|
DOI: 10.14489/td.2018.11.pp.040-051
Диков И. А., Бойчук А. С., Далин М. А., Чертищев B. Ю., Генералов А. С.
СВЯЗЬ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК, ПОРИСТОСТИ И ДАННЫХ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ДЛЯ ОБРАЗЦОВ ИЗ ПКМ, ПОЛУЧЕННЫХ ПО АВТОКЛАВНОЙ И ИНФУЗИОННОЙТЕХНОЛОГИЯМ
(с. 40-51)
Аннотация. Прочностные характеристики полимерных композиционных материалов, например прочность при сдвиге и сжатии, в значительной мере зависят от наличия таких микродефектов в материале, как пористость. В настоящей работе приведены результаты исследований по установлению корреляционной связи между данными ультразвукового контроля, прочностными характеристиками и содержанием пористости в образцах из полимерных композиционных материалов, полученных по автоклавной и инфузионной технологиям. Исследованы образцы двух типов материала: на основе углеродной ткани ЭЛУР-П и клея ВК-36Р (автоклавная технология) толщинами 5,5 и 8,5 мм и из однонаправленной углеродной ленты ЭЛУР-П и связующего ВСЭ-21 (инфузионная технология) толщинами 3 и 5,3 мм. Представлены и проанализированы корреляционные зависимости между пористостью, прочностью на сдвиг, прочностью на сжатие, малоцикловой усталостью и падением амплитуды донного эхосигнала на углепластиковых образцах. Построенные корреляционные зависимости могут быть использованы для определения влияния пористости в углепластиках ЭЛУР-П/ВК-36Р и ЭЛУР-П/ВСЭ-21 на их прочностные свойства и выбора критерия браковки по снижению прочности при ультразвуковом контроле.
Ключевые слова: углепластик, полимерные композиционные материалы, пористость, поры, ультразвуковой контроль, ультразвуковые колебания, прочность, прочность при сжатии, прочность при сдвиге, малоцикловая усталость (МЦУ).
Dikov I. A., Boychuk A. S., Dalin M. A., Chertishchev V. Yu., Generalov A. S.
THE CORRELATION BETWEEN STRENGTH CHARACTERISTICS, POROSITY AND ULTRASONIC TESTING DATA FOR FRP SPECIMENS MADE WITH AUTOCLAVE AND INFUSION TECHNOLOGIES
(pp. 40-51)
Abstract. The strength characteristics of fiber reinforced plastics (FRP) as compressive and shear strength are depends on material micro defects (for example porosity) existence. The research results of correlation communication between ultrasonic testing data, strength characteristics and porosity contents at FRP specimens made with autoclave and infusion (RTM) technologies are present at this work. Two types of CFRP were researched: the first type based on ELUR-P carbon fabric and VK-36R adhesive made with autoclave technology, the thickness was 5,5 and 8,5 mm, the second type based on ELUR-P unidirectional carbon tape and VSE-21 binding made with infusion technology, the thickness was 3,0 and 5,3 mm. Correlation dependencies between porosity, compressive and shear strength, low-cyclic fatigue and back wall echo amplitude decrease for CFRP specimens are presented and analyzed. These dependencies may be used for definition of porosity influence to CFRP ELUR-P/VK-36R and ELUR-P/VSE-21 strength properties and for choosing of the rejection criteria based on strength decreasing during ultrasonic testing.
Keywords: FRP, CFRP, porosity, void, ultrasonic testing, ultrasonic fluctuation, strength, compressive strength, interlaminar shear strength, low-cycle fatigue (LCF).
И. А. Диков, А. С. Бойчук, М. А. Далин, B. Ю. Чертищев, А. С. Генералов (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ, Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
I. A. Dikov, A. S. Boychuk, M. A. Dalin, V. Yu. Chertishchev, A. S. Generalov (FSUE “VIAM” SRC of RF, Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Каблов Е. Н. Авиационное материаловедение в XXI веке. Перспективы и задачи // Авиационные материалы. Избр. тр. ВИАМ 1932 – 2002. М.: МИСИС – ВИАМ, 2002. С. 23 – 47.
