Разработка трикотажных полотен для армирования композиционных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.02, кандидат наук Молоснов, Константин Алексеевич

• Молоснов, Константин Алексеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Молоснов, Константин Алексеевич

Оглавление

Введение

1 Современные представления о текстильно-армированных композитах

1.1 Общие понятия и свойства композитов

1.2 Преимущества и недостатки композиционных материалов

1.3 Применение композиционных материалов

1.4 История развития композиционных материалов

1.5 Применение текстиля при изготовлении композиционных материалов

1.6 Общие сведения о пластических массах

1.7 Выбор матрицы для композита

1.8 Применение трикотажа в изготовлении композиционных материалов

1.9 Выбор изделия

2 Выбор сырья для изготовления армирующих полотен и оценка его свойств

2.1 Ассортимент нитей технического назначения

2.2 Выбор нитей для исследования

2.3 Оценка вязальной способности нитей

2.3.1 Жесткость нитей при изгибе

2.3.2 Коэффициент трения нити о нить

2.3.3 Коэффициент трения нити о сталь

2.3.4 Неровнота по линейной плотности и ворсистость

2.4 Критерий вязальной способности

3 Анализ факторов, влияющих на механические свойства композитов, армированных трикотажем переплетения «кулирная гладь»

3.1 Изготовление образцов трикотажных полотен

3.1.1 Технология изготовления образцов

3.1.2 Оценка механических свойств образцов трикотажа

3.2 Технология изготовления образцов композитов

3.3 Анализ свойств композитов, подлежащих оценке

3.4 Влияние вида нити на прочность композитов

3.4.1 Оценка свойств композитов, армированных трикотажем из

нитей разной природы

3.4.2 Изменение свойств нитей в структуре композита

3.5 Влияние длины нити в петле

3.6 О структуре композита, армированного кулирным трикотажем

4 Влияние вида переплетения на механические свойства композитов

4.1 Выбор двойных переплетений для армирования композитов

4.2 Сравнение механических свойств двойного трикотажа разных переплетений

4.3 Сравнение механических свойств композитов, армированных трикотажем различных переплетений

4.3.1 Композиты, армированные трикотажем из нитей дайнема

4.3.2 Композиты, армированные трикотажем из нитей херакрон

5 Влияние структуры и волокнистого состава сырья на механические свойства эластичного трикотажа и армированных им композитов

5.1 Разработка высокорастяжимых структур трикотажа

5.1.1 Выбор сырья

5.1.2 Выбор оборудования

5.1.3 Механические свойства полученных образцов

5.1.4 Анализ полученных образцов и выбор высокорастяжимых структур трикотажа для армирования композитов

5.2 Оценка механических свойств композитов, полученных на основе выбранных образцов трикотажа

5.3 Исследование влияния направления приложения нагрузки на механические свойства композитов

6 Разработка технологии получения изделия заданной формы из композита, армированного трикотажем

6.1 Выбор объекта для изготовления реплики

6.2 Технология изготовления композитов по заданной форме

6.2.1 Разработка методики изготовления реплики

6.2.2 Описание разработанной технологии

6.3 Экономическая эффективность предлагаемой технологии

Заключение

Список литературы

Приложение А Список терминов

Приложение Б Конструкция и принцип действия прибора ИЖ-3 для определения

жесткости нити при изгибе

Приложение В Результаты экспериментов по оценке жесткости нити

при изгибе

Приложение Г Проверка на резковыделяющиеся значения по критерию

Смирнова-Граббса

Приложение Д Методика определения статического угла трения

Приложение Е Результаты экспериментов по оценке трения нити о нить

Приложение Ж Методика определения коэффициента сопротивления движению

нити по петлеобразующим органам

Приложение К Расчет разрушающего напряжения

Приложение Л Графики поведения залитых нитей и нитей в свободном

состоянии

Приложение М Расчет разрушающего напряжения для образцов композитов, армированных трикотажем трёх переплетений из нитей дайнема и херакрон

разрывной нагрузки для образцов трикотажа

Приложение П Характеристики образцов композитов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка трикотажных полотен для армирования композиционных материалов»

Введение

Технический прогресс порождает потребность в новых конструкционных материалах. Примером реализации этой потребности служат композиционные материалы, или композиты. Армирование композиционных материалов, несомненно, является одним из самых интересных и перспективных направлений применения технического текстиля.

Композиционные материалы представляют собой систему, состоящую из нескольких различных компонентов. Последние сохраняют свою индивидуальность, но их объединение дает эффект, равносильный созданию нового материала. Принципиальных компонентов у такой системы два: матрица, или связующее, и наполнитель, зачастую являющийся армирующим компонентом. Известно, что свойства композита зависят не только от свойств каждого элемента в отдельности, но и от характера их взаимодействия на границе раздела компонентов.

Ткани, нетканые материалы и мультиаксиальный основовязаный трикотаж в качестве наполнителя конструкционных композитов используются достаточно давно. Эти материалы много лет с успехом применяются в качестве заменителя металлов в конструкциях самолетов, автомобилей, автобусов, катеров такими фирмами как «Боинг», «Мерседес», «Тойота» и др. При этом вклад композитов в уменьшение веса конструкции транспортных средств в 1990-е годы составлял 10%, а сейчас в отдельных моделях приближается к 30%. Этот поразительный эффект достигается за счет того, что данные материалы по многочисленным показателям, и, прежде всего, по отношению прочности к весу или жесткости к весу, превосходят металлы.

Представить в роли наполнителя «обычный» кулирный трикотаж до сих пор представлялось маловероятным, поскольку, согласно классическим представлениям теории композитов, материал годится для армирования только в случае, если его разрывное удлинение меньше, чем у матрицы, а прочность -больше, иначе от армирования не будет достигнуто никакого полезного эффекта.

Так как кулирный трикотаж не соответствует данным требованиям, то и сама возможность его применения в подобном качестве не рассматривалась.

Актуальность темы.

