технология по выкройкам из тонкого электрокартона, промышленного стеклотекстолита или пэт пластин толщиной 0,5-1 мм! | 4) для кузовов и фюзеляжей быстрая листовая технология по выкройкам из тонкого электрокартона, промышленного стеклотекстолита или пэт пластин толщиной 0,5-1 мм! | ||
Версия 10:03, 14 октября 2022
композит----автор Книжников ВВ
Термин композитный или составной означает склеенный набор несколько типов материалов с противоположными свойствами----
например в стеклопластике нити стекла работают только на растяжение называется арматурой, а отвердевший компауд на сжатие называется связующее--- обычно это органические полимерные смолы типа эпоксидка или полиэфирка! сложное плетение нитей поперек и по диагонали в стеклоткани или углеткани даёт двух мерное сопротивление на разрыв!
многослойная деревянная фанера, железобетон, стеклотекстолит, карбоновые и армидные пластики, термопластики с армирующими прочными нитями---это всё разновидности композитов в конструкциях
сендвич
В композитном сендвиче двухсторонняя прочная тонкая обшивка и поддерживающий форму легкий наполнитель из пены или сотовой пустотелой структуры создают жесткую пространственную ферму хорошо работающую на изгиб и кручение!
Типичный листовой сэндвич имеет соотношение 1/10, где один это суммарная толщина обшивки и десять--- толщина ядра!
1) применение самодельного композитного ламината или бронирование прочной самоклеющейся плёнкой увеличивает износостойкость и прочность пенопластовой конструкции на один порядок при прибавке в весе всего на 10-15% плюс водонепроницаемость!
Например ламинация прочной самоклеющей термопленкой для книг толщиной 30-100мкм или скотчем 25-50мкм пластин из бальзы или пенопласта плотностью 20-30 кг/м3 типа потолочка для хвостового оперения или обтяжка пенопластовых объёмных авиамоделей!
2) позитивная технология стеклокомпозита по пенопластовому ядру для крыльев или объемных болванов очень быстра и удобна для так называемой наколенной технологий при единичном производстве демонстрационной модели прототипа!
3) матричное производство композитных корочек в формах оправдано лишь при серийном производстве-----при мелкой серии 10-100 штук матрицы выклеиваются прямо по подготовленому болвану и толщина стенок и определяет износостойкость формы, то есть достаточно 3-10 мм и вклееные усиления !
4) при средней тиражности до 1000 штук уже актуально фрезерование формы из моноблочной плиты спецпластмасс или алюминия!
форма и жесткость
Из геометрии сопромата известно, что замкнутая по контуру поверхность кривизной второго порядка самая жесткая по удержанию формы-----например пустотелая сфера для глубоководных батискафов может выдержать наружное давление до 1100 атмосфер или глубину 11км воды Мариинской впадины в Тихом океане! Далее по устойчивости формы идёт цилиндрическая труба или поверхность кривизны первого порядка! Прелесть этого решения в том, что можно применять листовую технологию для создания прочных и легких объёмных конструкций ----например фюзеляжей бпла или корпусов судов, как сложно профилированную трубу с переменной кривизной!
Тонкие листы толщиной 0.3-1.5мм могут быть сделаны из жестких материалов типа стеклотекстолита, карбона, авиационной фанеры, алюминевого сплава, прочных пластмасс типа пэт и поликарбонат! Пустотелый корпус с рабочей жесткой силовой обшивкой называется монокок! Даже крыло с толстым симметричным профилем можно считать приплющенной трубой---- правда в некоторых местах необходимы местные усиления в виде шпангоутов, нервюр, лонжеронов, стрингеров и внутренних стыковочных накладок!
Так как профиль крыла или лопасти это контур поперечного сечения образованный обшивкой----то чтобы под нагрузкой не менялась форма используют монолит для лопастей или жесткую рабочую обшивку с поддержкой контура через нервюры или пеноядро----главное помнить, что нижнею поверхность вдавливает в тело профиля скоростным напором потока,а верхнею отрывает от тела зоной разряжения при положительной перегрузкой!
Жесткость профиля или устойчивость на кручение и изгиб увеличивается в квадрате от толщины при условии замкнутого контура обшивки----
то есть 12% профиль жестче 6% в четыре раза , а высота стенки лонжерона увеличивает жесткость и прочность на поперечный изгиб крыла или лопасти в корневище---- толщина полок лонжерона работает на сжатие верхней и растяжение нижней при положительной перегрузке.
виды конструкций
В инжениринге есть такое понятие ---строительная плотность это соотношение массы сухой конструкции планера к объёму занимаемого пространства по габаритам (длина х размах х высота)!
Строительная плотность определяется максимальной перегрузкой и сопроматом, как следствие конструкционным материалом и технологией и поэтому для каждого класса ла есть свой оптимум , например самой низкой плотностью обладают парапланы и планирующие парашюты--- потом идут дельтапланы и схематички типа ультралайтов--- затем полноценные аэродинамически облагороженные ла
удельная стоимость строительной плотности определяет экономическую целесообразность технологии ---- например несмотря на кажещуюся дешевизну наборных каркасных конструкции из деревянных или металлических профилей трудоёмкость получается очень долгой и дорогой так как много высокоточных деталей и соединений в целом--- так консоль крыла или оперения по позитивной технологии,то есть пено-ядро и ламинат, имеет всего шесть оригинальных деталей против классической наборной в тридцать деталей, так же фюзеляж типа монокок с хвостовой балкой имеет всего тринадцать деталей---каркасная ферма около пятидесяти!
Выбор первичной технологии для демонстратора обычно определяется габаритами модели и назначением----сейчас для бпла до 1 метра можно вовсю использовать 3д печать из специальных термопластиков для создания пространственных ферм!
1) классическая деревянная наборная каркасная конструкция из шпангоутов и стрингеров с зашивкой шпоном или авиационной фанерой -----в авиации чаще используется липа, бальза, сосна ----в судо осина, береза----в авто ель, бук, дуб!
2) быстрая композитная технология по позитиву удобна для крыльев и килей----то есть профилированное пенопластовое ядро обшитое шпоном с самоклеющейся плёнкой или тонким самодельным стеклоламинатом с угольными усилениями из ровинга на эпоксидных смолах толщиной 0.05-0.15мм,где соотношение по массе стеклоткани 50% и компаунда 50%!
3) пустотелые корпуса типа монокок с жесткой силовой обшивкой----уже ставшая классической бутылочная технология из 1-2 литровых пэт бутылок или стеклопластиковые корочки выклеенные по деревянному, пластилиновому или пенопластовому болвану!
4) для кузовов и фюзеляжей быстрая листовая технология по выкройкам из тонкого электрокартона, промышленного стеклотекстолита или пэт пластин толщиной 0,5-1 мм!
5) матричное производство композитов начинает оправдываться только при серии более 10 штук!
смотри статью "сопромат"