2. Каблов Е. Н. Конструкционные и функциональные материалы – основа экономического и научно-технического развития России // Вопросы материаловедения. 2006. № 1. С. 64 – 67.
3. Неразрушающий контроль: справочник: в 8 т. / под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 3. Ультразвуковой контроль / И. Н. Ермолов, Ю. В. Ланге. 2-е изд., дораб. М.: Машиностроение, 2006. 864 с.
4. Мурашов В. В. Контроль и диагностика многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов акустическими методами: монография. М.: ИД «Спектр», 2016. 244 с.
5. Генералов А. С., Мурашов В. В., Далин М. А., Бойчук А. С. Диагностика полимерных композитов ультразвуковым реверберационно-сквозным методом // Авиационные материалы и технологии. 2012. № 1 (22). С. 42 – 47.
6. Генералов А. С., Мурашов В. В., Далин М. А., Бойчук А. С. Определение прочности элементов конструкций из углепластиков при ремонте и эксплуатации изделий авиационной техники ультразвуковым реверберационно-сквозным методом // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2013. № 8. С. 4 – 7.
7. Генералов А. С., Мурашов В. В., Далин М. А., Бойчук А. С. Определение прочности углепластиков ультразвуковым реверберационно-сквозным методом // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2012. № 11. С. 47 – 53.
8. Мурашов В. В., Мишуров К. С. Оценка прочностных характеристик углепластиков акустическим методом // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1 (34). С. 81 – 85. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-81-85.
9. Мурашов В. В. Определение физико-механических характеристик и состава полимерных композиционных материалов акустическими методами // Авиационные материалы и технологии. 2012. № S. С. 465 – 475.
10. Мурашов В. В., Мишуров К. С., Сорокин К. В. Оценка прочности углепластиков в монолитных конструкциях при сдвигах и сжатии методами неразрушающего контроля // Контроль. Диагностика. 2011. № 10. С. 31 – 36.
11. Далин М. А., Генералов А. С., Бойчук А. С., Ложкова Д. С. Основные тенденции развития акустических методов НК // Авиационные материалы и технологии. 2013. № 1. С. 64 – 69.
12. Трифонова С. И., Генералов А. С., Далин М. А. Современные технологии и средства теневого ультразвукового контроля полимерных композиционных материалов // В мире НК. 2016. Т. 19. № 1. С. 31 – 35.
13. Birt E. A., Smith R. A. A review of NDE methods for porosity measurement in fibre-reinforced polymer composites // Insight. 2004. V. 46. N 11. P. 681 – 686. DOI: 10.1784/insi.46.11.681.52280.
14. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1 (34). С. 3 – 33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
15. Uhl K. M., Lucht B., Jeong H., Hsu D. K. Mechanical strength degradation of graphite fibre reinforced thermoset composites due to porosity // Review of Progress in QNDE / еd. by D. O. Thompson and D. E. Chimenti. 1988. 7B. P. 1075 – 1082.
16. Stone D. E. W., Clarke B. Ultrasonic attenuation as a measure of void content in carbon-fibre reinforced plastics // Non-Destructive Testing. 1975. V. 8. Is. 3. P. 137 – 145. DOI: 10.1016/0029-1021(75)90023-7.
17. Liu L., Zhang B. M., Wang D. F., Wu Z. J. Effects of cure cycles on void content and mechanical properties of composite laminates // Composite Structures. 2006. V. 73. N 3. P. 303 – 309. DOI: 10.1016/j.compstruct.2005.02.001.
18. Costa M. L., Almeida F., Rezende M. C. The influence of porosity on the interlaminar shear strength of carbon/epoxy and carbon/bismaleimide fabric laminates // Composite Science and Technology. 2001. V. 61 N 14. Р. 2101 – 2108. DOI: 10.1016/s0266-3538(01)00157-9.
