Исследование влияния масштабного фактора на кинетику процесса отверждения деталей из полимерных композиционных материалов


DOI: 10.34759/tpt-2020-12-9-424-431

Авторы

Чэнь Я. 1*, Пье П. М.1, Малышева Г. В.2

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
2. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1, Москва, 105005, Россия

*e-mail: yangyangchen@mail.ru

Аннотация

Приведены результаты моделирования кинетики процесса отверждения стрингера крыла самолета, изготовленного из полимерных композиционных материалов с использованием программы ESI PAM-RTM. При моделировании учитывается изменение агрегатного состояния связующего в процессе отверждения и количество тепла, выделяемого при отверждении. Исследовано влияние масштабного фактора на температурное поле, степень отверждения и интенсивность тепловыделения используемого состава эпоксидного связующего. Установлено, что при увеличении толщины стенки стрингера в 3 раза интенсивность тепловыделения увеличивается более чем в 5 раз, максимальное значение температуры повышается на 40%, средний перепад температуры по площади стрингера увеличивается в 4.2 раза, среднее значение перепада степени отверждения увеличивается в 2 раза, а разница достигаемой интенсивности тепловыделения по объему стрингера повышается в 14 раз.

Ключевые слова:

полимерный композиционный материал, кинетика процесса отверждения, масштабный фактор, температурное поле, степень отверждения

Библиографический список

  1. Черноволов Р.А., Гарифуллин М.Ф., Козлов С.И. Валидация процедур проектирования и изготовления динамически подобных моделей летательных аппаратов с применением полимерных композиционных материалов // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 3. С. 102‒112.

  2. Башаров Е.А., Вагин А.Ю. Анализ применения композиционных материалов в конструкции планеров вертолетов // Труды МАИ. 2017. № 92. 13 с.

  3. Ендогур А.И., Кравцов В.А. Идеология проектирования авиационных конструкций из полимерных композиционных материалов // Труды МАИ. 2015. № 81. 4 с.

  4. Петрова А.П., Малышева Г.В. Клеи, клеевые связующие, клеевые препреги. М.: ВИАМ, 2017. 472 с.

  5. Каблов Е.Н., Чурсова Л.В., Лукина Н.Ф., Куцевич К.Е., Рубцова Е.В., Петрова А.П. Исследование эпоксиднополисульфоновых полимерных систем как основы высокопрочных клеев авиационного назначения // Клеи. Герметики. Технологии. 2017. № 3. С. 7‒12.

  6. Баурова Н.И., Зорин В.А. Применение полимерных композиционных материалов при производстве и ремонте машин. М.: МАДИ, 2016. 264 с.

  7. Симонов-Емельянов И.Д., Апексимов Н.В., Трофимов А.Н., Cуриков П.В., Хомяков А.К. Влияние молекулярной массы диановых эпоксидных олигомеров промышленных марок на кинетику усадки при отверждении // Вестник МИТХТ. 2011. Т. 6. № 4. С. 89‒92.

  8. Пье Пху Маунг, Малышева Г.В., Татарников О.В. Отработка технологических режимов отверждения при изготовлении и ремонте изделий из композитов // Ремонт, восстановление, модернизация. 2016. № 8. С. 7‒11.

  9. Кепман А.В., Макаренко И.В., Страхов В.Л. Экспериментальное исследование комплекса термохимических, теплофизических свойств и кинетики процесса отверждения полимерных композиционных материалов // Композиты и наноструктуры, 2016. T. 8. № 4. С. 251‒264.

  10. Мараховский П.С., Баринов Д.Я., Чуцкова Е.Ю., Мельников Д.А. Отверждение многослойных полимерных композиционных материалов. Ч. 2. Формование толстостенной плиты стеклопластика // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2018. № 6. P. 7‒14.

  11. Хасков М.А., Сафронов Е.В. Моделирование процессов отверждения термореактивных матриц на примере сложнопрофильного образца // Труды ВИАМ. 2019. № 12. С. 46‒54. DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-12-46-54

  12. Баринов Д.Я., Майорова И.А., Мараховский П.С., Зуев А.В., Куцевич К.Е., Лукина Н.Ф. Математическое моделирование температурных полей при отверждении толстостенной плиты стеклопластика // Перспективные материалы. 2015. № 4. С. 5‒14.

  13. Ewert U., Redmer B., Rädel C., Schnars U., Henrich R., Bavendiek K., Jahn M. Mobile computed tomography for inspection of large stationary components in nuclear and aerospace industries // Materials Transactions, 2012. V. 53. N 2. P. 308‒310. https://doi.org/10.2320/matertrans. I-M2011848

  14. Laidler K.J. The development of the Arrhenius equation // Journal of Chemical Education. 1984. V. 61. N 6. P. 494‒498.

  15. Чэнь Я., Мараховский П.С., Малышева Г.В. Определение теплофизических свойств эпоксидных материалов в процессе их охлаждения // Труды ВИАМ. 2018.№ 9 (69). С. 119‒123. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-9-119-123. &

  16. Янян Ч., Пье П.М., Малышева Г.В. Определение кинетики отверждения деталей из полимерных композиционных материалов на основе эпоксидных связующих // Тепловые процессы в технике. 2020. Т. 12. № 4. С. 185‒191. DOI:10.34759/tpt-2020-12-4-185-191

  17. Zhang J. Xu Y, Huang P. Effect of cure cycle on curing process and hardness for epoxy resin //Express Polymer Letters. 2009. V.3. N 9. P. 534–541. DOI: 10.3144/expresspolymlett.2009.67

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024