Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Исследования функциональных и механических свойств полимерного композитного материала с памятью формы для рефлектора космической антенны

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-1-51-56

Полный текст:

Аннотация

В рамках научно-технических работ по созданию перспективных конструкций рефлекторов космических антенн проведены экспериментальные исследования полимерного композитного материала с эффектом памяти формы. Исследованный материал состоит из трех слоев углеродной биаксиальной ткани Ст 12073, пропитанных полимерной матрицей Diaplex MP5510 на основе полиуретана. Данный материал предназначен для изготовления шпангоута, применяемого в конструкции прецизионного композитного рефлектора космической антенны. Шпангоут при раскрытии рефлектора в транспортное положение принимает ранее заданную форму посредством нагрева, что позволяет увеличить жесткость оболочки рефлектора на периферии и повысить точность отражающей поверхности. Для изучения функциональных и механических свойств материала шпангоута при его изготовлении и различных режимах работы были проведены испытания образцов с различными схемами армирования: [03], [0/±60] и [0/±45]. Исследовали степень фиксации, степень восстановления и скорость восстановления формы в зависимости от схемы армирования, скорости деформирования и времени выдержки в деформированном состоянии. Для этого была разработана программа испытаний образцов, которая включала несколько этапов. На первых этапах проводили испытания на фиксацию и восстановление формы при трехточечном изгибе плоских образцов при скоростях деформирования 1,5 и 10 мм/с и времени выдержки в деформированном состоянии в течение 24, 48 и 96 ч. По результатам испытаний материал со схемой армирования [03] принят как оптимальный для изготовления шпангоута, поскольку имел максимальные степень и скорость восстановления формы. Для выбранного материала на заключительном этапе исследований определяли модуль упругости и предел прочности при различных температурах эксплуатации шпангоута: –50, +20 и +60 °C. Проведенные исследования показали, что исследованный композитный материал обладает требуемым эффектом памяти формы и является перспективным для изготовления шпангоута при условии применения теплоизоляции.

Об авторах

Е. В. Москвичев
Институт вычислительных технологий СО РАН, Красноярский филиал
Россия

Егор Владимирович Москвичев

660049, г. Красноярск, пр. Мира, д. 53



А. Ю. Ларичкин
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
Россия

Алексей Юрьевич Ларичкин

630090, г. Новосибирск, пр. Лаврентьева, д. 15



Список литературы

1. Meng H., Li G. A review of stimuli-responsive shape memory polymer composites / Polymer. 2013. Vol. 54. N 9. P. 2199 – 2221.

2. US Pat. 5128197. Kobayashi K., Hayashi S. Woven fabric made of shape memory polymer.

3. Nelson A. Stimuli-responsive polymers: engineering interactions / Nat Mater. 2008. N 7. P. 523 – 525.

4. Leng J., Lan X., Yanju Liu Y., Du S. Shape-memory polymers and their composites: Stimulus methods and applications / Progress in Materials Science. 2011. Vol. 56. N 7. P. 1077 – 1135.

5. Mather P., Luo X., Rousseau I. Shape Memory Polymer Research / Annu. Rev. Mater. Res. 2009. N 39. P. 445 – 471.

6. Liu Y., Du H., Liu L., Leng J. Shape memory polymers and their composites in aerospace applications: a review / Smart Materials Structures. 2014. Vol. 23. N 2. P. 23001 – 23022.

7. Keller P., Lake M., Codell D., Barrett R., Taylor R., Schultz M. Development of Elastic Memory Composite Stiffeners for a Flexible Precision Reflector / 47th AIAA/ASME/ ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. 2006.

8. Lake M. S., Beavers F. L. The fundamentals of designing deployable structures with elastic memory composites / 43rd Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. 2002.

9. Goldobina Y. L., Shalkov V. V. Perspective large-sized transformable reflector of umbrella type / Proc. 19th Inter. Sci. Conf. «Reshetnev readings». 2015. N 19. P. 99 – 101.

10. Okhotkin K. G., Vlasov A. Yu., Zakharov Yu. V., Annin B. D. Analytical modeling of the flexible rim of space antenna reflectors / Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2017. Vol. 58. N 5. P. 924 – 932.

11. Moskvichev E. V., Khakhlenkova A. A. Surface accuracy analysis of rigid reflector in mechanical and thermal loading / AIP Conf. Proc. 2017. Vol. 1915.

12. Zhang C. S., Ni Q. Q. Bending behavior of shape memory polymer based laminates / Compos. Struct. 2007. N 78. P. 153 – 161.

13. Merline J. D., Reghunadhan Nair C. P. Carbon/Epoxy Resin Based Elastic Memory Composites / Eurasian ChemTech Journal. 2012. N 14. P. 227 – 232.

14. Abrahamson E. R., Lake M. S., Munshi N. A., Gall K. Shape Memory Mechanics of an Elastic Memory Composite Resin / Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2003. N 14. P. 623 – 632.

15. Sutton M., Orteu J., Shreier H. Image correlation for shape, motion and deformation measurements: basic concepts, theory and applications. — Springer Science + Bussines media, 2009. — 321 p.


Для цитирования:


Москвичев Е.В., Ларичкин А.Ю. Исследования функциональных и механических свойств полимерного композитного материала с памятью формы для рефлектора космической антенны. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020;86(1):51-56. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-1-51-56

For citation:


Moskvichev E.V., Larichkin A.Yu. Experimental study of the functional and mechanical properties of shape memory polymer composites for a reflector of the space antenna. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2020;86(1):51-56. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-1-51-56

Просмотров: 164


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)