Современная эпоха диктует необходимость разработки новых конструкционных материалов. Наиболее перспективными представляются композиционные материалы. Применение кулирного трикотажа для армирования композиционных материалов создаёт широкие возможности получения бесшовных композитных конструкций практически любой пространственной формы. Это достигается за счет вывязывания армирующего компонента по контуру, либо придания трикотажной заготовке нужной формы путём использования локальной растяжимости. Кроме того, придание армирующему трикотажу формы не требует дополнительного подкроя, который характерен для армирования тканями, неткаными материалами и мультиаксиальным основовязаным трикотажем. Высокая пористость структуры кулирного трикотажа обеспечивает значительное увеличение площади контакта связующего с наполнителем по сравнению с армированием тканями и мультиаксиальным основовязаным трикотажем. Данное свойство кулирного трикотажа позволяет связующему равномерно заполнять объем формы. К настоящему моменту достаточно глубоко проработан вопрос изготовления текстильно-армированных композитов на основе нитей, тканей, нетканых материалов и основовязаного трикотажа. Однако систематических исследований армирования композиционных материалов кулирным трикотажем до сих пор нет. Это определяет актуальность разработки композитов на основе кулирного трикотажа для тех областей применения, где использование традиционных текстильно-армированных композитов неэффективно или затруднено. Настоящая работа посвящена изучению возможности получения таких материалов и исследованию их свойств.

Цели и задачи исследования.

Целью настоящей работы является разработка кулирного трикотажа, способного выступать в качестве армирующего компонента композиционных

материалов. Для достижения этой цели в работе были поставлены следующие задачи:

• Проанализировать возможность применения кулирного трикотажа в качестве наполнителя композитов с учетом его свойств;

• Изучить характер влияния структуры кулирного трикотажа и свойств образующей его нити на механические характеристики композита;

• Оценить целесообразность применения высокопрочных нитей для получения композиционных материалов;

• Исследовать вязальную способность высокопрочных нитей в сравнении с традиционным сырьём, применяемом в производстве кулирного трикотажа;

• Получить образцы композиционных материалов, армированных одинарным и двойным кулирным трикотажем и дать рекомендации по выбору сырья и переплетения для трикотажа-наполнителя;

• Разработать технологию получения изделий сложной формы на базе выбранного композиционного материала.

Методы и средства исследований.

Теоретическим фундаментом проведенных исследований являются основные положения теории вязания, текстильного материаловедения и структурной механики текстильных материалов. Для изготовления образцов трикотажных полотен были выбраны параарамидная, полиэтиленовая и полиамидная нити, а также хлопчатобумажная и полиакрилонитрильная пряжа. Вязание образцов одинарных и двойных переплетений производилось на машинах 3-8 классов. Экспериментальные исследования нитей, трикотажа и композитов проводились на следующем оборудовании: РТ-250, Instron 4302, Instron 1195, Zwick, STATIGRAPH L, LaserSpot, ИЖ-3 в соответствии с действующими стандартами. Оценка вязальной способности нитей и изготовление образцов композиционных материалов осуществлялись по оригинальным методикам на лабораторных установках кафедры ТХП трикотажа. Обработка экспериментальных данных проводилась методами статистики и математического

моделирования с использованием соответствующих пакетов прикладных программ.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• Показано, что кулирный трикотаж может выступать в качестве армирующего компонента композиционных материалов и показана целесообразность вязания его из высокопрочных нитей;

• Разработан критерий вязальной способности нитей и на его основе выполнена оценка вязальной способности параарамидных и полиэтиленовых нитей для плосковязального оборудования;

• Выявлены факторы, влияющие на прочность композита, армированного кулирным трикотажем, главными из которых являются вид нити, прочность нити, высота петельного ряда и петельный шаг;

• Предложена модель «квазинепрерывного армирования», объясняющая армирующий эффект кулирного трикотажа в композите.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

• Разработаны рекомендации по оценке вязальной способности нитей для переработки в трикотажном производстве;

• Предложены переплетения и нити, обеспечивающие получение кулирного трикотажа для армирования композитов;

• Разработана методика получения изделий сложной пространственной формы из данного материала; разработанная методика рекомендована к внедрению Санкт-Петербургским Военно-историческим обществом для изготовления реплик исторических объектов;

• Результаты исследования использованы при чтении лекционного курса «Технический текстиль» в Институте текстиля и моды СПГУТД, а также при создании рабочей программы по дисциплине «Механика полимерных композиционных материалов» для студентов направления 261100.62 - Технология и проектирование текстильных изделий.

Достоверность результатов и обоснованность основных выводов обеспечивается применением современных методов исследования,

экспериментальной проверкой основных положений работы и апробацией основных результатов работы на семинарах, конференциях и в научной печати.

Апробация результатов.

Основные результаты работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:

• международной научно-практической конференции «С наукой - в будущее» (республика Беларусь, г.Барановичи, 2012);

• Всероссийских научных конференциях молодых ученых «Инновации молодежной науки» (СПб, 2011, 2012,2013);

• Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности» (СПб, 2009);

• семинарах кафедры технологии и художественного проектирования трикотажа (2009, 2010,2011, 2012, 2013);

• расширенном заседании кафедры технологии и художественного проектирования трикотажа (2012,2013).

1 Современные представления о текстильно-армированных

композитах

1.1 Общие понятия и свойства композитов

Нельзя внести точность в рассуждения, если она сначала не введена в определения

Анри Пуанкаре, [1]

Прежде всего, следует определить основные понятия. В литературе существует множество определений композиционных материалов [2], [3],[4], обобщив которые можно дать следующее определение: Композиционными называют материалы, состоящие из многих (двух или более) компонентов, которые сохраняют свою индивидуальность (то есть являются четко разграниченными фазами), но при этом свойства полученного объекта значительно отличаются от суммы свойств составляющих его компонентов.

Композиты состоят из двух принципиальных компонентов: один, обладающий непрерывностью по всему объему является связующим или матрицей, в то время как второй компонент, прерывный, разделенный в объеме композиции, является усиливающим или армирующим [2], [3], [4].

