Конкретизация объектов проектирования

Проектирование КМ проводится по критериям (ограничениям) полученной при создании совокупной характеристики условий работы изделия. Во-первых, по готовым чертежам и проектной конструкторской документации на технический объект (автомобиль, самолет и пр.) определяют тип конкретной детали, оценивая ее форму, например: ОБОЛОЧКА (лист, цилиндр, профиль); ТЕЛО ВРАЩЕНИЯ (шестерня, вал, кулачок); БАЛКА (стержень, панель, монолит), и устанавливают назначение детали. Во-вторых, определяют габариты изделия и степень развитости формы (число переходов, сопрягаемых поверхностей и их вид). На этом этапе происходит предварительное рассмотрение и назначение способа и технологии получения изделия из композита. В-третьих, устанавливают схему главных напряжений и характер и вид механического нагружения (циклические, статические, динамические, изгиба, кручения); находят критическое (опасное) сечение и тензор напряжений. В-четвертых, устанавливают условия эксплуатации (температура, среда, требования к поверхности изделия - факторы эрозии и коррозии, светостойкости, трения). На каждом этапе полученные данные математически формализуются, что приводит к созданию общей математической модели композита. В начале проектирования КМ механические свойства материала полагают изотропными. Критерии прочности для оценки работоспособности конструкций рассмотрены в курсе "Сопротивление материалов".

Ограничения при проектировании композитов

Проектирование КМ ограничено конструкторской и технологической возможностями. Под конструкторской возможностью понимают способность данной формы детали, структуры и совокупности выбранных компонентов удовлетворять требованиям к изделию (ТЗ). Под технологической возможностью понимают наличие техники и технологии, позволяющих получить спроектированный материал. Все это отражается в проектировании новых композитов.

14.3.2.1.1.1.1 ПРИМЕР

Дано: одноосное растяжение стержня массой m = 0,1 кг, длиной L = 0,45 м, сечением S= 10^-4 м², силой N = 80 кН, при температуре 570 К. Определим расчетную плотность проектируемого КМ по формуле:

Определим нижнее значение расчетной плотности проектируемого КМ для пористости 9%:

 Определим расчетное напряжение растяжения в стержне:

 Определим верхнее и нижнее значение удельной прочности проектируемого КМ:

Таким образом, плотность проектируемого КМ должна находиться в диапазоне от 2022 до 2222 кг/м3, а удельная прочность - в диапазоне от 0,360 до 0,396 МДж/кг.