Неоднородность локальной жесткости и прочности композита на основе стекломата

Композитные пластины на основе хаотически ориентированных коротких волокон являются распространенным конструкционным материалом в силу его технологичности и изотропии механических характеристик в плоскости пластины. Однако существенная неоднородность распределения коротких волокон заставляет при проектировании конструкций закладывать дополнительный коэффициент запаса прочности, величина которого зависит от коэффициента вариации локальных характеристик прочности. В данной работе объектом исследования является стеклопластик, полученный методом контактного формования, в котором наполнитель - четыре слоя стекломата Ahlstrom М-600 (длина нити 50 мм), а матрица - полиэфирное связующее на основе смолы Polylite 440-M850 и катализатора Butanox М50. Традиционные методы исследования неоднородности механических свойств требуют использования большого количества крупногабаритных образцов (ширина не менее 50 мм, длина до 500 мм), что не дает корректной информации о распределении локальной прочности. В работе сделано основополагающее допущение, что локальная жесткость и прочность в плоскости пластины линейно связаны с объемным содержанием наполнителя, следовательно, и с жесткостью в трансверсальном направлении, изучение которой доступно неразрушающими методами - индентированием. Получена карта распределения трансверсальной жесткости и статистические характеристики - средняя жесткость и коэффициент вариации. Математическое моделирование распределения значений трансверсальной жесткости позволило определить зависимость коэффициента вариации и, соответственно, объемной доли стекловолокон для пластин, изготовленных из матов, с произвольной поверхностной плотностью. Найдена зависимость коэффициента вариации от количества слоев в композите.