Композиты могут быть классифицированы по происхождению (природные и искусственные, или техногенные), по виду армирующего элемента (дисперсно-армированные и непрерывно-армированные), по пространственной структуре (одномерно-направленные, двумерно-, трехмерно- и многомерно-направленные), по материалу матрицы (термопласты и реактопласты), по пространственному армированию (хаотично-армированные и упорядоченно-армированные), по виду матрицы (полимерные, металлические, керамические), по виду наполнителей (синтетические или природные, органические или неорганические, волокнистые или порошкообразные) [2], [3],[4]. Так, Роберт М. Джонс (Robert М. Jones) в своей работе [4] подробно рассматривает некоторые виды композитов, такие как биметаллы, ламинированные стекла и другие ламинаты. Классификация композитов по конструктивному признаку [2] представлена на рисунке 1.1.

б)

О)

Рис. 1.1- Классификация композитов по конструктивному признаку: а) хаотически армированные: 1 - короткие волокна, 2 - непрерывные волокна; б) одномерноармированные: 1 - однонаправленные непрерывные, 2 -однонаправленные короткие;

в) двумерноармированные: 1 - непрерывные нити, 2 - ткани;

г) пространственно-армированные: 1 - три семейства нитей,

2 - псемейств нитей; д) дисперсно-армированные;

На сегодняшний день разработано достаточно много технологий изготовления композитов. Они достаточно подробно описаны в литературе. В частности, Миро Духовиц (Miro Duhovic) рассматривает технологии прессования, намотки и вакуумной инфузии [5]. Роберт М. Джонс описывает технологии

ручной и автоматической выкладки, ламинирования, а также пултрузии [4]. А в работе проф. Р.А. Шеноя (Л.А. БИвши) [6], помимо уже упомянутых методов также встречается метод напыления. В статье [7] рассматривается метод низкотемпературного литья.

Обобщив встречающиеся в литературе данные, можно выделить наиболее известные методы [2], [3]:

• метод ручной выкладки;

• метод заливки в форму;

• метод пултрузии;

• метод намотки;

• метод прессования;

• метод ламинирования;

• метод напыления;

• метод литья;

• инжекция в закрытую форму - ЯТМ (КезтЬ-аг^егтоиШ^);

• метод вакуумной инфузии;

• метод центробежного формования;

• метод экструзии.

Основные понятия теперь определены. Другие специальные термины и определения, относящиеся к композитам и встречающиеся в настоящей работе, вынесены в Приложение А.

Необходимо уточнить еще один важный вопрос, который в ряде случаев является ключевым,а именно, какие материалы нельзя считать композитами. Многие природные материалы - различные виды древесины (бамбук) и горных пород (пемза) - строго говоря, также являются композитами природного происхождения. Однако в этой работе они будут считаться традиционными материалами именно в силу своего нетехнического происхождения.

Другой момент, требующий уточнения - это различие сплавов металлов и композитов системы «металл-металл». На самом деле эта разница заложена в самом определении понятий: сплав подразумевает макроскопически однородную

систему, даже если он многофазовый [8]. Композит же по определению требует, чтобы его компоненты оставались разными фазами, то есть не перемешивались между собой [2]. Это ключевое различие не позволяет отнести сплавы к композиционным материалам.

Также требует уточнения вопрос о том, является ли керамика композиционным материалом.Для этого рассмотрим процесс производства керамических материалов. Основой керамики служит глина, в которую для улучшения физико-механических свойств добавляют кварцевый песок, шлак, древесные опилки, угольную пыль, после чего сушат, формуют и обжигают в печи [9]. Следовательно, керамика - это классический дисперсно-наполненый композиционный материал, один из самых первых, известных человечеству.

1.2 Преимущества и недостатки композиционных материалов

Огромное количество различных видов композиционных материалов обусловлено разнообразием задач, требующих их применения. Рассмотрим основные преимущества композитов перед традиционными материалами.

Главное преимущество композитов в том, что материал и конструкция создаются одновременно. Исключением являются препреги, которые являются полуфабрикатом для изготовления конструкций. Стоит сразу оговорить, что композиционные материалы создаются под выполнение конкретных задач, соответственно не могут вмещать в себя все возможные преимущества, но, проектируя новый композит, инженер волен задать ему характеристики значительно превосходящие характеристики традиционных материалов при выполнении данной цели в данном механизме, но уступающие им в каких-либо других аспектах. Это значит, что композиционный материал не может быть лучше традиционного материала во всём, то есть для каждого изделия инженер проводит все необходимые расчёты и только потом выбирает оптимум среди материалов для производства.

Обобщив известные факты, можно скомпоновать список основных преимуществ композиционных материалов. Они, в целом, следующие:

• по механическим характеристикам - высокая удельная прочность, жесткость, износостойкость, усталостная прочность и т.д. [10], [11];

• по весу - сравнительная легкость, возможность облегчения конструкции

[Ю],[11];

• дизайнерское преимущество - возможность создания материала с заданными свойствами для конкретной задачи, возможность создания размеростабильных конструкций.

Список можно продолжать и другими свойствами (водонепроницаемость, устойчивость к коррозии [12], к высоким или низким температурам), но это уже частные случаи для отдельно взятых материалов.Разные классы композитов могут обладать одним или несколькими преимуществами. Некоторых преимуществ невозможно добиться одновременно.

Помимо преимуществ композитов, необходимо отметить и имеющиеся у них недостатки, которые сдерживают их распространение. Прежде всего, это их высокая стоимость, которая обусловлена высокой наукоёмкостью производства, необходимостью применения специального дорогостоящего оборудования и сырья, а, следовательно, развитого промышленного производства и научной базы страны. Конечно, этот недостаток возможно устранить со временем, однако зачастую именно цена является главным фактором отказа от применения новых материалов вместо старых.

Непостоянство свойств композитов от образца к образцу. Для компенсации этого явления увеличивают коэффициент запаса прочности, что может нивелировать преимущество в удельной прочности. Таким примером может служить опыт применения композиционных материалов при изготовлении вертикального оперения истребителя МиГ-29. Из-за анизотропии применявшегося композита вертикальное оперение было спроектировано с коэффициентом запаса прочности, кратно превосходящим стандартный в авиации коэффициент 1,5, что в итоге привело к тому, что композитное вертикальное оперение Миг-29 оказалось равным по весу конструкции классического вертикального оперения, сделанного из дюралюминия [13].

Низкая ударная вязкость также является причиной повышения коэффициента запаса прочности. Кроме этого, низкая ударная вязкость обуславливает высокую повреждаемость изделий из композиционных материалов, высокую вероятность возникновения скрытых дефектов, которые могут быть выявлены только инструментальными методами контроля [3].

