Модель силового воздействия

После удаления избытков связующего и уплотнения материала заготовки деформированное состояние заготовки геометрически должно соответствовать изделию. Очевидно, что решение задачи из­готовления конструкции заданной геометрии и однородности мате­риала может быть получено только на основе анализа напряженно- деформированного состояния (НДС) системы основная оснастка - заготовка - цулага, возникающего люд действием приложенного давления, и изменения этого НДС в процессе формования. Однако это требует решения нестационарных нелинейных краевых задач механики сплошной среды, поскольку свойства материала заготов­ки за время формования существенно изменяются, что влечет за со­бой необходимость экспериментального определения большого чис­ла параметров модели материала заготовки в каждый момент вре­мени и учета влияния на НДС заготовки других процессор, проте­кающих в ее материале (фильтрация связующего, изменение вязкости и т.д.). Поэтому описание изменения начального НДС за­готовки возможно только в рамках полного моделирования процес­са формования.

Степень неоднородности ИДС профилей П- и L-образного сече­ния, формуемых на основной оснастке типа "пуансон" без цулаги, а геометриче­ские характеристики конечного изделия практически совпадают с заданными чертежом. Поэтому изготовление профилей подобного типа в отдельных случаях возможно без цулаги. При формовании таких профилей на оснастке типа "матрица" для предотвращения не про прессовок из-за возможного зависания дренажных и раздели­тельных слоев и вакуумного мешка целесообразно применение ре­зиновых вкладышей.

Указанных недостатков лишен разработанный в ГП ВИАМ новый метод формования и сборки конструкций. Метод получил название “ Фаворит ”, что является аббревиатурой слов ’’Формование автоклав­ное, вакуум отсутствует, российское изобретение Теребенина ”.

По этому методу предлагается создавать интегральные конструкции путем членения конструкции на отдельные заранее изготовленные дета­ли или полуфабрикаты деталей с последующей сборкой в агрегат с по­мощью клеев и присадочных материалов в автоклаве без герметизи­рующего чехла и системы вакуумирования.

Предварительное изготовление отдельных, входящих в интегральную конструкцию конструктивных элементов, позволяет получить гаранти­рованное качество основные несущих элементов благодаря упрощению формы конструкции и получению возможности проконтролировать ка­чество этих элементов непосредственно перед изготовлением интегральной конструкции.

Отличительной особенностью метода является возможность из пря­молинейна» гибких элементов формировать криволинейную инте­гральную конструкцию. Можно также обеспечить образование в интегральной конструкции открытых и замкнутых полостей и получить та­ким образом конструкцию с оптимальной удельной жесткостью и несущей способностью. Тогда как традиционным вакуумно­-автоклавным методом формования изготовить интегральную конструк­цию с замкнутой полостью очень сложно и этот метод требует больших затрат по трудоемкости на изготовлении сложной оснастки и больших трудностей непосредственно на операции выкладки и сборки входящих элементов перед формованием.

Еще одна особенность данного метода заключается в том, что с его помощью можно надежно соединить детали, подходящие одна к другой под углом и не имеющих общих поверхностных контактов. В этом слу­чае соединение таких сопрягающихся деталей осуществляется с исполь­зованием соединительных элементов, изготовленных из так называемо­го присадочного материала, который может иметь любой армирующий наполнитель и ту же клеевую матрицу, которая закладывается для склеивания отвержденных или неотвержденных элементов в данной интегральной конструкции или другую матрицу, но с однотипным ре­жимом отверждения. Соединительные элементы могут иметь любую форму, но как правило, наиболее удобными формами являются косын­ки, уголки, швеллеры.

Минимальная неоднородность температурного, а следовательно, и конверсионного поля при ВАФ тонкостенных изделий возможна только в условиях симметричного нагрева. При этом разность тем­ператур на противолежащих сторонах формуемой заготовки зави­сит только от ее толщины и скорости нагрева. Модель теплового воздействия позволяет рассчитать теплотехнические характеристи­ки основной и вспомогательной оснастки и их материалоемкость, обеспечивающие эти условия.

Для изделий сложной геометрической формы невозможно сфор­мировать в условиях ВАФ такое НДС формуемой заготовки, кото­рое удовлетворяло бы одновременно двум требованиям - обеспечить заданные геометрические размеры и форму изделия и однородность материала изделия. Поскольку основной задачей силового воздей­ствия является уплотнение материала, сопровождающееся удале­нием излишков связующего из заготовки, то с целью уменьшения отрицательных последствий силового воздействия необходимо уже на стадии изготовления препрега и выкладки заготовки добиваться заданного соотношения компонентов и степени уплотнения матери­ала заготовки. Это тем более важно, что излишки армирующего на­полнителя удалить из заготовки невозможно, а это приводит к от­клонению формы волокон от прямолинейной и в конечном итоге к появлению складок. Модель силового воздействия, позволяющая ана­лизировать влияние геометрии изделий, жесткостных характери­стик и конструкции вспомогательной оснастки (цулага) и упругих характеристик формуемого материала на мгновенное НДС заготов­ки при подаче давления формования, обеспечивает поиск компро­миссного решения.