Проектирование корабельных конструкций из композитов
Процесс конструирования судов с использованием стеклопластиков включает не только проектирование конструкций, но и разработку самих композиционных материалов. Разработчик должен принять некие обоснования решения для обеспечения требуемой прочности материала, необходимой для выполнения
Поставленной задачи. Он должен, кроме того, иметь некоторые основы знаний о свойствах важнейших материалов на основе СП, так же как и о технике формования и сборки, и, кроме того, о влиянии изменяющихся факторов на свойства СП, чтобы он мог быть уверенным, что его требования выполнимы и могут быть достигнуты в необходимых границах по стоимости. Его инженерное решение с одновременным обеспечением факторов безопасности должно базироваться на рассмотрении природы нагрузок на материал (например, долговременная статическая и циклическая) и условий окружающей среды при эксплуатации. Если область применения композитов новая и отсутствует прецедент по использованию аналогичных конструкций, необходимо составить программу по усовершенствованию прототипа для оптимизации разработки. Это особенно важно, если применение приходится осуществлять в критических условиях по массе, безопасности, в жестких условиях эксплуатации или при ударных нагрузках.
За прошедшие годы накоплен значительный объем информации и опыта по конструированию, которыми может воспользоваться разработчик новых конструкций в области судостроения.
Так как методика разработки конструкций не является предметом данной главы, мы приведем в ней лишь некоторые советы о том, как воспользоваться имеющейся информацией для эффективного применения таких материалов в судостроении.
Основополагающий труд по созданию стеклопластиковых конструкций опубликовали Гиббс и Кокс [15]. Хотя он относится к началу разработок, все же может служить справочником, содержащим много общей полезной информации. Более поздняя и более краткая проработка этой проблемы дана Скоттом [42]. Данные по разработке способов сборки деталей из композитов опубликованы в работах [32, 40].
Разработка технологии сборки требует внимательного качественного контроля и существенно зависит от выбранного типа соединения, адгезива и подложки так же, как и от условий применения. Использование самонарезающих винтов оказалось полезным для предотвращения расслоения композитов, особенно в условиях циклических или высоких ударных нагрузок. Труды ежегодных технических конференций по композитам являются прекрасным источником современной информации по материалам, разработке и фактическим данным, касающимся применения конструкций из АП. Примером практического применения композитов является отчет об исследованиях по результатам эксплуатации судов из стеклопластиков в ВМС США за 15 лет, описывающий особенности поведения различных деталей конструкций. Кроме того, имеется много технических брошюр, написанных разработчиками основных материалов. Методы разработки путей конструирования и критериев оценки АП все еще развиваются, поскольку в настоящее время оказались доступными новые мате-! риалы или их комбинации. Техника конструирования становится! 520
Все более сложной благодаря использованию ЭВМ и в результате этого должна базироваться на лучшем понимании механизмов разрушения композитов.