Моделирование напряженно-деформированного состояния нетканого холста при намотке на цилиндрическую оправку

Металлургия и материаловедение
Авторы:
Аннотация:

Окисленный волокнистый полиакрилонитрил (ПАН) – наиболее распространенный предшественник углеродного волокна. В ОАО «Композит» разработан способ изготовления пористого углеродного армирующего каркаса – основы композиционного материала, получаемого из нетканого окисленного ПАНа по иглопробивной технологии с последующим прессованием и серией термообработок. Объемные цилиндрические каркасы могут быть получены силовой намоткой нетканого ПАН-холста на металлическую оправку двумя способами: с радиальным иглопробиванием наматываемых слоев и без него. В настоящей работе представлена аналитическая модель напряженно-деформированного состояния полимерного холста при намотке на оправку. С использованием модели получены и проанализированы результаты для каждого из способов намотки. В результате проведенного в работе теоретического и экспериментального исследования формирования структуры объемных цилиндрических каркасов при двух способах намотки нетканого холста из окисленного ПАНа на оправку установлено, что применение в процессе намотки радиального армирования путем иглопробивания изменяет степень анизотропии материала, что приводит к уменьшению радиальных и окружных напряжений и позволяет избежать потери устойчивости при прессовании цилиндрических заготовок. Благодаря этому после последующих термообработок получают массивные углеродные каркасы с однородной бездефектной структурой.