Совершенствование процесса трансверсальной прошивки тонколистовых слоистых эпоксиуглекомпозитов и ее влияние на их деформационно-прочностные свойства и межслоевую трещиностойкость тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Синицын Артем Юрьевич

• Синицын Артем Юрьевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Синицын Артем Юрьевич

Введение

Глава I Современное состояние вопроса

1.1 Слоистые полимерные углекомпозиты: применение в авиастроении, технологии производства, основные компоненты, преимущества и недостатки

1.2 Материаловедческо-технологические подходы к повышению устойчивости УКМ к межслоевым повреждениям и расслоениям

1.3 Технология и схемы (стиль) прошивки, ее влияние на структуру

и свойства слоистых УКМ в плоскости слоев

1.4 Методы и результаты исследования влияния трансверсальной прошивки на устойчивость к повреждениям при ударе и стандартные деформационно-прочностные свойства слоистых УКМ

1.5 Методы и результаты исследования влияния трансверсальной прошивки на межслоевую трещиностойкость и локальную прочность слоистых УКМ в рамках линейной упругой механики разрушения (ЛУМР)

Заключение по литературному обзору и постановка задач

исследований

Глава II Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

2.2 Методы исследований и испытаний

2.2.1 Определение плотности, пористости и компонентного состава

2.2.2 Структурные исследования

2.2.3 Механические испытания

Глава III Влияние межслоевой прошивки на структурные характеристики (повреждения) и стандартные деформационно-прочностные свойства тонкослойных пластин Э-УКМ в плоскости слоев

3.1 Макро- и микроструктурные характеристики прошитых и нерошитых пластин слоистого Э-УКМ

3.2 Стандартные деформационно-прочностные свойства прошитых и непрошитых пластин слоистого УКМ при растяжении, сжатии

и изгибе в плоскости слоев

Глава IV Влияние прошивки на устойчивость к межслоевому разрушению тонколистового УКМ и корреляция между межслоевой трещиностойкостью и локальной прочностью

4.1 Параметры локальной межслоевой трещиностойкости

4.2 Прочность индивидуальных прошивочных нитей и их переплетений

4.3 Межслоевая локальная прочность и работа разрушения при разрыве индивидуальных узлов (стежков) прошивки слоистого Э-УКМ

Глава V Влияние прошивки на устойчивость тонколистового слоистого Э-УКМ к локальному внеплоскостному удару и ее корреляция с

локальной межслоевой прочностью и трещиностойкостью

Выводы и заключения по диссертационной работе

Список литературы

Приложение А (справочное)

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

АЭ - армирующие элементы

ДКБ (DCB) - метод двойной консольной балки

КТ - компьютерная томография

ЛО - локальная область

ЛУМР - линейная упругая механика разрушения ПИ - полиимид

ПКМ - полимерный композиционный материал

ПО - программное обеспечение

СКМ - стеклокомпозит

УКМ - углекомпозит

Э-УКМ - эпоксиуглекомпозит

RTM (Resin Transfer Molding) - пропитка под давлением в закрытой пресс-форме

VARI (Vacuum Assisted Resin Infusion) - вакуумная пропитка или вакуумная инфузия

VARТМ (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) - пропитка под давлением в закрытой пресс-форме с вакуумированием

Введение

Актуальность темы исследования

В настоящее время при среднесерийном производстве крупногабаритных тонкостенных элементов конструкций авиационной и ракетно-космической техники наиболее целесообразно применять армированные слоистые эпоксиуглекомпозиты (Э-УКМ) на основе углеродных тканей и отверждающихся эпоксидных связующих, формуемых технически простым и экономически эффективным безавтоклавным методом вакуумной инфузии. Однако, несмотря на наличие соответствующих компонентов материалов и разработанной технологии формования ее применение ведется крайне осторожно. Основной причиной этого, служит то, что в получаемых таким способом слоистых Э-УКМ отсутствует армирование в трансверсальном к плоскости укладки слоев ткани направлении, что обуславливает слабую устойчивость к межслоевым статическим и ударным нагрузкам с возникновением повреждений и расслоений при производстве и эксплуатации, сервисном обслуживание и ремонте конструкций.

Разработка простого способа межслоевого армирования слоистых Э-УКМ и повышения устойчивости к межслоевому разрушению прошивкой слоев ткани высокопрочными нитями позволяет решить эту проблему. Однако, к настоящему времени отсутствуют систематические исследования эффективности прошивки формуемых таким способом Э-УКМ. Отсутствует комплексная оценка влияния прошивки на деформационно-прочностные свойства и стойкость к повреждениям Э-УКМ в плоскости армирования, а также на межслоевую трещиностойкость и прочность с учетом технологических параметров формования и прошивки, таких как фиксация ориентации слоев ткани, предварительное натяжение прошивочных нитей и др. Это обуславливает важность и актуальность цели и задач данной работы.

Степень разработанности темы

Проведенный аналитический обзор литературы показал, что трансверсальная прошивка высокопрочными нитями является наиболее простой и эффективной технологией межслоевого армирования слоистых ПКМ, в том числе Э-УКМ, формуемых методом вакуумной инфузии и обладающих резко выраженной анизотропией механических свойств. Эта технология способна обеспечить повышение межслоевой трещиностойкости и устойчивости к локальному расслоению при сохранении жесткости и прочности в плоскости армирования.

Имеется достаточно большое количество разрозненных данных по выявлению влияния структурно-материаловедческих и технологических факторов, специфических для конкретных типов материалов, технологий их формования, способа, условий и характеристик прошивки, на деформационно-прочностные свойства слоистых ПКМ в плоскости армирования и между слоями. При этом наибольшее внимание уделяется исследованию влияния прошивки на остаточную прочность при сжатии вдоль армирующих слоев после удара перпендикулярно им с использованием стандартного метода локального удара падающим грузом. Значительное внимание уделяется исследованиям влияния прошивки на межслоевую трещиностойкость с использованием стандартного для непрошитых слоистых ПКМ метода, базирующегося на принципах ЛУМР, с расслаиванием образцов типа ДКБ при растяжении за края трещины. При исследовании этим методом прошитых образцов ПКМ требуется использование приклеиваемых упрочняющих накладок, а получаемые при этом данные о глобальных параметрах трещиностойкости не позволяют учитывать в полной мере плотность и направленность прошивки, т.е. оценивать локальность и анизотропию трещиностойкости. Данные об использовании методики раскалывания клином прошитых образцов типа ДКБ, позволяющей оценивать эти параметры, в литературе отсутствуют. Отсутствуют также систематические исследования по комплексной оценке влияния параметров прошивки на локальную межслоевую прочность прошивок и по установлению взаимосвязи локальной прочности и трещиностойкости с устойчивостью при сжатии в плоскости армирования после

ударного повреждения применительно к конкретным слоистым Э-УКМ, формуемым безавтоклавным методом вакуумной инфузии.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование процесса трансверсальной прошивки тонколистовых слоистых эпоксиуглекомпозитов и ее влияние на их деформационно-прочностные свойства и межслоевую трещиностойкость»

Цель работы

Целью диссертационной работы является комплексная оценка влияния усовершенствованной прошивки на деформационно-прочностные свойства в плоскости армирования, межслоевую трещиностойкость и устойчивость к удару тонколистового слоистого Э-УКМ, формуемого по технологии вакуумной инфузии, с повышением достоверности получаемых данных локализацией оцениваемых характеристик.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Обобщить информацию о компонентах слоистых полимерных углекомпозитов (УКМ), применяемых в авиастроении, технологиях их формования, проблемах низкой устойчивости к межслоевым повреждениям и расслоениям и материаловедческо-технологических подходах к ее повышению.