19. Душин М. И., Хрульков А. В., Караваев Р. Ю. Параметры, влияющие на образование пористости в изделиях из ПКМ, изготавливаемых безавтоклавными методами (обзор) // Тр. ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2015. № 2. Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 01.02.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-2-10-10.
20. Zhu. Hong-yan, L. I. Di-hong, Zhang Dongxing et al. Influence of voids on interlaminar shear strength of carbon/epoxy fabric laminates // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009. V. 19. Suppl. 2. September P. s470-s475. DOI: 10.1016/S1003-6326(10)60091-X.
21. Бойчук А. С., Чертищев В. Ю., Диков И. А. Изготовление тест-образцов из углепластика с различной пористостью для разработки методик оценки пористости неразрушающим методом // Тр. ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. № 1. С. 92 – 98. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 01.02.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-1-11-11.
22. Диков И. А., Бойчук А. С. Способы определения объемной доли пор в полимерных композиционных материалах с помощью ультразвуковых методов неразрушающего контроля (обзор) // Тр. ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. № 2. С. 80 – 95. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 01.02.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-2-10-10.
23. Reynolds W. N., Smith R. L. Ultrasonic wave attenuation spectra in steels // J. Phys. D: Appl. Phys. 1984. V. 17. P. 109 – 116. DOI: 10.1088/0022-3727/17/1/015.
24. Неразрушающий контроль в 5 кн. Кн. 2. Акустические методы контроля: практ. пособие / И. Н. Ермолов, Н. П. Алешин, А. И. Потапов; под ред. В. В. Сухорукова. М.: Высш. шк., 1991. 283 с.
1. Kablov E. N. (2002). Aviation Materials in the XXI century. Perspectives and tasks. Aviation materials. Moscow: MISIS – VIAM, pp. 23-47. [in Russian language]
2. Kablov E. N. (2006). Structural and functional materials - the basis of economic and scientific-technical development of Russia. Voprosy materialovedeniya, (1), pp. 64- 67. [in Russian language]
3. Klyueva V. V. (Ed.), Ermolov I. N., Lange Yu. V. (2006). Non-destructive testing: a textbook: in 8 volumes. Vol. 3. Ultrasound control. 2nd ed. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
4. Murashov V. V. (2016). Monitoring and diagnostics of multilayer structures made of polymer composite materials by acoustic methods: monograph. Moscow: ID «Spektr». [in Russian language]
5. Generalov A. S., Murashov V. V., Dalin M. A., Boychuk A. S. (2012). Diagnostics of polymer composites by ultrasonic reverberation-through method. Aviatsionnye materialy i tekhnologii, 22(1), pp. 42-47. [in Russian language]
6. Generalov A. S., Murashov V. V., Dalin M. A., Boychuk A. S. (2013). Determination of the strength of structural elements of carbon fiber in the repair and operation of aviation equipment products by the ultrasonic reverberation-through method. Remont. Vosstanovlenie. Modernizatsiya, (8), pp. 4-7. [in Russian language]
7. Generalov A. S., Murashov V. V., Dalin M. A., Boychuk A. S. (2012). Determination of strength of carbon plastics by the ultrasonic reverberation-through method. Vse materialy. Entsiklopedicheskiy spravochnik, (11), pp. 47-53. [in Russian language]
8. Murashov V. V., Mishurov K. S. (2015). Evaluation of the strength characteristics of carbon fiber acoustics. Aviatsionnye materialy i tekhnologii, 34(1), pp. 81-85. [in Russian language] DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-81-85.
