THE MUTUAL INFLUENCE INVESTIGATION OF A COMPOSITE POLYMER MATERIAL WORKPIECE AND A TECHNOLOGICAL MANDREL DURING THE MANUFACTURING PROCESS TEMPERATURE TREATMENT

Abstract

В работе исследуются вопросы повышения физико-механических свойств армированного полимерного композиционного материала в процессе технологической намотки путём создания остаточных напряжений перед термообработкой, что на практике зачастую приводит к повреждению технологической оснастки или разрушению заготовки изделия при отверждении вследствие значительного различия коэффициентов линейного температурного расширения композиционного материала и металлической оправки. В результате анализа результатов вычислительного эксперимента анализируются возникающие повреждения и напряжения в композиционном материале. Предложено конструктивно-технологическое решение для обеспечения упругой компенсации избыточных напряжений, возникающих в заготовке углепластиковых изделий, создаваемых при помощи автоматизированной мокрой намотки и последующей температурной обработки. Данное решение позволит добиться программируемого повышения предела прочности однонаправленного углепластикового материала на растяжение на 10-15 % с гарантированным обеспечением отсутствия повреждения как заготовки изделия, так и металлической оправки или её составных частей. The paper investigates the issues of improving of the mechanical properties of a reinforced polymer composite material in the process of technological winding by creating residual stresses before heat treatment, which in practice often leads to damage to the technological equipment or destruction of the workpiece during curing due to a significant difference in the coefficients of linear thermal expansion of the composite material and metal frame. As a result of the computational experiment, the resulting damage and stresses in the composite material are analyzed. A constructive and technological solution has been proposed to provide elastic compensation for excess stresses arising in the workpiece of carbon fiber products created using automated wet winding and subsequent heat treatment. Proposed solution will make it possible to achieve a programmable increase in the tensile strength of a unidirectional carbon fiber material by 10–15% with a guaranteed absence of damage to both the product workpiece and the metal mandrel or its components.