2. Провести анализ существующих схем и технологий трансверсальной машинной прошивки слоистых УКМ, методов и результатов оценки ее влияния на стандартные деформационно-прочностные свойства в плоскости армирования, локальную межслоевую трещиностойкость и прочность в рамках ЛУМР, устойчивость к повреждениям при внеплоскостном ударе и остаточную прочность после удара.

3. Усовершенствовать процесс машинной прошивки слоев равнопрочной углеродной ткани стеклянной и арамидной нитями в технологии вакуумной инфузии, отформовать по разработанной технологии непрошитые и прошитые пластины слоистого Э-УКМ заданного состава и получить образцы для комплексных испытаний.

4. Определить влияние параметров прошивки на макро- и микроструктурные повреждения слоистого Э-УКМ и степень снижения

стандартных деформационно-прочностных свойств при растяжении, сжатии и изгибе в плоскости слоев.

5. Разработать методику и определить показатели межслоевой трещиностойкости тонколистового прошитого Э-УКМ при нагружении трещины по моде I раскалыванием клином в зависимости от параметров прошивки с локализацией определяемых параметров на элементах (стежках в строчках) прошивки и областях между ними.

6. Разработать методики, определить показатели прочности и работы разрушения при разрыве индивидуальных прошивочных нитей и локальных (ограниченных) зон контакта (отдельных стежков или узлов прошивки и непрошитых участков) между слоями и установить корреляцию этих показателей с локальными параметрами межслоевой трещиностойкости тонколистовых прошитых Э-УКМ, определенными методом расклинивания.

7. Определить влияние параметров прошивки на характеристики повреждений тонколистового слоистого Э-УКМ при локальном внеплоскостном ударе и на остаточную прочность при сжатии после удара, а также установить их корреляцию с локальной межслоевой трещиностойкостью и работой разрушения локальных зон контакта слоев.

Научная новизна

1. Разработана комплексная методология экспериментальной оценки устойчивости прошитых тонколистовых слоистых полимерных композиционных материалов к расслоению сочетанием оригинальных методик расклинивания межслоевой трещины и разрыва локальных зон контакта слоев с определением критических параметров высвобождения упругой энергии при инициировании межслоевой трещины и межслоевой прочности и работы разрушения контактных зон соответственно.

2. Выявлены и оценены эффекты локальности и анизотропии межслоевой трещиностойкости трансверсально прошитых тонколистовых слоистых эпоксиуглекомпозитов. Показано, что при прохождении кончиком трещины

областей переплетения прошивочных нитей эффективные параметры трещиностойкости более чем в 2 раза выше в сравнении с параметрами, определенными в областях между прошивками после разрушения предыдущих прошивок. Установлено, что значения эффективных локальных параметров трещиностойкости и различия в них зависят от направления распространения трещины вдоль или поперек строчек прошивки и значительно возрастают с увеличением плотности прошивки, т.е. количества стежков, взаимодействующих с кончиком трещины при ее прорастании.

3. Впервые разработана методика и определены прочность и работа разрушения при разрыве локальных зон контакта слоев - отдельных стежков и узлов прошивки и непрошитых участков между слоями прошитых тонколистовых эпоксиуглекомпозитов. Установлена корреляция этих показателей с локальными параметрами межслоевой трещиностойкости.

4. Впервые установлено, что после внеплоскостного локального удара с заданной энергией образцов прошитых слоистых углекомпозитов, отнесенная к толщине образца, глубина повреждения пропорционально уменьшается, а количество прошивок в области удара и остаточная прочность при сжатии после удара возрастает с возрастанием плотности прошивки и энергии удара. Выявлена их корреляция с локальной межслоевой трещиностойкостью и энергетическими и силовыми параметрами контактных зон. Показано, что при увеличении удельного локального параметра трещиностойкости в области узла прошивки, умноженного на число прошивок в области удара, от 10 кДж/м2 до 30 кДж/м2, остаточная прочность после удара увеличивается на 16%, а относительная глубина уменьшается от полного пробития до 58 %.

Теоретическая и практическая значимость

1. На основе макро- и микромеханических представлений линейно упругой механики разрушения о критическом росте трещин разработан метод испытаний устойчивости к расслоению по моде I и проведен анализ получаемых результатов для прошитых тонколистовых слоистых армированных полимерных

композиционных материалов с учетом резко выраженной анизотропии армирования в плоскости слоев и трансверсальном направлении.

2. Предложены технические решения по усовершенствованию и оптимизации процесса машинной прошивки пакета слоев углеродной ткани двойным челночным стежком в технологии вакуумной инфузии, с сохранением эффективного армирования в плоскости слоев и проявлением эффекта локального межслоевого (трансверсального) армирования слоистого Э-УКМ, обеспечивающего повышение устойчивости к межслоевым расслоениям.

3. Проведенная комплексная оценка влияния параметров прошивки на структурные повреждения и допустимый уровень снижения стандартных деформационно-прочностных свойств, на локальные параметры межслоевой трещиностойкости, прочности и работы разрыва контакта слоев и их корреляция с устойчивостью к ударным повреждениям тонколистовых эпоксиуглекомпозитов, формуемых вакуумной инфузией, дает возможность использования полученных данных для более точного прогнозирования влияния прошивки на изменение свойств эпоксиуглекомпозитов при их применении в составе элементов конструкций авиационной техники и способствует решению проблем использования их в авиастроении.

4. Разработанные технологическая инструкция ТИ 596.25000.1825 «Прошивка и пропитка» по изготовлению изделий из УКМ методом прошивки пакета слоев углеродного наполнителя двойным челночным стежком и пропитке прошитых преформ методом вакуумной инфузии и методики ПМ 596.1962-2022 «Определение межслоевой трещиностойкости по моде I ПКМ» расслаиванием образцов с предварительно сформированной межслоевой трещиной клином, ПМ 596.1978-2024 «Определения предела локальной прочности при растяжении в направлении толщины образца слоисто-армированных полимерных композиционных материалов» с использованием образцов с выделенной локальной зоной, содержащей отдельные элементы прошивки, внедрены в АО «ОНПП «Технология» им. А.Г.Ромашина», что подтверждено соответствующим актом.

Методология и методы исследований

Методологической основой проведенных исследований послужили работы ведущих российских и зарубежных ученых и нормативные документы Российской Федерации.

Для решения поставленных задач применены современные методы исследования: методы гидростатического взвешивания и гелиевой пикнометрии, методы оптической микроскопии, компьютерной томографии и сканирующей электронной микроскопии, испытания на растяжение, сжатие, изгиб и остаточную прочность при сжатии после удара, методы определения межслоевой трещиностойкости при нагружении по моде I раскалыванием клином и определения локальной межслоевой прочности разрыва отдельных контактов между слоями.