9. Murashov V. V. (2012). Determination of physic-mechanical characteristics and composition of polymer composite materials by acoustic methods. Aviatsionnye materialy i tekhnologii, (S), pp. 465-475. [in Russian language]
10. Murashov V. V., Mishurov K. S., Sorokin K. V. (2011).Evaluation of the strength of carbon plastics in monolithic structures under shear and compression by non-destructive testing. Kontrol'. Diagnostika, (10), pp. 31-36. [in Russian language]
11. Dalin M. A., Generalov A. S., Boychuk A. S., Lozhkova D. S. (2013). The main trends in the development of acoustic methods of NC. Aviatsionnye materialy i tekhnologii, (1), pp. 64-69. [in Russian language]
12. Trifonova S. I., Generalov A. S., Dalin M. A. (2016). Modern technologies and means of shadow ultrasonic testing of polymer composite materials. V mire NK,19(1), pp. 31- 35. [in Russian language]
13. Birt E. A., Smith R. A. (2004). A review of NDE methods for porosity measurement in fibre-reinforced polymer composites. Insight, 46(11), pp. 681-686. DOI: 10.1784/insi.46.11.681.52280.
14. Kablov E. N. (2015). Innovative developments of FSUE “VIAM” SSC RF for the implementation of the “Strategic directions of development of materials and technologies for their processing for the period up to 2030”. Aviatsionnye materialy i tekhnologii, 34(1), pp. 3-33. [in Russian language] DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
15. Thompson D. O. (Ed.), Chimenti D. E., Uhl K. M., Lucht B., Jeong H., Hsu D. K. (1988). Mechanical strength degradation of graphite fibre reinforced thermoset composites due to porosity. Review of Progress in QNDE, 7B, pp. 1075-1082.
16. Stone D. E. W., Clarke B. (1975). Ultrasonic attenuation as a measure of void content in carbon-fibre reinforced plastics. Non-Destructive Testing, 8(3), pp. 137-145. DOI: 10.1016/0029-1021(75)90023-7.
17. Liu L., Zhang B. M., Wang D. F., Wu Z. J. (2006). Effects of cure cycles on void content and mechanical properties of composite laminates. Composite Structures, 73(3), pp. 303-309. DOI: 10.1016/j.compstruct.2005.02.001.
18. Costa M. L., Almeida F., Rezende M. C. (2001). The influence of porosity on the interlaminar shear strength of carbon/epoxy and carbon/bismaleimide fabric laminates. Composite Science and Technology, 61(14), pp. 2101-2108. DOI: 10.1016/s0266-3538(01)00157-9.
19. Dushin M. I., Hrul'kov A. V., Karavaev R. Yu. (2015). Parameters affecting the formation of porosity in PCM products manufactured by nonautoclave methods (review). Tr. VIAM, (2). Available at: http://www.viam-works.ru (Accessed: 01.02.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-2-10-10. [in Russian language]
20. Zhu. Hong-yan, L. I. Di-hong, Zhang Dongxing et al. (2009). Influence of voids on interlaminar shear strength of carbon/epoxy fabric laminates. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 19, Suppl. 2, pp. s470-s475. DOI: 10.1016/S1003-6326(10)60091-X.
21. Boychuk A. S., Chertischev V. Yu., Dikov I. A. (2017). Production of test samples of carbon fiber with different porosity for the development of methods for assessing the porosity of the non-destructive method. Tr. VIAM, (1), pp. 92-98. Available at: http://www.viam-works.ru (Accessed: 01.02.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-1-11-11. [in Russian language]
22. Dikov I. A., Boychuk A. S. (2017). Methods for determining the volume fraction of pores in polymer composite materials using ultrasonic methods of non-destructive testing (review). Tr. VIAM, (2), pp. 80-95. Available at: http://www.viam-works.ru (Accessed: 01.02.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-2-10-10. [in Russian language]
23. Reynolds W. N., Smith R. L. (1984). Ultrasonic wave attenuation spectra in steels. Journal of Physics D: Applied Physics, 17, pp. 109-116. DOI: 10.1088/0022-3727/17/1/015.
24. Suhorukov V. V. (Ed.), Ermolov I. N., Aleshin N. P., Potapov A. I. (1991). Non-destructive testing in 5 books. Book 2. Acoustic methods of control: a practical. Moscow: Vysshaya shkola. [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/td.2018.11.pp.040-051
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/td.2018.11.pp.040-051
and fill out the form
.
|
Архив номеров
">
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»