Высокий удельный объем является существенным недостатком при применении композитов в областях с жесткими ограничениями по занимаемому объему. Это относится, например, к сверхзвуковым самолётам, у которых даже незначительное увеличение объема самолёта приводит к существенному росту волнового аэродинамического сопротивления [14].

Композиционные материалы могут быть гигроскопичны, т.е. способны впитывать влагу, что обусловлено несплошностью внутренней структуры. При длительной эксплуатации и многократном переходе температуры через 0°С вода, проникающая в структуру материала, разрушает композитное изделие изнутри. Так, одной из возможных причин авиакатастрофы American Airlines Flight 587, в которой от фюзеляжа оторвался композитный киль, названо разрушение структуры композитного киля от периодически замерзавшей в нем воды [15]. Также композиты могут впитывать другие жидкости, обладающие высокой проникающей способностью, например, авиационный керосин.

При эксплуатации композиционные материалы могут выделять пары, которые часто являются токсичными. Если из таких композитов изготавливают изделия, которые будут располагаться в непосредственной близости от человека (таким примером может послужить композитный фюзеляж самолета Boeing 787 Dreamliner [16]), то для одобрения применяемых при их изготовлении материалов требуются дополнительные исследования воздействия таких паров на человека.

Композиционные материалы обладают низкой эксплуатационной технологичностью, низкой ремонтопригодностью и высокой стоимостью эксплуатации. Это связано с необходимостью применения специальных трудоемких методов, специальных инструментов для доработки и ремонта

объектов из композиционных материалов. Часто такие объекты вообще не подлежат какой-либо доработке и ремонту.

1.3 Применение композиционных материалов

Область применения определяется свойствами материала. При имеющемся наборе качеств композитов совершенно очевидно, что эта область будет необычайно широка. Причем необходимо отметить, что с каждым годом сфера их применения все более расширяется [17]. Исторически все начиналось со строительства (саманный кирпич), гончарного дела (горшки, вазы) и оружия (композитные луки) [18], теперь же композиты используются практически повсеместно.

Композиционные материалы, с одной стороны - это достаточно новый, молодой вид материалов, а с другой стороны - имеющий очень длинную историю. Ведь одним из самых первых композитов была смесь глины и соломы, из которой делали кирпичи еще в глубокой древности, до Рождества Христова. Ярчайшим примером дошедшего до нас из тех дней письменного свидетельства применения подобного материала является не что иное, как Ветхий Завет [19]. И при этом, само понятие «композиционный материал» сравнительно молодо, а то, что сейчас принято подразумевать под ним (скажем, геосинтетические материалы) к «традиционным» видам композитов имеет мало отношения. Подобная ситуация возможна из-за широты определения понятия. В данной работе будут рассматриваться наиболее интересныйи активно развивающийся вид композитов, а именно, так называемые текстильно-армированные пластики. Их основными сферами применения являются авиастроение, кораблестроение и автомобилестроение[10], [И], [12], [16], [17], [20]. Также стоит отметить использование композитов в различных товарах широкого потребления (в частности, в автомобильных покрышках [21], [22] или различных спортивных товарах: рыболовных удочках, теннисных ракетках, велосипедах и т.д. [23]), космонавтике и военной технике.

Поскольку уменьшение веса во все времена являлось первоочередной задачей в авиастроении, неудивительно, что композиты1 нашли свое применение в этой отрасли практически с момента своего создания. Самая ранняя дата первого применения частей, сделанных из композиционных материалов в действующей модели самолета, упоминаемая в официальном отчете NASA [10]-это 1958 год, дата ввода в эксплуатацию самолета Boeing-707 (первый полет был произведен в 1954 году). Этими деталями были небольшие второстепенные

Л

обтекатели, общей площадью около 200 квадратных футов . В статье [11] Даррела Теннея и Байрона Р.Пайпса перечисляются последовавшие затем применения в американских военных моделях F-14, F-15 и F-16 в 1970-е годы. В 1980-х годах моделями самолетов, использующих композиты в своей структуре, стали Boeing 737, 757 и 767, Airbus 300 и 310, McDonnell-Douglas MD-82, 83 и 87. При этом доля композитов в уменьшении веса в упомянутых моделях составляла уже около 10%. Первым коммерческим самолетом, в котором было достигнуто уменьшение веса более 10%, стал Airbus 320. К 2000-м годам в оборонном секторе по показателю «уменьшение веса посредством применения композитов» был достигнут уровень 30% (в американских военных моделях F-22, В-2 и V-22).

Видно, что применение композитов поначалу было сильно ограниченным, и даже сейчас до полностью композитных самолетов еще далеко. Основные препятствия расширению применения композитов в индустрии авиастроения перечисляются в статье [11]. Их можно разделить на экономические и технологические. Экономические - это недостаток подготовленного персонала, а также сравнительная дороговизна материалов и производства. Технологические -нехватка тестовых данных, подтверждающих надежность и безопасность композитных материалов, отсутствие стандартов в производстве, методов расчета и дизайна этих материалов. Как они проводят электрический ток, как сопротивляются перепадам температуры, влажности, возгораниям, какой у них

'Здесь и далее под словом «композиты» понимаются «текстильно-армированные пластики», если не указано иное

2Около 18,5 квадратных метров

срок эксплуатации - все эти вопросы вначале стояли очень остро, да и сейчас ответы на них нельзя считать исчерпывающими.

Следует признать, что была проведена огромная работа по преодолению перечисленных препятствий. Ключевую роль в этом сыграл Исследовательский Центр Лэнгли. В отчете [10] подробно описываются все осуществленные Центром исследовательские программы и проекты. Перечислим их:

• начинаяс 1972 года - проект RECAST и NASA Composite Flight Service Program;

• в 1976 году - NASA Aircraft Energy Efficiency (ACEE) Program;

• в 1988 - Advanced Composites Technology (ACT) Program (закончившаяся в 1997).

В рамках этих программ было проделано множество различных экспериментов и получено огромное количество опытных данных, что в результате способствовало продвижению применения композитов в авиации.