Положения, выносимые на защиту

1. Способ трансверсального армирования прошивкой двойным челночным стежком слоистых Э-УКМ, с техническими решениями, снижающими эффекты изменения структуры армирующей ткани при выполнении технологических операций, и образования дефектов типа «смоляных карманов» в местах прокола ткани после пропитки связующим и его отверждения.

2. Методика определения энергетических показателей межслоевой трещиностойкости тонколистовых прошитых ПКМ при нагружении по моде I, основанная на расслоении образцов типа ДКБ клином и обеспечивающая повышение достоверности за счет локализации показателей на области прохождения кончиком трещины стежков (ЛО1) и свободных зон (ЛО2) с учетом протекающих при этом микромеханических процессов.

3. Методика определения межслоевой прочности и работы разрушения при отрыве слоев тонколистовых прошитых ПКМ, обеспечивающая повышение достоверности определяемых показателей за счет их локализации по отношению к дискретно-распределенным элементам прошивки, и применения образцов с выделенной межслоевой зоной контакта слоев.

4. Результаты экспериментальных исследований по комплексной оценке влияния макро- и микроструктурных повреждений при прошивке на стандартные деформационно-прочностные характеристики тонколистового прошитого Э-УКМ при растяжении, изгибе, сжатии и допустимый уровень их снижения.

5. Результаты экспериментальных исследований локальных параметров межслоевой трещиностойкости и локальной межслоевой прочности отдельных элементов прошитого тонколистового слоистого Э-УКМ, и их корреляция между собой и с устойчивостью к внеплоскостному удару.

Степень достоверности результатов

Достоверность результатов работы, сделанных обобщений и выводов обеспечивается достижением четко сформулированной цели и решением поставленных задач, применением классических и современных подходов линейной упругой механики разрушения, современных измерительных приборов, приспособлений и программного обеспечения. Все результаты получены на поверенном оборудовании в испытательной и научно-исследовательской лаборатории по разработке методов и средств определения физико-механических свойств и неразрушающего контроля изделий из полимерных композиционных материалов, аккредитованной межгосударственным авиационным комитетом (№ ИЛ - 142), с использованием современного программного обеспечения. Все испытания проводились в соответствии с требованиями ГОСТ.

Апробация результатов

Основные положения диссертационной работы были представлены на 7 всероссийских и международных конференциях, в том числе на Всероссийской научно-технической конференции «Полимерные композиционные материалы нового поколения для гражданских отраслей промышленности», посвященной 90-летию со дня рождения профессора, д.т.н. Б.В. Перова (Москва, 2020), XVII Международном семинаре «Структурные основы модифицирования материалов МНТ-XVII» (Обнинск, 2023), XXIX Международном симпозиуме «Динамические

и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» им. А.Г. Горшкова. (Москва, 2023), XX Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы разработки и применения бронезащитных и конструкционных композитных материалов» (Республика Дагестан, Каспийск, 2023), 22-ой Международной конференции «Авиация и космонавтика» (Москва, 2023), VII Всероссийской научно-технической конференции «Полимерные композиционные материалы и производственные технологии нового поколения», приуроченной к 40-летию со дня основания Ульяновского научно-технологического центра ВИАМ - НИЦ «Курчатовский институт» (Москва, 2023), XXII международной научно-технической конференции «Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов» (Обнинск, 2024).

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, включенных в перечень ВАК. Получены 2 патента на изобретения.

Глава I СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Слоистые полимерные углекомпозиты: применение в авиастроении, технологии производства, основные компоненты, преимущества и

недостатки

Легкие, армированные жесткими и прочными волокнами полимерные композиционные материалы, в первую очередь стекло- и углекомпозиты (СКМ и УКМ соответственно), необходимы для изготовления конструкций современных гражданских самолетов, обеспечивающих снижение расхода топлива и выбросов, а также увеличение дальности полета и полезной нагрузки самолетов. Так, специалисты Корпорации «Иркут» на этапе проектирования самолетов семейства МС-21 провели анализ опыта применения таких материалов, накопленного ведущими мировыми и отечественными самолетостроительными предприятиями. Результаты исследования и данные прочностных расчетов основных частей самолета, показали целесообразность и эффективность применения ПКМ как во вторичных конструкциях планера, так и в силовых конструкциях: кессонах крыла, киля и стабилизатора, центроплане (рис. 1) [1].

| А, В1 Углекомпозиты | Р,Р1 Стеклокомпозиты

(а)

(б)

А Углекомпозиты на основе высокопрочной углеродной ленты для первичных конструкций В1 Углекомпозиты на основе углеродной ткани для вторичных конструщий в сочетании с углеродной тканью для соединения обшивки с сотовым заполнителем (для сотовых конструщий)

I) Стеклокомпозиты для вторичных конструщий

1)1 Стеклокомпозиты для вторичных конструщий в сочетании со стеклотканью для формирования соединения обшивки с сотовым заполнителем (для сотовых конструкций)

ПКМ панелей пола

Металлы

Рисунок 1 - Предварительна схема распределения материалов в конструкции планера самолетов семейства МС-21 (а) и доли использования УКМ и СКМ [1] В настоящее время в самолетостроении наиболее перспективными и эффективными являются слоистые углекомпозиты на основе углеродных волокнистых армирующих элементов (лент и тканей) и отверждающихся эпоксидных связующих (матриц). Это обусловлено технологичностью УКМ, высокой удельной прочностью и жесткостью в плоскости армирования, коррозионной и усталостной стойкостью. Слоистые УКМ используются в производстве силовых элементов крыльев (обшивки, лонжероны, нервюры, шпангоуты, стенки), а также элементов агрегатов, воспринимающих местные

(локальные) нагрузки (обтекатели, щитки) по сравнительно простым технологиям, обеспечивающим требуемые удельные характеристики при радикальном снижении производственных затрат [2-4].

Выбор технологии производства элементов конструкций из тонкослойных слоистых УКМ определяется совокупностью факторов, основными из которых являются: требуемые характеристики изделия, его форма и габаритные размеры, планируемые объемы выпуска продукции, а также стоимость изготовления [5]. Основными способами их производства для авиакосмической отрасли традиционно являются технологии с использованием препрегов (предварительно пропитанных связующим армирующих лент или тканей) для формирования заготовок и последующего их формования при высоком давлении в автоклавах или методами прессования. На рисунке 2 показана общая схема автоклавной препреговой технологии производства листовых слоистых УКМ.

CTRP laminates Curing

Рисунок 2 - Схема автоклавной препреговой технологии производства листовых слоистых УКМ: Prepregpreparation - получение препрега; Lay up - - выкладка слоев; Vacuum bag assembly - сборка вакуумного мешка; Curing - отверждение в автоклаве; CFRP laminates -

слоистый УКМ

Эти способы обеспечивают высокое качество готовых изделий - низкую

пористостью (менее 1%) и стабильность физико-механических свойств и геометрических размеров в плоскости армированных слоев. При этом высокая однородность температурного поля позволяет минимизировать температурные (усадочные) напряжения в изделиях. Однако, для автоклавного и прессового формования необходимо дорогостоящее оборудование, обеспечивающее высокое давление и температуру, а сам процесс сопровождается значительными энерго- и трудозатратами [6-8].

