UDK 678(075.8) Ba431

Recenzentai: prof. Rimantas Banevicius prof. Jonas Liukaitis

Siauliq universiteto Technologijos fakulteto taryba si^ knyg^ studijuojantiems mechanikos inzinerijos specialybes moduli „Polimerq ir kompozitq mechanika" leido naudoti kaip vadoveli.

ISBN 9986-38-431-1 © Jonas BareiSis, 2003 © Vaclovas Tridys, 2003 © Kauno technologijos universitetas, 2003 © Siauliii universitetas, 2003 © V§1 Siauliit universiteto leidykla, 2003

Turinys

{vadas ' Konstrukcinems medziagoms keliami reikalavimai 8 1. PoIimer^ struktura, ji | faziniai ir fiziniai buviai 9

1.1. Polimeriniii medziagu bendroj i charakteristika 9 1.2. Polimeni makromolekuliu struktura 11 1.3. Polimerq makromolekuliii mase 13 1.4. Polimeni faziniai buviai 14 1.5. Polimeni supermolekulin6 strukttora 15 1.6. Polimeni fiziniai buviai 21

2. Konstrukciniams plastikams ir kompozitams naudojamq medziagij sudetis ir savybes 26 2.1. Termoplastiniai polimerai 27 2.2. Reaktoplastiniai polimerai 40 2.3. Sud6tiniii plastikii ir kompozitq uzpildai 43 2.4. Polimeni plastifikavimas ir savybiii keitimas

naudojant specialius priedus 50

3. Kompozitai, ji{ struktura, mechanines savybes 52 3.1. Bendroji kompozitq charakteristika, j n struktQra 52 3.2. Reikalavimai, keliami kompozitii komponentams 53 3.3. Armuojanciiijii elementiimechaninis stiprumas 55 3.4. Kompozitai su polimerine matrica (KPM) 60 3.5. Kompozitai su anglies matrica 63 3.6. Kompozitai su metaline matrica 65 3.7. Kitii rusiii kompozitai 67

4. Priverstinio polimerq elastingumo deformacijos kinetika 70 4.1. Deformacijos proceso relaksacinis pobudis 70 4.2. Priverstinis elastingumas ir jo charakteristika 73 4.3. Didelio elastingumo deformacijos tyrimai

modeliniu metodu 75 ' . . 4.3.1. Maksvelo modelis ir jo matematinis

aprasymas 76

3

4.3.2. Kelvino - Fogto modelis ir jo matematinis aprasymas 78

4.3.3. Alfrejaus modelis deformavimo desningumams aprasyti 80

5. Polimerq ir liompoziti| stiprumas 84 5.1. Pagrindines stiprumines charakteristikos 84 5.2. Grifitso ir statistine trapaus irimo teorijos 88 5.3. Stiprumo priklausomybe nuo laiko 89 5.4. Kinetine stiprumo teorij a 92 5.5. Konstrukciniii plastikij. stiprumas 94

5.5.1. Trumpalaikis stiprumas 95 5.5.2. TemperatUros ir deformavimo greicio (taka

polimerii tempimo diagramai 98 5.5.3. Tamprumo ir Puasono koeficientuypatumai.... 100

5.6. Stiklo plastikii tempimo diagrama ir jos ypatumai 102 6. Ilgalaikis ir ciklinis stiprumas 105

6.1. Ciklinio stiprumo charakteristika 105 6.2. Nuovargio bandymii metodai 109 6.3. Nuovargio bandymii metodika 111 6.4. Plastikii savaiminis isilimas 113 6.5. Relaksacijos reiskiniai esant ciklinei apkrovai 117 6.6. Valksnumas ir itempimii relaksacij a 120

6.6.1. Valksnumo proceso charakteristika 120 6.6.2. Valksnumo bandymii metodika 122 6.6.3. [renginiai polimerq valksnumui tirti 123 6.6.4. (tempimii relaksacija polimeruose 127

7. {vairiq faktoriq jtaka plastikq statiniam ir cikliniam stiprumui 129 7.1. Laiko ir skysciii [taka polikaproamido statiniam

stiprumui 129 7.2. Terminio poveikio (taka PKA statiniam ir cikliniam

stiprumui 131 7.2.1. Terminio poveikio itaka PKA statiniam

stiprumui 131

4

7.2.2. Terminio apdorojimo ir skysciii aplinkos itaka PKA cikliniam stiprumui 137

7.3. Strukturos stabilizatoriii itaka poliamido statiniam ir cikliniam stiprumui 139

7.4. Supermolekulines strukturos itaka PKA cikliniam stiprumui 143

7.5. Bandymo rezimii itaka 145 7.5.1. Apkrovos budo itaka 145 7.5.2. Apkrovos daznio itaka 147

8. Kompozitij statinis ir ciklinis stiprumas 148 8.1. Kompoziciniii medziagii stiprumo

charakteristikii nustatymo ypatumai 148 8.2. Atsparumas statiniam lenkimui 152 8.3. Atsparumas cikliniam lenkimui 155 8.4. Kompozitii gamybos technologijos itaka statiniam ir

cikliniam stiprumui 160

9. Plastikq ir kompozitq nuovarginis irimas 163 9.1. Plastikii irimo mechanizmo analize 163 9.2. Ciklinio sustiprejimo charakteristika 166 9.3. {vairiq faktoriq itaka cikliniam sustiprej imui 167