Специфика кораблестроения позволяет раскрыть помимо уже использующихся в авиастроении преимуществ, другое качество композитов -устойчивость к коррозии. И, конечно же, не стоит сбрасывать со счетов самое главное и очевидное преимущество - выигрыш в весе. В кораблестроении экономия веса создает даже больше возможностей, чем в авиастроении, а именно: уменьшение потребления топлива, увеличение количества полезной нагрузки, рост скорости судна, а также возможность увеличения размеров корабельных надстроек без опасности опрокидывания [12].

Однако, несмотря на эти очевидные преимущества, внедрение композитов происходит не такими быстрыми темпами, как в авиации. И основной группой сдерживающих факторов являются уже даже не технологические (хотя они тоже существуют), а экономические. Если в авиастроении выигрыш по весу окупал высокую стоимость материала, то в кораблестроении производители не готовы идти на подобные затраты. Поэтому, например, около 20 лет назад полностью композитные корпуса устанавливались только на небольшие яхты и спортивные катера, но не на большие суда. Технологические причины также включают в себя

проблему длины жизненного цикла материала. Дело в том, что корабли служат очень долго - до 20 лет и выше, поэтому крайне важно, чтобы материал был таким же долгоживущим, выдерживал все условия окружающей среды. Также важны и механические характеристики, сопротивление ударным повреждениям, сжатию, сдвигу и так далее. Все основные проблемы, которые предстоит решить в ближайшем будущем, подробно описаны в работе проф. Р. А. Шеноя [6].

Борьба за снижение веса идет и в области автомобилестроения. Здесь также присутствует тенденция постепенного перехода от применения композитов во второстепенных деталях к использованию их в качестве основных несущих элементов. А поскольку время разработки прототипов и выпуска их в промышленное производство, по сравнению с авиастроением и кораблестроением, сравнительно невелико, то неудивительно, что первые полностью композитные серийные автомобили сойдут с конвейера намного раньше, чем самолеты или корабли.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Молоснов, Константин Алексеевич, 2013 год

Список литературы

1. Регирер, Е.И. Развитие способностей исследователя / Е.И. Регирер. — М.: Наука, 2003, —223 с.

2. Композиционные материалы: Справочник / В.В.Васильев, В.Д.Протасов, В.В.Болотин и др. —М.: Машиностроение, 1990. — 512 с.

3. Справочник по композиционным материалам: В 2-х кн., Кн. 2 / под ред. Дж. Любина; пер. с англ. А. Б. Геллера и др.; под ред. Б. Э. Геллера.— М.: Машиностроение, 1988. — 584 с.

4. Jones R. М, Mechanics of Composite Materials, 2nd Ed., USA: Taylor and Francis, 1999.

5 Duhovic M., Deformation characteristics of knitted fabric composites, New Zealand: The University of Auckland, 2004 // http://hdl.handle.net/2292/341

6. Shenoi R.A. Composite materials for marine applications - key challenges for the future / R.A. Shenoi, J.M. Dulieu-Barton, , S. Quinn, J.I.R. Blake, S.W. Boyd // IMAST Workshop on Polymeric and Composite Materials: a Vision for the Future, Capri, Italy, 26-27 Sep 2008. Capri, IMAST, 25pp. // http://eprints.soton.ac.uk/68652/

7. Brooks A. et al, Composites for Construction Applications // Materials World.

— Vol. 7. 1999. — №2. — P. 78-79. http://www.azom.com/Details.asp? ArticleID=1425

8. Сплавы (металлов)// Большая Советская Энциклопедия, издание 2, том 40

— М.: Советская энциклопедия, 1956. — С.316-317

9. Комар, А. Г. Строительные материалы и изделия: учеб. для инж.-экон. спец. строит, вузов. — 5-е изд. — М.: Высш. шк., 1988. — 527 с.

10. Chambers J. R. Concept to Reality: Contributions of the NASA Langley Research Center to U.S. Civil Aircraft of the 1990s / J.R. Chambers, printed in USA, 2003. // http://oea.larc.nasa.gov/PAIS/Concept2Realitv/composites.html

11. Tenney D. Advanced Composites Development for Aerospace Applications / D. Tenney, R. B. Pipes. — 2001,

http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.57.7397

12. McManuis R. Composites in Ships and Marine Structures - Reasons for Use, Materials Testing and Evaluation / Richard McManuis. — 2003 // http://www.azom.com/Details.asp?Articlero=1932# Composites in Ship

13. Гордон, E. МиГ-29 / E. Гордон, А. Фомин, А. Михеев. — M.: Любимая книга, 1998, —256 с.

14. Цихош, Э. Сверхзвуковые самолеты: Справочное руководство. Пер. с польск. — М.: Мир, 1983. — 432 с.

15. In-Flight Separation of Vertical Stabilizer American Airlines Flight 587, Airbus Industrie A300-605R, N14053, Belle Harbor, New York November 12, 2001 (NTSB AAR-04-04) / National Transport Safety Bureau — New York.: National Transport Safety Bureau. — 26.10.2004

16. WalzM., The Dream of Composites / M. Walz // R&D Magazine. — 20.11.2006

17. MairR. J., Fibre Reinforced Polymers - From Aerospace to Infrastructure // ATSE Focus No 107, May/June 1999 //

http://www.atse.org.au/index.php?sectionid=409

18. Очерки философии техники / под ред. Ю.В.Манько. — СПб.: РИЦ СПГУТД, 2000. — 206 с.

19. Ветхий Завет, Исход, гл. 5

20. Plastic Body Panels for Cars, Materials World, Vol. 7 no. 1, pp. 16-18 January 1999 // http://www.azom.com/Details.asp?Articlero=1347

21. Kersker, T.M. The tire composite / T.M. Kersker, F.J. Kovac, M.F. Dague // Fibre Science and Technology. — 1969. — Vol. 2. —№ 1. —p. 41-57

22. Concise Encyclopedia of Composite Materials / Andreas Mortensen (editor). — 2nd edition. — Oxford: Elsevier Ltd., 2007. — 1050 p.

23. McConnell, V.P. Application of Composites in Sporting Goods / V.3. McConnell // Comprehensive Composite Materials. — 2000. — Vol. 6. — p. 787-809.

