Лонжерон из стеклопластика. Кто как делал? Прочность

[Renat]

АСК-15.--- из полиэфирки.

Скорее наверное ASW  🙂 Но что там силовые элементы из полиэфирки-не верю!  :IMHO Давайте поставим точку на этой дискуссии 😉
Силовые элементы изготавливать ТОЛЬКО из эпоксидки!

 

[=ALFA=]

а нельзя ли в просветительских целях привести данные-какими именно материалами и технологиями выклеивается тот или иной самолет,никакой военной тайны,надеюсь здесь нет?

 

[Renat]

Думаю тебе стоит ознакомиться с технологией по постройке Лонг Изи и Квики. Там дана технология и применяемые материалы. Это самый простой и дешёвый путь для самодельщика! Для постройки серийных самолётов применяют вакуумную формовку. Ткани на прямом замасливателе(например, Т-10-14). Смола -эпоксидная( неплохие отзывы про питерскую смолу, сам ещё не юзал)!
И отходить от известных традиционных материалов не стоит!!!!!!!

 

[5ZF]

а нельзя ли в просветительских целях привести данные-какими именно материалами и технологиями выклеивается тот или иной самолет,никакой военной тайны,надеюсь здесь нет?

Например планера серии АС  😉

 

[Kestas]

Скорее наверное ASW  🙂 Но что там силовые элементы из полиэфирки-не верю!  :IMHO Давайте поставим точку на этой дискуссии 😉

После точки, в качестве PS:
Хоть редко, но использовался и полиэстер.
Первый композитный планер Фс-24 Феникс был полностью из полиэстера/бальзы. Не уверен насчёт Фебус-а - его старшего брата.
Насколько помню, Глассаиры отформованы из винилестера полностью, а у Гластара - хвостовая силовая часть фюзеляжа.

 

[Геннадий2]

Была такая история с планером ЛАК-12.
Там к лонжерону подходили по советски, работали Цаги, ВИАМ, лучшие на то время материалы, смола уголь, ОСТы ГОСТы
вобщем вся мощь авиасистемы СССР.
Сделали, испытали, сломали -- 102% от расчетов. Зашибись.

Потом на испытаних катастрофа. При посадке не выходит шасси, пилот создает перегрузочку, но вместо выхода шасси отваливается крыло..
Потом еще три аварии тоже самое, ломаются крылья.
Выяснилось, что не выдержали технологические параметры "передавили" или "пересушили" ткань 

Осташов Владимир Геннадьевич (конструктор, летчик, редактор альманаха «Аэромастер») был участником тех событий, они тогда, на улгепластиковые полки лонжерона, табу наложили.
Композиты, это намного больше, чем просто полка или обшивка. В авиастроении это целая философия со своими правилами и законами. Кроме прочности конструкция должна работать не в ущерб другим компонентам и самой себе, не создавать концентраторов и температурных напряжений, работая в унисон с лояльными прогибами и достаточной прочностью. Эти упругие взаимодействия элементов конструкции созданных из композитов и будут гарантией не только прочности , а именно работы и ресурсности корпусного изделия.
ОСТы разработаны в 70 годы! Нормы кстати рознятся у каждого КБ, у Туполей одни, у Ильюшенцев другие, у каждого свои школы.
Усадка , я уже писал, идет по объему, и ни как не влияет не на прочность, не на точность, не на допуски. Раньше, когда не было смолы, сотовые панели  клеили казеиновым клеем из бумаги и текстиля, это тоже композит. У клея усадка 80%! И что? Клей после пропитки сотовой ячейки, усыхает оставляя галтель, как раз то, что требуется для снижения веса и гибкой работы соединения, т.е еще более деликатный подход, чем у смолы.

 

[Renat]

Усадка , я уже писал, идет по объему, и ни как не влияет не на прочность, не на точность, не на допуски.

Вот дилетант! У тебя грубо говоря 50% смолы и 50% ткани!ткань не даст усадку, а остальные дадут!Намотай на трубу ткань с полиэфиркой, подожди пока встанет и попробуй достань! Потом звезди про объёмную усадку! :STUPID Кстати, слово объём изначально подразумевает усадку во всех направлениях!Просто ткань в легочь уменьшает усадку вдоль  волокон!

 

[Renat]

После точки, в качестве PS:
Хоть редко, но использовался и полиэстер.
Первый композитный планер Фс-24 Феникс был полностью из полиэстера/бальзы. Не уверен насчёт Фебус-а - его старшего брата.
Насколько помню, Глассаиры отформованы из винилестера полностью, а у Гластара - хвостовая силовая часть фюзеляжа.