В настоящее время в качестве альтернативы препреговым автоклавным технологиям широкое применение находят простые и экономически более эффективные преформовые безавтоклавные способы формования, суть которых заключается в предварительном формировании в оснастке заготовки (сухого пакета, или преформы) из армирующих элементов с последующим совмещением операций пропитки преформы связующим и формования изделия с отверждением связующего в печи при низком давлении. Наиболее распространенными преформовыми технологиями безавтоклавного формования тонкослойных УКМ являются пропитка под давлением в закрытой пресс-форме, известная как технология RTM (Resin Transfer Molding), в том числе с вакуумированием преформы - технология VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding), а также еще более простая технология вакуумной пропитки или вакуумной инфузии VARI (Vacuum Assisted Resin Infusion), осуществляемая в оснастке открытого типа с эластичной герметичной оболочкой (вакуумным мешком) [2].

При классическом RTM процессе используется жесткая оснастка закрытого типа, в полости которой формируется «сухая» преформа из волокнистых армирующих элементов и затем под давлением инжектируется связующее с вакуумированием в технологии VARTM (рис. 3).

Инжекция связующего под ■ давлением (1-5 бар)

Сухая преформа

Рисунок 3 - Схема пропитки сухой преформы в методе VARTM

Как правило, давление инжекции при этом составляет от 1 до 5 бар, так как использование более высоких значений может привести к нарушению внутренней структуры армирующей преформы, что в свою очередь может отрицательно сказаться на прочностных характеристиках изделия.

За счет применения оснастки закрытого типа и инжекции связующего под давлением, производство деталей методом VARTM позволяет обеспечивать высокое качество поверхности с обеих сторон изделия, высокую точность заданной толщины и содержание волокна в УКМ с возможностью высокой степени автоматизации процесса [9-15].

Технологию VARTM на зарубежных авиастроительных предприятиях применяют при производстве аэродинамических элементов крыла и поперечных силовых элементов крыла и фюзеляжа [4].

Несмотря на очевидные преимущества методов RTM, их применение ограничено габаритами производимого изделия, а при небольших объемах производства экономически нецелесообразно из-за высокой стоимости оснастки закрытого типа. По данным источника [16] оптимальная экономическая эффективность RTM методов достигается при производстве деталей с площадью поверхности до 10 м2 и объемом выпуска от 10 до 1000 изделий в год.

Метод вакуумной инфузии (VARI) является более экономичной альтернативой методам RTM и может успешно применяться для изготовления высококачественных композитных деталей вне зависимости от объемов производства. Технология заключается в формировании сухой преформы на

открытой формообразующей оснастке, упаковки ее в герметичную оболочку (вакуумный мешок) и пропитки под вакуумом (рис. 4). Пропитка преформы осуществляется за счет разницы давлений на входе и выходе связующего [17-20].

Связующее

Герметичная оболочка

Формообразующая

шш

Рисунок 4 - Принципиальная схема вакуумной инфузии На рисунке 5 приведен состав технологического пакета (основные элементы) технологии вакуумной инфузии.

Рисунок 5 - Схема распределения основных элементов технологии вакуумной

инфузии

К недостаткам вакуумной инфузии можно отнести необходимость использования связующего с низкой вязкостью, что может повлиять на механические характеристики УКМ. Кроме того, изделие имеет высокое качество поверхности только с одной стороны, а в связи с разностью давления в пакете возможны перепады толщины УКМ [21-22].

Повышение качества, получаемого УКМ методом вакуумной инфузии, можно добиться модифицированием сборки технологического пакета и проведением дополнительных технологических операций. Так, для создания равномерного давления по всей площади углеродной преформы используют полупроницаемую мембрану, которая помимо этого позволяет удалять легколетучие вещества из преформы в процессе пропитки, и выполняет барьерную функцию по отношению к связующему. Уменьшение содержания низкомолекулярных легколетучих веществ, растворителя и воздуха в составе полимерной матрицы в процессе формования также добиваются дегазацией (вакуумированием) связующего перед процессом пропитки. Эффективная дегазация позволяет значительно снизить пористость УКМ [23-24].

Для улучшения качества пропитки используют специальные распределительные сетки, с помощью которых выравнивают фронт и задают направление потока связующего.

Технология вакуумной инфузии в отечественном авиастроении получила широкое распространение при производстве центроплана и панелей крыла самолета семейства МС-21, крышки капота двигателя вертолета КА-226Т, нижней панели обтекателя реактивного учебно-тренировочного самолета СР-10 и других деталей авиационной техники [4]. Согласно данным работы [2] применение технологи вакуумной инфузии при изготовлении конструктивно-подобного образца лонжерона двутаврового сечения из многослойного УКМ в сравнении с препреговой технологией автоклавного формования позволила снизить трудоемкость изготовления на 50 % и сократить продолжительность производственного цикла на 30 % при уменьшении энергоемкости производственного процесса на 90 %. Подобный положительный экономический эффект может быть получен и при изготовлении тонколистовых слоистых панелей из УКМ или трехслойных конструкций с обшивками из них.

Армирующими элементами (АЭ), используемыми в производстве слоистых УКМ по технологии вакуумной инфузии, служат состоящие из жгутов или нитей высокопрочных и высокомодульных углеродных волокон однонаправленные

ленты и ткани, характер распределения которых в слоях (схема армирования) в решающей степени определяет свойства материала в плоскости армирования. АЭ воспринимают основные напряжения, возникающие в УКМ при действии внешних механических нагрузок, и обеспечивают жесткость и прочность конструкции в плоскости армирования [25]. При этом однонаправленные ленты обеспечивают более высокую прочность и жесткость слоистых УКМ по сравнению с тканями. Однако, тканые АЭ являются более технологичными и чаще применяются при изготовлении крупногабаритных элементов конструкций ЛА сложной формы.

Углеродные ткани, используемые в качестве АЭ в производстве тонколистовых слоистых УКМ по технологии вакуумной инфузии, различаются характером плетения нитей, к основным видами которых относятся полотняное, сатиновое и саржевое (рис. 6).

Равновесное плетение Неравновесное плетение

(в)

Рисунок 6 - Виды плетения тканей: (а) - полотняное; (б) - сатиновое; (в) -саржевое - равновесное и неравновесное (Яв, Яу - отношение количества

перекрываемых нитей по основе и утку соответственно) Ткани полотняного плетения обеспечивают высокую прочность УКМ в плоскости в двух ортогональных направлениях. Однако, они характеризуются наименьшей гибкостью (драпируемостью) среди всех типов тканей и,

соответственно, плохо поддаются укладке на формообразующую оснастку сложной формы.

Сатиновое плетение имеет более длинные перекрытия нитей основы нитями утка по сравнению с полотняным. Поэтому ткани такого плетения обладают большей прочностью и жесткостью вдоль основы и меньшей в направлении утка при сравнительно низкой драпируемости.

Ткани саржевого плетения обладают большей податливостью, обеспечивающей наилучшую драпируемость при изготовлении из УКМ изделий со сложной конфигурацией, и обеспечивают высокую проницаемость при пропитке связующим. Они обладают достаточно высокой устойчивостью к разрыву, потому что имеют меньшее количество пересечений нитей основы и утка (см. рис. 6 (в)). Основные и уточные нити перекрывают друг друга больше, чем на одну противоположную, причем пересечение нитей происходит со сдвигом (1 через 2 или 3). Отношение R0 при саржевом плетении обозначают дробью, в числителе которой — количество нитей основы, перекрываемых соответствующим количеством уточных нитей. При одинаковом количестве взаимно перекрываемых основных и уточных нитей (R0=2/2) ткань саржевого плетения называется равновесной, или равнопрочной, а при различном (R0=3/1) - неравновесной, или неравнопрочной [25].