24. Tingwall, E First Look: Volkswagen LI Concept / Eric Tingwall // Automobile Magazine. — 2009. — №9.

25. Sauer, В TPI, Volvo Unveil Project To Develop Advanced Composite Cabs / В.Sauer // Trailer Body Builders. — 2008. — №6. — p.56-57.

26. Перепелкин К. E., Полимерные композиты на основе химических волокон, их основные виды, свойства и применение /К.Е. Перепелкин // Технический текстиль. — 2006. — №13.

27. Modulor*20ir. Официальный каталог выставки/ Санкт-Петербургский союз дизайнеров. — СПб.: ООО «Модулор», 2011.— 268 с.

28. Геотекстиль в дорожном строительстве/ A.B. Труевцев, А.Н. Девятилов, А.Ю. Баранов, О.Н. Столяров // Петербургский строительный рынок. — 2008. — №3, —С. 38-40.

29. Баранов, А.Ю. Разработка терминологии и классификации геосинтетических материалов. Сообщение 3. Виды геосинтетических материалов / А.Ю. Баранов, A.B. Труевцев, А.Н. Девятилов, Н.И. Кашина // Известия вузов. Технология легкой промышленности. — 2012. — №2. — С.24-28.

30. Всемирная история: Учеб. для вузов / под ред. Г.Б. Поляка, А.Н. Марковой. — М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 2000. — 496 с.

31. Перепелкин, Ю. Я. История Древнего Египта / Ю.Я. Перепелкин. — СПб.: Летний сад, 2000. — 560 с.

32. Кочетов В.А. Римский бетон (из истории строительства и строительной техники Древнего Рима). — М.: Строй-издат, 1991. — 111с.

33. Фудзин Т. Механика разрушения композиционных материалов / Т. Фудзин, М. Дзако: Пер. с японск. — М.: Мир, 1982. — 232 с.

34. Шокарев Ю. В. Оружие. Иллюстрированный словарь / Ю.В. Шокарев. — М.: Росмэн-Пресс, 2003. — 224 с.

35. Грек А. Оружие зажиточного боярина: Как построить лук / А.Грек // Популярная механика. — 2008. — №7 // http://www.popmech.ru/article/3498-oruzhie-zazhitochno go-boy arina/

36. Bosc, J.-L. Joseph Monier et la naissance du ciment armé / J.-L. Bosc. — Paris.: Editions du Linteau, 2001. — 180 p.

37. Азимов, А. Краткая история химии / А. Азимов Пер. с англ. — М.: Мир, 1983 г. — 190 с.

38. Белозеров, Б.П. Свойства, технология переработки и применение пластических масс и композиционных материалов: Учебное пособие / Б.П. Белозеров, В.В. Гузеев, К.Е. Перепелкин. — Томск: Изд-во HTJI, 2004. — 224 с.

39. Чернин, И.З. Эпоксидные полимеры и композиции / И.З. Чернин, Ф.М. Смехов, Ю.В. Жердев. — М.: Химия, 1982. — 232 с.

40. Батаев, A.A. Композиционные материалы / А. А. Батаев, В. А. Батаев. — М.: Логос, 2006,—400 с.

41. Баженов, C.J1. Полимерные композиционные материалы / С. Л. Баженов,

A. А. Берлин, А. А. Кульков, В. Г. Ошмян. — Долгопрудный: Интеллект, 2010. — 352 с.

42. Шутов, Ф. Композиционные материалы на основе полиуретанов / Федор Шутов, Дж. М. Бюист. — М.: Химия, 1982. — 238 с.

43. Практикум по технологии переработки и испытаниям полимеров и композиционных материалов / А. Н. Садова, В. Г. Бортников, А. Е. Заикин, X. С. Абзальдинов, В. П. Архиреев. — М.: Издательство КолосС, 2011. — 192 с.

44. Братухин, А.Г. Технология производства изделий и интегральных конструкций из композиционных материалов в машиностроении / А. Г. Братухин,

B. С. Боголюбов, О. С. Сироткин. — М.: Готика, 2003. — 516 с.

45. Соломонов, Ю.С. Методы расчета цилиндрических оболочек из композиционных материалов / Ю. С. Соломонов, В. П. Георгиевский, А. Я. Недбай, В. А. Андрюшин. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. — 264 с.

46. Худяков, В.А. Современные композиционные строительные материалы / В. А. Худяков, А. П. Прошин, С. Н. Кислицына. — М.: Высшее образование, 2007. — 224 с.

47. Фролов, К. Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов. Идентификация и моделирование свойств материалов и технологических процессов / К. Фролов, О. Сироткин, В. Боголюбов/ — М.: Знание, 2008. — 856 с.

48. Берлин, А. Принципы создания композиционных полимерных материалов / А. Берлин. — М.: Химия, 1990. — 240 с.

49. Ханин, М.В. Изнашивание и разрушение полимерных композиционных материалов / М. В. Ханин, Г. П. Зайцев. — М.: Химия, 1990. — 256 с.

50. Соколовская, Е.М. Физикохимия композиционных материалов / Е. М. Соколовская, JI. С. Гузей. — М.: Издательство МГУ, 1978. — 256 с.

51 .Гардымов, Г.П. Композиционные материалы в ракетно-космическом аппаратостроении / Г. П. Гардымов, Е. В. Мешков, А. В. Пчелинцев и др. — СПб.: СпецЛит, 1999, —271 с.

52. Борисенко, A.B. Композиционные пломбировочные и облицовочные материалы в стоматологии / А. В. Борисенко, В. П. Неспрядько. — М.: Книга плюс, 2001,—200 с.

53. Гусев, Б.В. Формирование структуры композиционных материалов и их свойства / Б. В. Гусев, В. И. Кондращенко, Б. П. Маслов, А. С. Файвусович. — М.: Научный мир, 2006. — 560 с.

54. Иванова, E.H. Стоматологические композиционные пломбировочные материалы / Е. Н. Иванова, И. А. Кузнецов. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. — 96 с.

55 .Кербер, M.JJ. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технологии / М. Л. Кербер. — СПб.: Профессия, 2009. — 566 с.

56. Мельникова, JI.B. Технология композиционных материалов из древесины / Л. В. Мельникова. — М.: Московский государственный университет леса, 2004.