9.3.1. Ciklii skaiciaus itaka PKA cikliniam sustiprejimui 167

9.3.2. Ciklo vidutiniii itempimi{ itaka PKA sustiprejimui 168

9.3.3. Apkrovos koeficiento, rezimo ir daznio itaka.... 169 9.3.4. Mastelio faktoriaus ir statinio stiprumo itaka... 170

9.4. Ciklinio sustiprejimo matematinis modelis 171 9.5. Kompozitii irimo ypatumai esant statinei apkrovai 173 9.6. Sluoksniuotii kompozitq nuovarginis irimas 176

10. Plastikii ir kompozitq ilgaamziskumo prognozavimas 181 10.1. Ilgaamziskumo prognozavimo metodii pagrindimas 181 10.2. Oldyrevo metodas kompozitii ilgaamziskumui

nustatyti 182 10.3. Daugiaparametris konstrukcijii kompozitii

ilgaamziskumo prognozavimas 184

5

10.4. Daugiaparametrio metodo eksperimentinis patikimumas 186

11. Plastikq ir kompozitij perdirbimo technologiniai ypatumai . . .190 11.1. Termoplastiniii gaminii!, formavimas 191 11.2. Reaktoplastikii perdirbimas 198 11.3. Kompozitii su stiklo, keraminiais, anglies, boro,

aramidiniais ir kitais pluostais perdirbimas 201 11.4. Kompozitii gaminiai su lengvomis konstrukcinemis

medziagomis 210 11.5. Nauj OS kompozitii panaudojirno galimybes 212 11.6. Plastikii ir kompozitii sujungimas 220

11.6.1. Plastikii. suvirinimas 220 11.6.2. Kompozitii klijavimas 225

12. Zaliavq, gaminiq ir technologinii; procesij kokybe 229 12.1. Plastikii zaliavii kokybes rodikliai ir jii nustatymas 229 12.2. Dazniausiai pasitaikantys gaminiii is PKM defektai 232 12.3. Plastikiniii ir kompozitii gaminiq. defektq

nustatymo metodai 235 12.4. Suklijavimo kokybe 239 12.5. Reikalavimai plastikiniq gaminiq.

ir presformq parametrams 240

13. Profesine sauga dirbant su klijais ir PKM 245

Literatura 248

Priedai 251 Universali varginimo masina 252 P.l Bendroji varginimo masinos charakteristika 252 P.2 Jegos matavimas ir reguliavimas 255 P.3 Deformacijos matavimas ir reguliavimas 256

6

IVADAS

Sudetiniai plastikai ir kompozicines medziagos siandieniniame pasaulyje is dalies pakeicia tradicines naturalias medziagas - metalus, medien^ keramikci, ir kt. Naujqju medziagii poreikis nuolat auga, kuriama vis daugiau siii medziagu rusiq ir labai daznai stokojama informacijos apie jq savybes. Todel, tinkamai neivertinus busimojo gaminio eksploataciniii savybiii, galima suklysti, parenkant gamybai reikalingas medziagas. Zinios apie plastikus ir kompozitus sudaranciii polimeni ir kitti medziagii struktura sudeti bei savybes yra reikalingos ne tik specialistams, gaminantiems dirbinius is minetq medziagii, bet ir vartotojams, naudojantiems tuos gaminius.

Vadovelyje „Polimeni ir kompozitq mechanika" pateikiamos bendros zinios apie polimerus ir jii pagrindu gautas konstrukcines medziagas, jq savybes, pritaikymo sritis; nagrinejamos naujausios polimeni stiprumo teorijos, analizuojama (vairiii aplinkos ir technologiniii parametni itaka statimam ir cikliniam stiprumui. Atskiraose knygos skyriuose pateikiamos zinios apie polimeni deformacines savybes, itempimq relaksacijos, valksnumo, nuovarginio irimo reiskinius, plastikii ir kompozitq mechaniniq savybiii matavimo metodus bei irengimus, ilgaamziskumo s^vok .̂ ir jo prognozavim^.

Skyriuje „Plastikq ir kompozitii perdirbimo technologiniai ypatumai" apibudinti gaminiii formavimo metodai is termoplastiniii ir reaktoplastiniii polimeni, kompozitii; pateiktos Siuos metodus iliustruojaneios schemos, aprasyti plastikiniii detaliii sujungimo budai ir problemos. Kituose skyriuose aiskinami zaliavn, gaminiii ir technologiniii process kokybes kontroles ir profesines saugos, dirbant su polimerinemis kompozicinemis medziagomis, klausimai.

Priede supazindinama su originalios konstrukcijos universalia masina polimeriniq medziagii mechaninems ir deformacinems savybems tirti, aprasoma jos konstrakcija, pateikiamos tyrimo metodikos.

7