В таблице 1 приведены примеры основных характеристик углеродных тканей различного плетения из нитей различной толщины (количества сложений волокон в нитях) фирмы Porcher (ФРГ).

Таблица 1 - Свойства тканей Porcher из высокопрочных углеродных волокон (HS) и двух толщин (1 и 3 тысячи сложений) (данные производителя) [26]

Кол-во нитей по основе/утку (нитей/см2) Нить основы Соотношение Плотность (г/м2) Толщина

Артикул Тип плетения Нить утка по весу основа/уток монослоя (мм)

3623 Полотно 9.0х9.0 1K HS 1K HS 50/50 120 0.12

3913 2х2 Саржа 9.0х9.0 1K HS 1K HS 50/50 120 0.12

3679 Полотно 5.0х5.0 3K HS 3K HS 50/50 200 0. 2

3692 2х2 Саржа 5.0х5.0 3K HS 3K HS 50/50 205 0.205

3419 4Н Сатин 5.5х5.5 3K HS 3K HS 50/50 220 0.22

3106 5Н Сатин 7.0х7.0 3K HS 3K HS 50/50 285 0.285

Основными типами отверждающихся (термореактивных) связующих, используемых в производстве тонкослойных панелей из слоистых УКМ по технологии вакуумной инфузии, являются эпоксидные связующие. Такие связующие, в зависимости от состава, могут обеспечивать требуемые технологические свойства, в 1-ю очередь, низкую вязкость (не более 10 Па*с или 100 П) и смачивающую способность и их сохранение (жизнеспособность) на начальных стадиях использования, а также требуемую длительность отверждения (не менее 1 часа) до потери текучести (гелеобразования) и после нее на конечных стадиях технологического процесса при отсутствии выделения летучих продуктов и малые химические усадки (3-6%) в процессе отвержения. В отвержденном состоянии эпоксидные связующие как матрицы УКМ обладают высокой механической прочностью, хорошими адгезионными и диэлектрическими свойствам, химической стойкостью к действию различных активных сред (табл. 2).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Синицын Артем Юрьевич, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Савин С.П. Применение современных полимерных композиционных материалов в конструкции планера самолетов семейства МС-21 / Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т.14. № 4 (2). С. 686-693.

2. Степанов Н.В., Соколова А.В., Синицын А.Ю. Особенности технологии изготовления лонжерона из композиционных материалов методом вакуумной инфузии / Конструкции из композиционных материалов. 2016. № 3. С. 25.

3. Abusrea M.R., Arakawa K. Improvement of an adhesive joint constructed from carbon fiber-reinforced plastic and dry carbon fiber laminates / Composites Part B. 2016. № 97. P. 368-373.

4. Вешкин Е.А., Постнов В.И., Постнова М.В., Баранников А.А. Опыт применения вакуум-инфузионных технологий в производстве конструкций из ПКМ / Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2018. Т.20. №4 (3). С. 344-350.

5. Laurenzi S., Grilli A., Pinna M., De Nicola F., Cattaneo G., Marchetti M. Process simulation for a large composite aeronautic beam by resin transfer molding / Composites Part B: Engineering. 2014. Vol. 57. P. 47-55.

6. Каблов Е.Н. Материалы нового поколения - основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России / Интеллект & Технологии. 2016. №4. С. 41-46.

7. Постнова М.В., Постнов В.И. Опыт развития безавтоклавных методов формования ПКМ / Труды ВИАМ. 2014. Т. 4. № 6. с. 6.

DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-4-6-6

8. Тимошков П.Н., Платонов А.А., Хрульков А.В. Пропитка пленочным связующим (RFI) как перспективная безавтоклавная технология получения изделий из ПКМ / Труды ВИАМ. 2015. №5. С. 9.

9. Brocks T., Shiino M.Y., Hilario Cioffi M.O., Cjrnelis Voorwald H.J., Filho A.C. Experimental RTM Manufacturing Analysis of Carbon/Epoxy Composites for Aerospace Application: Non-crimp and Woven Fabric Differences / Materials Research. 2013. Vol. 16. №5. P. 1178-1182.

DOI: 10/1590/S1516-14392013005000107

10. Simacek P., Ekskik O., Heider D., Gillespie Jr. J.W., Advani S.

Experimental validation of post-filling flow in vacuum assisted resin transfer molding processes / Composites part A. 2012. №43. P 370-380.

11. Хрульков А.В., Душин М.И., Попов Ю.О., Коган Д.И. Исследование и разработка автоклавных и безавтоклавных технологий формования ПКМ / Авиационные материалы и технологии. 2012. С. 292-301.

12. Власов А.Ю., Пасечник К.А., Мартынов В.А. Определение диапазонов изменения ключевых параметров, обеспечивающих стабильность технологического процесса производства изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов методом RTM / Вестник СибГАУ. 2014. № 4 (56). С. 202-208.

13. Кордикова Е.И., Спиглазов А.В. Поведение тканого наполнителя при пропитке под давлением / Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. 2008. С. 136-138.

14. Нелюб В.А., Гращенков Д.В., Коган Д.И., Соколов И.А. Применение прямых методов формования при производстве крупногабаритных деталей из стеклопластиков / Химическая технология. 2012. Т. 13. № 12. С 735-739.

15. Панина Н.Н., Ким М.А., Гуревич Я.М., Григорьев М.М., Чурсова Л.В., Бабин А.Н. Связующие для безавтоклавного формования изделий из полимерных композиционных материалов / Клеи. Герметики. Технологии. 2013. № 10. С. 27-35.

16. Heider D., C. Newton, and J.W. Gillespie. VARTM Variability and Substantiation / Technical Report, Joint Advanced Materials and Structures Center of Excellence. 2008.

17. Abusrea M.R., Arakawa K. Improvement of an adhesive joint constructed from carbon fiber-reinforced plastic and dry carbon fiber laminates / Composites Part B. 2016. № 97. P. 368-373.

18. Scholz S., Gillespie Jr. J. W., Heider D. Measurement of transverse permeability using gaseous and liquid flow / Composites Part A. 2007. № 38. P. 2034-2040.

19. Takeda F., Hayashi K., Suga Y., Nishiyama S., Komori Y., Asahara

N. Research in the application of the VaRTM Technique to the fabrication of primary aircraft composite structures / Technical review. 2005. Vol. 42. № 5. P. 1 -6.

20. Григорьев М.М., Хрульков А.В., Гуревич Я.М., Панина Н.Н.

Изготовление стеклопластиковых обшивок методом вакуумной инфузии с использованием эпоксиангидридного связующего и полупроницаемой мембраны / Труды ВИАМ. 2014. № 2. С. 4-9.

21. Zhao C., Zhang G., Wu Y. Resin flow behavior simulation of grooved foam sandwich composites with the vacuum assisted resin infusion (VARI) molding process / Materials. 2012. № 5. P. 1285-1296.