— 236 с.

57. Бабаевский, П. Промышленные полимерные композиционные материалы / П. Бабаевский, А. Грабильников, С. Кулик. — М.: Химия, 1980. — 474 с.

58. Агапов, В.А. Мультиаксиальный трикотаж как наполнитель современных композитов / В.А. Агапов, Т.А. Крячкова, A.A. Карасева // Материалы V Форума ТЭК России: региональные аспекты. — СПб.: ИПЦ Горного университета, 2005.

— С. 330-332.

59. Рахимов, Ф.Х. Способ получения композиционных материалов на базе трикотажа / Ф.Х. Рахимов // Текстильная промышленность. — 2008. — №7-8. — с.40-42.

60. Шленникова, O.A. Кулирный стеклотрикотажный наполнитель / O.A. Шленникова // Материалы международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона», 7-8 октября 2010. — Кострома: ИПЦ КГТУ, 2010. — с. 254-256.

61. Башкова, Г.В. Проектирование свойств и разработка технологии производства льносодержащих армирующих трикотажных структур для волокнистых композиционных материалов : автореф. дис. - ... - докт. техн. наук : 05.19.02 / Башкова Галина Всеволодовна. — Иваново, 2011. — 17 с.

62. Кукин, Т.Н. Текстильное материаловедение: учебник для вузов / Г.Н. Кукин, А.Н. Соловьев, А.И. Кобляков. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Легпромбытиздат, 1989. — 352 с.

63. Гапъбрайх, JI.C. Химические волокна / Л.С. Гальбрайх // Соросовский образовательный журнал. — 1996. — №3.

64. Перепелкин, К.Е. Новые перспективные технологии и новые виды волокон и волокнистых материалов в XXI веке / К.Е. Перепелкин // Рынок легкой промышленности. — 2005. — №43.

65. Перепелкин, К. Е. Некоторые особенности и общая классификация волокон и волокнистых/текстильных материалов / К.Е. Перепелкин, A.B. Куличенко // Технический текстиль. — 2007. — №15

66. Перепелкин, К.Е. Современные химические волокна и перспективы их применения в текстильной промышленности / К.Е. Перепелкин // Российский химический журнал. — 2002. — №1.

67. Перепелкин, К.Е. Химические волокна: развитие производства, методы получения, свойства, перспективы / К.Е. Перепелкин — СПб: СПГУТД, 2008. — 354 с.

68. Будницкий, Г.А. Полимерные волокна третьего поколения: разработки, свойства, применение / Г. А. Будницкий // Технический текстиль. — 2004. — №10

69. Сайт ООО «Лирсот» // http://www.advtech.m/lirsot/index.htm

70. Сайт ОАО «Каменскволокно» // http://www.aramid.ru

71. Сайт ООО НПП «ТЕРМОТЕКС»// http://npptermoteks.ru

72. Сайт Teijin Aramid // http://www.teiiinaramid.com

73. Сайт Kolon Industries, Inc. // http://www.kolonindustries.com/Eng/

74. Сайт DSM Corporate // http://www.dsm.com

75. Сайт ОАО «Новгородский завод стекловолокна» // http://www.nzsv.ru

76. Сайт ОАО «Южно-Уральский базальтовый завод» // http://www.subazav.ru/

77. Окг, Я С. Оптимизация процесса петлеобразования на трикотажных машинах / Б.С. Оке. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. — 152 с.

78. Лазаренко, В.М. Процессы петлеобразования: Моногр. / В.М. Лазаренко. — М.: Легпромбытиздат, 1986. — 136 с.

79. Каган, В.М. Взаимодействие нити с рабочими органами текстильных машин / В.М. Каган. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. — 119 с.

80. Сурков, КС. Влияние жесткости нити на ее натяжение при взаимодействии с петлеобразующими органами трикотажных машин / К.С. Сурков. —Л.: Изд-во Ленингр. Ун-та, 1974. — 107 с.

81. Щербаков, В.П. Научные основы переработки нитей в трикотажном производстве: дис. д-ра техн. наук/В.П. Щербаков. —М.: МТИ, 1983. —325 с.

82. Торкунова, З.А. Испытания трикотажа. — 2-е изд., перераб. / З.А. Торкунова. —М.: Легпромбытиздат, 1985. — 200 с.

83. Методы и средства исследований в технологии трикотажа / В.А. Агапов, A.B. Труевцев, С.В. Макаренко, Д.Р. Митропольский. — СПб.: СПГУТД, 2003. — 67 с.

84. Кукин, Т.Н. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению/Г.Н. Кукин, А.Н. Соловьёв, Ф.Х. Садыкова и др. — М.: Легкая индустрия, 1974. — 390 с.

85. Боровикова, Т.Н. Контрольно-измерительная аппаратура в текстильной промышленности / Т.Н. Боровикова. — М.: Легкая индустрия, 1972. — 103 с.

86. Фролова, И.В. Методы и средства контроля качества текстильных волокон, пряжи на предприятиях трикотажной промышленности / И.В. Фролова.

— Иваново: ИГТА, 2001 — 41 с.

87. ГОСТ 14.205-83 Технологичность конструкции изделий. Термины и определения.

88. Труевцев, A.B. Теоретические основы проектирования параметров кулирного трикотажа и разработки технологических режимов его производства с учетом деформационных свойств нитей и полотен: дис. ... д-ра техн. наук / СПГУТД. - СПб., 1997. — 740 с.

89. Труевцев A.B. Влияние вида нитей на механические свойства композитов, армированных трикотажем / A.B. Труевцев, К.А. Молоснов, A.B. Беляева, Д.М. Дарвиш // Известия вузов. Технология легкой промышленности, 2011. — Т.П. — №1. — С.45-47

90. Труевцев A.B. Применение трикотажа для армирования композиционных материалов / A.B. Труевцев, A.B. Беляева, К.А. Молоснов // Вестник молодых ученых СПГУТД. Сборник научных трудов, часть 4. — СПб.: СПГУТД, 2011. — С.211-212

91. Молоснов К.А. Исследование возможности армирования композитов кулирным трикотажем / К.А. Молоснов, A.B. Труевцев, Е.С. Цобкалло, А.К. Изотова // С наукой в будущее [Текст]: материалы междунар. науч.-практ. конф. высш. и сред. спец. учеб. заведений, г.Барановичи, Респ. Беларусь, 18 мая 2012 г.