Спасибо за замечание! Буду знать! 🙂

 

[Renat]

ОСТы разработаны в 70 годы! 

А формулы для расчёта ЛА вообще в начале столетия 😱

 

[Renat]

Предельные отклонения размеров для композитов в разных КБ находяться между 7-м и 12-м квалитетами. Мне больше импонирует ОСТ1 00022-80!В самолётных КБ он как раз и используется!
Генадий2 у вас какое образование????Ваша компетентность под знаком вопроса!

 

[KAA]

Спасибо за замечание! Буду знать

Добавлю, что самая первая стеклопластиковая конструкция в авиации-хвостовая балка с-та Валти ВТ-15 (ЕМНИП), была на полиэфирном связующем (за неименеем лучшего,естессно).

Усадка , я уже писал, идет по объему, и ни как не влияет не на прочность, не на точность, не на допуски

По моему,крестьянскому разумению, усадка связующего "собирает" волокна ткани, и под нагрузкой, в композите сначала растягивается матрица (связующее), при этом волокна просто выпрямляются, и лишь потом "включаются в работу". Но напряжения в матрице уже значительные.
Меньшая усадка эпоксидной матрицы,потребует меньшего её растяжения до " включения в работу"волокон армирующего материала. Эти рассуждения относятся лишь к работе композита на растяжение и сдвиг.   

 

[Геннадий2]

Согласен. Теоретически так, если ткань предварительно напряжена, метод намотки например. Но в практике стекло под вакуумом еще больше морщится, не зависимо от связующего. Если все правильно делать, то изделие дает усадку (выход стирола) на тыльной стороне, а лицевая в точности повторяет теоретический контур (есть без усадочные винил эфирные, полиэфирные смолы).
Полиэфирка дает надежную адгезию и держит форму лучше, чем эпоксидка.
Что толку в прочности отдельных элементов, если они между собой не держатся. чтобы добиться равнопрочности конструкции, нужна надежная адгезия.
я не против эпоскидки, 8 самолетов построил из ЭД-20
И сейчас строю из ЭТАЛ 45. но склеивать элементы приходится клевыми составами.
В скором начну пробовать эпосивинилэфирную смолу, потом посмотрим.
Да, коробление на полиэфирке имеет место, нужно выдержку давать между слоями, для выхода стирола.

 

[glider 1968]

По моему,крестьянскому разумению, усадка связующего "собирает" волокна ткани, и под нагрузкой, в композите сначала растягивается матрица (связующее), при этом волокна просто выпрямляются, и лишь потом "включаются в работу". Но напряжения в матрице уже значительные.
Меньшая усадка эпоксидной матрицы,потребует меньшего её растяжения до " включения в работу"волокон армирующего материала. Эти рассуждения относятся лишь к работе композита на растяжение и сдвиг.

Давайте так.
(Блин, без всяких математических значков трудновато, но попробую)
Модули упругости связующего и армирующих волокон различаются чуть ли не на 2 порядка.
Рассмотрим случай когда волокна уложены идеально по прямой. В этом случае  связующее вообще не работает
Волокна уже достигнут предела прочности, а связующее будет болтаться где-то у нулевой точки прямой пропорциональности закона Гука.

Чуть-чуть развернем на маххонький  (совсем махонький) градус волокна.
Картина практически не изменится, только появится сжимающая сила, действующая на связующее.
Так что на связующее будет действовать 2 силы растягивающая в продольном направлении и сжимающая в поперечном.
Получаются уже 2 закона Гука, работающих в перпендикулярных направлениях.
Первый Гук (продольный) так и болтается около нуля.
Второй Гук (поперечный) с увеличением градуса отклонения будет увеличиваться. Но все равно не убежит за пределы пропорциональности.
Нить все-равно порвется раньше.

Теперь так .
Произошла усадка связующего т.е связующее хочет сжаться, а волокна не дают. (Точнее сжимаются, но чуть-чуть)
Тянем.
Опять закон Гука, только немного сдвинутый вверх из-за уже существующего напряжения.
И опять нить рвется раньше из-за различия в 100 раз модулей упругости.
Ну это как тянуть стальной стержень и резинку совместно И неважно при этом растянута предварительно резинка  или нет.