DOI: 10.3390/ma5071285

22. Горев Ю.А., Трясунов В.С., Ладэ О.И. Изготовление методом инфузии трехслойного полимерного композиционного материала с макронеоднородным средним слоем / Композитный мир. 2011. №2 3 (35). С. 3639.

23. Гусев Ю.А., Григорьев М.М., Тимошина Л.Н. Изготовление эталонных образцов из ПКМ с заданной пористостью методом вакуумной инфузии / Труды ВИАМ: электронный научно-технический журнал. 2014. №11.

http: //viam-works .ru/

24. Постнов В.И., Вешкин Е.А., Абрамов П.А. Особенности подготовки полимерного связующего для снижения пористости стеклопластиков, получаемых методом вакуумного формования / Известия

Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 4 (2). С. 462-468.

25. Агапов И.А. Физико-химические основы материаловедения и технологий ПКМ / МАТИ. Курсы повышения квалификации. 2016.

26. Porcher composites. URL: https://porcher-ind.com

27. НИЦ «Курчатовский институт». URL: https://viam.ru/binder?ysclid=ifcikc62qo889751307

28. Итекма. URL: https://itecma.ru/upload/iblock/a34/a34b214f2f00e261832a5a2b2f5683b2.pdf?yscl id=ifcipttypu337405985

29. Hexcel. URL: https://ru.hexel.com

30. Huntsman. URL: https : //www.huntsman.com/about/advanced-materials

31. Нелюб В.А., Гращенков Д.В., Коган Д.И., Соколов И.А.

Применение прямых методов формования при производстве крупногабаритных деталей из стеклопластиков / Химическая технология. 2012. Т. 13. №12. С. 735-739.

32. Комаров В.А., Одинцова С.А. Влияние пространственного армирования на несущую способность в зонах радиального перехода композитных конструкций / Сборник трудов XIX Всероссийского семинара по управлению движением и навигации летательных аппаратов. 2016 г.

33. Бухаров С.В., Лебедев А.К., Зинин А.В., Базаев Е.М. Технология пространственно армированных полимерных волокнистых композиционных материалов в аэрокосмической технике / Сборник докладов II научно-технической конференции. ФГУП ВИАМ. 2015.

34. Датуашвили М.В., Долидзе Н.А., Чарквиани И.Д. Исследование эксплуатационных свойств, армированных многослойных тканевых оболочек методом прошивки / Технологи та дизайн. 2015. № 3 (16).

35. Ларин А.А. Анализ влияния прошивки слоистых композиционных материалов в направлении, перпендикулярном плоскости

армирования, с использованием компьютерной рентгеновской томографии / Конструкции из композиционных материалов. 2013. №4. С. 17-19.

36. Комаров Г.В. Проблемы ремонта изделий из полимерных композиционных материалов / Пособие для слушателей ФПК. 2016. С.6-8.

37. Калгин А.В. Теория и технологии процессов производства, обработки и переработки композиционных материалов в изделиях / Воронежский государственный технический университет. 2015. С. 36-39.

38. Boon Y.D., Joshi S.C. A Review of Methods for Improving Interlaminar Interfaces and Fracture Toughness of Laminated Composites / Materials Today Communications. 2020. Vol.22. P. 830.

39. Ravindran A.R., Ladani R.B., Kinloch A.J., Wang C.H., Mouritz A.P. Impoving the delamination resistance and impact damage tolerance of carbon fibre-epoxy composites using multi-scale fibre toughening / Composites: Part A. 2021. Vol.150. P. 624.

40. Xu F., Huang D., Du X. Improving the delamination resistance of carbon fiber/epoxy composites by brushing and abrading of the woven fabrics / Construction and Building Materials. 2018. Vol.158. P. 257-263.

41. Herraez M., Pichler N., Botsis J. Improving delamination resistance through tailored defects // Composite structures. 2020. Vol. 247. P. 422.

42. Большаков В.А., Алексашин В.М. Повышение остаточной прочности при сжатии после низкоскоростного удара углепластиков, изготовляемых инфузионным методом формования / Авиационные материалы и технологии. 2013. №4 (29). С. 47-50.

43. Гуляев А.И. Перспективы применения волокнистых структур, полученных способом электроформования, для повышения ударо- и трещиностойкости полимерных композиционных материалов / Конструкции из композиционных материалов. 2013. №3. С. 22-26.

44. Wang W.T., Yu H.N., Potter K., Kim B.C. Effect of the characteristics of nylon microparticles on Mode-I interlaminar fracture toughness of carbon-fibre/epoxy composites / Composites Part A. 2020. Vol.138. P. 73.

45. Huang Y., Liu W., Jiang Q., We Y., Qiu Y. Interlaminar fracture toughness of carbon fiber reinforced epoxy composites toughened by polyphenylene oxide particles / ACS Applied Polymer Materials. 2020. Vol.2. №8. P. 3114-3121.

46. Truong G.T., Tran H.V., Choi K.K. Investigation on mode I fracture toughness of woven carbon fiber-reinforced polymer composites incorporating nanomaterials / Polymers. 2020. Vol. 12. P. 2512.

47. Большаков В.А., Солодилов В.И., Корохин Р.А., Кондрашов С.В.б Меркулова Ю.И., Дьячкова Т.П. Исследование трещиностойкости полимерных композиционных материалов, изготовленных методом инфузии с использованием различных концентраторов на основе модифицированных УНТ / Труды ВИАМ. 2017. №7 (55). С. 79-89.

48. Комаров В.А., Чарквиани Р.В., Павлов А.А. Разработка полимерного композиционного материала с повышенной межслоевой прочностью / Сборник докладов научно-технической конференции ФГУП ВИАМ. 2015.

49. Бухаров С.В., Лебедев А.К., Зинин А.В., Базаев Е.М. Технология пространственно армированных полимерных волокнистых композиционных материалов в аэрокосмической технике / Сборник докладов II научно-технической конференции ФГУП ВИАМ. 2015.

50. Сидорина А.И. Мультиаксиальные углеродные ткани в изделиях авиационной технике (обзор) / Авиационные материалы и технологии. 2021. №3 (64). С. 105-116.

DOI: 10.18577/2713-0193-2021-0-3-105-116

51. Pegorin F., Pingkarawat K., Mouritz A.P. Comparative study of the mode I and mode II delamination fatigue properties of z-pinned aircraft composites / Materials and design. 2015. Vol. 65. P. 139-146.

52. Lui H.Y., Mai Y.W. Effects of Z-pin reinforcement on interlaminar mode I delamination / Proceeding of the 13 th int. conference on composite materials. 2001. P. 25-29.

53. Partridge IK, Cartie DDR. Delamination resistant laminates by Z-Fiber pinnig: part I manufacture and fracture performance / Compos part A Appl Sci Manuf. 2005. Vol. 36. P. 55-64.

54. Богомолов П.И., Козлов И.А., Бируля М.А. Обзор современных технологий изготовления объемно-армирующих преформ для перспективных композиционных материалов / Технико-технологические проблемы сервиса. 2017. № 1 (39). С. 22-27.

55. Fishpool D.T., Rezai A., Baker D., Ogin S.L., Smith P.A. Interlaminar toughness characterization of 3D woven carbon fibre composites / Plastics, rubber and composites. 2013. Vol.42. № 3. P. 108-114.