I

— С.103-107

92. Филатов, В.Н. Ассортимент и технология производства текстильно-галантерейных изделий/ В.Н. Филатов. — М.: Легпромбытиздат, 1986. — 160 с.

93. Spencer, D. J. Knitting technology/D. J. Spencer. — Oxford: Pergamon press, 1989. — 357pp .

94. Агапов, В.А. Прыжок в будущее / В.А. Агапов //Нефть, газ, промышленность. — 2005. — № 1. — с. 14-15.

95. Агапов, В.А. Будущее за мультиаксиальным трикотажем / В.А. Агапов, А.А. Карасёва // Курьер легкой промышленности. — 2005. — № 3. — с. 12-14.

96. Кобляков, А.И. Структура и механические свойства трикотажа: монография / А.И. Кобляков. — М.: Легкая индустрия, 1973. — 239 с.

97. Шалое, И.И. Технология трикотажного производства / И.И. Шалов, А.С. Далидович, Л.А. Кудрявин — М.: Легкая и пищевая пром-ть, 1984. — 296 с.

98. Гарбарук, В.Н. Проектирование трикотажных машин: Учебник для вузов / В.Н. Гарбарук. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд.-ние, 1980.— 472 с.

99. Труевцев А.В. Прикладная механика трикотажа / А.В. Труевцев. — СПб.: РИЦ СПГУТД, 2001. — 96 с.

100. ГОСТ 8847-85 Полотна трикотажные. Методы определения разрывных характеристик и растяжимости при нагрузках, меньше разрывных.

101. Далидович, А. С. Основы теории вязания / А.С. Далидович. - М.: Легкая индустрия, 1970. - 432 с.

102. ГОСТ Р 50583-93 Материалы композиционные полимерные. Номенклатура показателей.

103. Фейнман, Р. Характер физических законов: Пер. с англ. // Р. Фейнман. — М.: Наука, 1987. — 160 с.

104. Цитович И.Г. Технологическое обеспечение качества и эффективности процессов вязания поперечновязаного трикотажа: Монография /И.Г.Цитович. -М.: Легпромбытиздат, 1992. —240 с.

105. Postle, R., Analysis of the dry-relaxed knitted loop configuration / R. Postle, D.L. Munden //Journal of the Textile Institute. —1967,—Vol.58.—№8,—p.329-365.

106. Труевцев, А.В. Определение жесткости нити при изгибе с целью нахождения геометрических параметров петли кулирного трикотажа /А.В. Труевцев, В.Г. Кивипелто.—Изв. вузов. Технология легкой пром-сти, 1991.— №6.— С.71-77.

107. Труевцев, А.В. Конфигурация петли, образованной упругой нитью / А.В. Труевцев,-—Изв.вузов. Технол. текстил. пром.-сти,—№6.— С. 10-13.

108. Труевцев, A.B. Расчет технологических параметров одинарного кулирного трикотажа /A.B. Труевцев, C.B. Полякова // Текстил. пром-сть.— 1992.—№12,— С.47-49.

109. Шалое, И.И. Технология трикотажа / И.И. Шалов, A.C. Далидович, JI.A. Кудрявин - М.: Легкая и пищевая пром-ть, 1986. - 175 с.

110. Безкостова, С.Ф. Трикотаж комбинированных переплетений: учебное пособие / С.Ф. Безкостова, H.H. Позднякова, Л.П. Ровинская - СПб.: СПГУТД, 2003.-230 с.

111. Марисова, О.И. Устройство, наладка и ремонт плосковязального оборудования / О. И. Марисова, Л. Б. Кошаева. — М.: Легпромбытиздат, 1988.— 100 с.

112. Zur ITMA 1999: GuteNachrichtenausdemHause Kern-Liebers.-Bamberg:Meisenbach, 1999,- 30s.

ИЗ. Агапов, В.А. Конструкция и рабочие процессы плосковязальных автоматов: Монография / В.А. Агапов, Т.А. Крячкова, A.B. Труевцев, А.Ю. Баранов. — СПб.:СПГУТД, 2002. — 127 с.

114. Молоснов, К.А. Применение композита, армированного кулирным трикотажем, для создания реплик исторических предметов / К.А. Молоснов, A.B. Аранович, A.B. Труевцев // Дизайн. Материалы. Технология. — 2013. — № 2. — С. 62-66.

115. Труевцев, A.B. Армирование композитов кулирным трикотажем из параарамидной нити / A.B. Труевцев, Е.С. Цобкалло, К.А. Молоснов // Легкая промышленность. Курьер. — 2013. —№5. — С. 7-10.

116. Куковякина, В.А. Применение трикотажа для изготовления реплик исторических предметов / В.А. Куковякина, И.С. Макарова, К.А. Молоснов, A.B. Аранович // Тез. докл. всеросс. конф. молодых ученых «Инновации молодежной науки» 2013 г. - СПб.: СПГУТД, 2013. — С. 177.

117. Struye, P.-P. Les casques de combat du monde entire de 1915 a nos jours // Pierre-Paul Struye. — Paris: Editions PSD, 1996

118. Marzetti, P Combat helmets of the world // P.Marzetti. - Parma: Ermanno Albertelli Editore, 2001. - 308 p.

119. Bruyelle, F Les casques de l'armee française. De 1915 a 1945 // F. Bruyelle, R. Mansuy, F. Raquillet. - Paris: Editions ESP, 1997. - 144 p.

120. Беляев, А.Н. Сопротивление материалов / А.Н. Беляев. — М.: Физматгиз, 1962. — 856 с.

121. Севастьянов, А.Г., Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности: учебник для вузов текстил. пром-ти / А.Г. Севостьянов. - М.: Легкая индустрия, 1980. - 392 с.

122. Труевцев, А. В. Оптимизация условии вязания трикотажных полотен облегченных структур на двухфонтурных кругловязальных машин: дис. ... д-ра техн. наук: 05.19.03 / СПГУТД. - СПб., 1987.

137