 

[Renat]

По моему,крестьянскому разумению, усадка связующего "собирает" волокна ткани, и под нагрузкой, в композите сначала растягивается матрица (связующее), при этом волокна просто выпрямляются, и лишь потом "включаются в работу". Но напряжения в матрице уже значительные.
Меньшая усадка эпоксидной матрицы,потребует меньшего её растяжения до " включения в работу"волокон армирующего материала. Эти рассуждения относятся лишь к работе композита на растяжение и сдвиг.

+1

 

[Renat]

Помимо отдельных элементов, учитывайте общую сборку. На общую сборку детали должны приходить без внутренних напряжении! Усадка как раз и дает эти напряжения...Не забываем, что внутренние напряжения суммируются с действующими(напр. аэродинамическими)! Легко можно ускакать за предел прочности  :'(

 

[Renat]

есть без усадочные винил эфирные, полиэфирные смолы

Скажу по секрету, у них тоже есть усадка  😉 Причём не малая!
В них есть стирол, он испаряется....

 

[glider 1968]

Например планера серии АС  

Армирующим элементом там служит однонаправленная ткань Т-56 из СВМ волокна. Свзующее Эд-20
Хоть волокно и Сверхвысокомодульное, но из-за длины крыла все равно при нагрузке получается достаточно высокое абсолютное удлинение. Другими словами крыло здорово гнется, в принципе ну и пускай гнется, только там еще и управление гнется и оси вращения элеронов тоже гнутся 🙂.

Чтобы крыло меньше гнулось приходится еще добавить материальчику на лонжерон.
Увеличение сечения полок  дает при той же нагрузке меньшее удлинение, соответственно меньщий прогиб крыла.
а крыло держит большую нагрузку.
Получается примерно так.
По нормам летной годности со всеми коэффицентами разрушающая перегрузка вроде 10 получается (точно не помню) , а увеличение сечения для придачи большей жесткости крылу  увеличивает разрушающую перегрузку   в 2 раза. (виноват, тоже точно не помню)
Так что у планера АС сначала у пилота позвоночник в трусы высыпется, а потом крыло отвалится. 🙂

ЗЫ.  У планера АС лонжерон проектировался не по пределу прочности, а по жесткости крыла

 

[5ZF]

Армирующим элементом там служит однонаправленная ткань Т-56 из СВМ волокна. Свзующее Эд-20
...
У планера АС лонжерон проектировался не по пределу прочности, а по жесткости крыла
...
Так что у планера АС сначала у пилота позвоночник в трусы высыпется, а потом крыло отвалится.

Вот теперь все понятно, спасибо!  🙂

 

[Rafis]

Давайте так.
(Блин, без всяких математических значков трудновато, но попробую)
Модули упругости связующего и армирующих волокон различаются чуть ли не на 2 порядка. Рассмотрим случай когда волокна уложены идеально по прямой. В этом случаесвязующее вообще не работает Волокна уже достигнут предела прочности, а связующее будет болтаться где-то у нулевой точки прямой пропорциональности закона Гука.
Чуть-чуть развернем на маххонький(совсем махонький) градус волокна. Картина практически не изменится, только появится сжимающая сила, действующая на связующее. Так что на связующее будет действовать 2 силы растягивающая в продольном направлении и сжимающая в поперечном. Получаются уже 2 закона Гука, работающих в перпендикулярных направлениях. Первый Гук (продольный) так и болтается около нуля. Второй Гук (поперечный) с увеличением градуса отклонения будет увеличиваться. Но все равно не убежит за пределы пропорциональности. Нить все-равно порвется раньше.
Теперь так. Произошла усадка связующего т.е связующее хочет сжаться, а волокна не дают. (Точнее сжимаются, но чуть-чуть)Тянем. Опять закон Гука, только немного сдвинутый вверх из-за уже существующего напряжения. И опять нить рвется раньше из-за различия в 100 раз модулей упругости. Ну это как тянуть стальной стержень и резинку совместно И неважно при этом растянута предварительно резинка или нет.

у Вас получилось замечательно, по моему. И пример про стальной стержень и резинку - почти классический. (попадался мне в одной книге, правда там в место [стального] стержня - цепь)

 

[vld5]

А вот при сжатии , когда происходит местная потеря устойчивости волокон , от материала связующего очень сильно зависит. Да про циклическую прочность забывать нельзя , а адгезия у эпоксидных материалов существенно выше чем полиэфирных.
Да и качество поверхности тоже важно, на катерах , чтоб из-за усадки не проявлялась структура ,полиэфирщики просто кидают на поверхность стекломат , им вес не очень важен.