56. Elias A., Laurin F., Kaminski M., Gornet L. Experimental and numerical investigations of low energy/velocity impact damage generated in 3D woven composite with polymer matrix / Composite structures. 2016. № 159. P/ 228239.

57. Ren J., Kim Y.K., Rice J. Comparing the fracture toughness of 3-D braided preform composites with z-fiber-reinforced laminar composites / Textile research journal. 2011. Vol. 81. № 4. P. 335-343.

58. Tamuzs V., Tarasovs S., Vilks U. Delamination properties of translaminar-reinforced composites / Composites science and technology. 2003. Vol. 63. P. 1423-1431.

59. Tanzava Y., Watanabe N., Ishikawa T. Interlaminar fracture toughness of 3-D orthogonal interlocked fabric composites / Composites science and technology. 1999. Vol. 59. P. 1261-1270.

60. Зарецкая Г.П., Базаев Е.М., Руднева Т.В., Лунина Е.В. Технологии трехмерного армирования текстильными и швейными методами конструкций из полимерных композиционных материалов / Технология текстильной промышленности. 2021. № 6 (396). С. 107-115.

DOI: 10.47367/0021-3497 2021 6 107

61. Штурцева Е.В., Нессирио Т.Б. Ниточные соединения / Учебное пособие Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. 2005.

62. Платонов А.А. Полимерные композиционные материалы на основе прошитого наполнителя с повышенной ударостойкостью / Авиационные материалы и технологии. 2014. № 4. С. 43-47.

DOI: 10/18577/2071 -9140-2014-0-4-43-47

63. Комаров В.А., Одинцова С.А. Влияние пространственного армирования на несущую способность в зонах радиального перехода композитных конструкций / Сборник трудов XIX Всероссийского семинара по управлению движением и навигации летательных аппаратов. 2016. С. 79-82.

64. Михеев П.В., Орлов М.А., Шаталов Р.Л., Верхов Е.Ю. Влияние прошивки преформы арамидными нитями на сдвиговые характеристики конечного изделия из углепластика / Системные технологии. 2015. № 16. С. 37-43.

65. Михеев П.В., Орлов М.А., Малышев А.Н., Шаталов Р.Л., Верхов Е.Ю. Использование арамидных волокон для увеличения прочности углепластика при сдвиге вдоль слоев / Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2015. Т. 2. № 1 (23). С. 37-40.

66. An W. J., Park G. Y., Choi J.H. Process variables of I-fiber stitching in mode I failure / Composite structures. 2020. Vol. 240. P.82.

67. An W.J., Kim C.H., Choi J.H., Kweon J.H. Static strength of RTM composite joint with I-fiber stitching process / Composite structures. 2019. Vol. 210. P. 348-353.

68. Mourtitz A.P., Cox B.N. A mechanistic approach to the properties of stitched laminates / Composite Part A. 2000. Vol. 31. P. 1-27.

69. Kruse F.F., Eckers V., Henkel F., Kerman N., Gries Th. Modelling the seam architectures for textile preforming / Электронный ресурс.

URL: http://www.escm.eu.org

70. Ravandi M., Teo W.S., Tran L.Q.N., Yong M.S., Tay T.E. The

effects of through-the-thickness stitching on the mode I interlaminar fracture toughness of flax/epoxy composite laminates / Materials and design. 2016. Vol. 109. P. 659-669.

71. Dransfield K., Baillie C., Mai Y. Improving the delamination resistance of CFRP by stitching - f review / Composites science and technology. 1994. Vol. 50. P. 305-317.

72. Liotier P., Alain V., Christine D. Characterization of 3D morphology and microcracks in composites reinforced by multi-axial multi-ply stitched preforms / Composites Part A. 2010. № 41. P. 653-662.

73. Yudhanto A., Lubineau G., Ventura I.A., Watanabe N., Iwahori Y, Hoshi H. Damage characteristics in 3D stitched composites with various stitch parameters under in-plane tension / Composites Part A. 2015. № 71. P. 17-31.

74. Yudhanto A., Watanabe N., Iwahori Y, Hoshi H. Effect of stitch density on tensile properties and damage mechanisms of stitched carbon/epoxy composites / Composites Part B. 2013. № 46. P. 151-165.

75. Karahan M., Ulcay Y., Karahan N., KUS A. Influence of stitching parameters on tensile strength of aramid/vinyl ester composites / Materials science. 2013. Vol. 19. № 1. P. 67-72.

76. Silva LFMD, Adams RD. Techniques to reduce the peel stresses in adhesive joints with composites. / Int J Adhes Adhes. 2007. Vol. 27. P. 227-235.

77. 3D stitching robot produces dry fibre preforms / Reinf Plast. 2007. Vol. 51. P. 18.

78. Yudhanto A., Watanabe N., Yutaka I., Hoshi H. Compression properties and damage mechanisms of stitched carbon/epoxy composites / Composites Science and Technology. 2013. № 86. P. 52-60.

79. Mouritz A.P., Leong K.H., Herzberg I. A rewiew of the effects of stitching on the inplane mechanical properties of fibre-reinforced polymer composites / Composite Part A. 1997. №28. P. 979-991.

80. ASTM D7136/D7136M-15. Standard test method for measuring the damage resistance of a fiber-reinforced polymer matrix composite to a drop-weight impact event. 2015.

81. ASTM D7137/D7137M-12. Standard test method for compressive residual strength properties of damaged polymer matrix composite plates. 2012.

82. ASTM D6641/D6641M-16. Standard test method for compressive properties of polymer matrix composite materials using a combined loading compression (CLC) test fixture. 2016.

83. Tan K.T., Watanabe N., Iwahori Y., Ishikawa T. Effect of stich density and stich thread thickness on compression after impact strength and response of stitched composites / Composite science and technology. 2012. №2 72. P. 587-598.

DOI: 10.1016/j.compsitech.2012.01.003

84. Zhao N., Rodel H., Herzberg C., Gao Sh., Krzywinski S. Stitched glass/PP composite. Part I: Tensile and impact properties / Composites: Part A. 2009. № 40. P. 635-643.

DOI: 10.1016/j.compositesa.2009.02.019

85. ASTM D2344/D2344M-16. Standard test method for short-beam strength of polymer matrix composite materials and their laminates. 2016.

86. ASTM C1292-16. Standard test method for shear strength of continuous fiber-reinforced advanced ceramics at ambient temperatures. 2016.

87. Brandt J., Gebler A., Filsinger J. New approaches in textile and impregnation technologies for the cost effective manufacturing of CFRP aerospace components / ICAS congress. 2002. № 634. P. 1-9.

88. Tan K.T., Watanabe N., Yoshimura A., Iwahori Y. Validation of delamination reduction trend for stitched composites using quasi-static indentation test / European conference on composite materials. 2012. № 15. P.1-7.

89. Платонов А.А. Полимерные композиционные материалы на основе прошитого наполнителя с повышенной ударостойкостью / Авиационные материалы и технологии. 2014. № 4. С. 43-47.

DOI: 10/18577/2071 -9140-2014-0-4-43-47

90. Ларин А.А. Анализ влияния прошивки слоистых композиционных материалов в направлении, перпендикулярном плоскости армирования, с использованием компьютерной рентгеновской томографии / Конструкции из композиционных материалов. 2013. № 4. С. 17-19.

91. Кавун Н.С., Давыдова И.Ф., Гребнева Т.В. Влияние прошивки стеклянного и углеродного армирующих волокон на остаточную прочность композиционных материалов после удара / Композиты и наноструктуры. 2013. Т. 17. № 1. С. 57-63.

92. Михеев П.В., Гусев С.А., Белокопытова К.Е., Агеева Т.Г., Малышев А.Н. Исследование возможности улучшения свойств углепластиков при сжатии и сдвиге путем прошивки углеродных преформ арамидными нитями / Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2018. № 3. С. 73-80.

DOI: 10/18698/0536-1044-2018-3-73-80

93. Daniel A Drake, Rani W Sullivan, Andrew E Lovejoy, Stephen B Clay., Dawn C Jegley. Influence of stitching on the out-of-plane behavior of composite materials - A mechanistic review / Journal of composite materials. 2021. Vol.55. №23.

94. Tan KT, Yoshimura A., Watanabe N. Effect of stitch density and stitch thread thickness on damage progression and failure characteristics of stitched composites under out-of-plane loading / Compos Sci Technol. 2013. Vol. 74. P. 194204.

95. Aymerich F., Pani C., Priolo P. Effect of stitching on the low-velocity impact response of [03/903]s graphite/epoxy laminates / Compos Part A Appl Sci Manuf. 2007. Vol. 38. P. 1174-1182.

96. Tan K.T., Watanabe N., Iwahory Y. Understanding effectiveness of stitching in suppression of impact damage: an empirical delamination reduction trend for stitched composites. Compos Part A Appl Sci Manuf. 2012. Vol. 43. P. 823-832.

97. Jegley D.C. Improving strength of postbuckled panels through stitching / Composite structure. 2007. Vol. 80. P. 298-306.

98. Aymerich F., Onnis R., Priolo P. Analysis of the fracture behavior of a stitched single-lap joint / Composite Part A Appl Sci Manuf. 2005. Vol. 36. P. 603614.

99. Aymerich F., Onnis R., Priolo P. Analysis of the effect of stitching on the fatigue strength of single-lap composite joints / Compos Sci Technol. 2006. Vol. 66. P. 166-175.

100. Cottone A., Turetta T., Giambanco G. Delamination study of through-thickness reinforced composite laminates via two-phase interface model / Compos Part A Appl Sci Manuf. 2007. Vol. 38. P. 1985-1995.

101. Velmurugan R., Solaimurugan S. Improvements in mode I interlaminar fracture toughness and in-plane mechanical properties of stitched glass/polyester composites / Compos Sci Technol. 2007. Vol. 67. P. 61-69.

102. Han XP., Li LX., Zhu XP. Experimental study on the stitching reinforcement of composite laminates with a circular hole / Compos Sci Technol. 2008. Vol. 68. P. 1649-1653.

103. Beylergil B., Cunedioglu Y., Aktas A. Experimental and numerical analysis of single lap composite joints with inter-adherend fibers / Compos Part B Eng. 2011. Vol. 42. P. 1885-1896.

104. Ghasemnejad H., Argentiero Y., Tez TA. Impact damage response of natural stitched single lap-joint in composite structures / Mater Des. 2013. Vol. 51. P. 552-560.

105. Silva LFMD., Adams RD. Techniques to reduce the peel stresses in adhesive joints with composites / Adhes Adhes. 2007. Vol. 27. P. 227-235.

106. Бабаевский П.Г., Кулик С.Г. Трещиностойкость отвержденных полимерных композиций / Химия. 1991. 336 с.

107. Бабаевский П.Г., Скачков И.А. Оценка межслоевой трещиностойкости слоистых полимерных композиционных материалов методом расклинивания / Сборник тезисов докладов XLIV международной

молодежной научной конференции «Гагаринские чтения-2018». 2018. Т. 3. С.310.

108. Richardson M.O.W. Polymer engineering composites / Перевод под редакцией Бабаевского П.Г. Химия. 1980. С. 50-64.

109. ГОСТ Р 56815-2015. Метод определения удельной работы расслоения композиционного материала в условиях отрыва GiC. 2015.

110. ASTM D 5528-01. Standard test method for mode I interlaminar fracture toughness of unidirectional fiber-reinforced polymer matrix composites. 2001.

111. Sebaey T.A., Blanco N., Costa J., Lopes C.S. Characterization of crack propagation in mode I delamination of multidirectional CFRP laminates / Composites science and technology. 2012. Vol. 72. P. 1251-1256.

112. Tamuzs V., Tarasov S., Vilks U. Delamination properties of translaminar-reinforced composites / Composites science and technology. 2003. Vol. 63. P. 1423-1431.

113. Chen L., Ifju P.G., Sankar B.V. A novel double cantilever beam test for stitched composite laminates / Composite materials. 2001. Vol. 35. P. 11371149.

114. Nakane K., Watanabe N., Iwahori Y. DCB test simulation of stitched CFRP laminates using interlaminar tension test results / 16-th International conference on composite materials. P. 1-10.

115. Siddique A., Abid S., Shafiq F., Nawab Y., Wang H., Shi B., Saleemi S., Sun B. Mode I fracture toughness of fiber-reinforced polymer composites: A review / Industrial textiles. 2021. Vol. 50. № 8. P. 1165-1192.

116. Ghasemnejad H. Interlaminar fracture toughness of stitched FRP composites / Computers and mathematics in automation and materials science. 2014. P. 93-96.

117. Жернаков В.С., Первушин Ю.С., Соловьев П.В. Исследование упругих характеристик углепластика с 3D структурой / Письма о материалах. 2019. Т. 2. № 9. С. 185-190.

118. Shiino M.Y., Pelosi T.S., Cioffi M.O. H. The role of stitch yarn on the delamination resistance in Non-crimp fabric: chemical and physical interpretation / Materials engineering and performance. 2017. Vol. 26(3). P. 978-986.

119. Dransfield K.A., Jain L.K., Mai Y.W. On the effects of stitching in CFRPs-I. mode I delamination toughness / Composites science and technology. 1998. Vol. 58. P. 815-827.

120. Jain L.K., Mai Y.W. On the effect of stitching on mode I delamination toughness of laminated composites / Composites science and technology. 1994. Vol. 51. P. 331-345.

121. Ravandi M., Teo W.S., Tran L.Q.N., Yong M.S., Tay T.E. The

effects of through-the-thickness stitching on the Mode I interlaminar fracture toughness of flax/epoxy composite laminates / Materials and design. 2016. Vol. 109. P. 659-669.

122. Goktas D., Kennon W.R., Potluri P. Improvement of mode I interlaminar fracture toughness of stitched glass/epoxy composites / Composite materials. 2017. Vol. 24. P. 351-375.

123. Abdelal N.R., Donaldson S.L. The effect of stitching with conductive and nonconductive materials on the mode I interlaminar fracture toughness of carbon fiber composites / Polymer composites. 2019. Vol. 40. P. 1252-1262.

124. Tanzawa Y., Watanabe N., Ishikawa T. Interlaminar fracture toughness of 3-D orthogonal interlocked fabric composites / Composites science and technology. 1999. Vol. 59. P. 1261-1270.

125. Pingkarawat K., Wang CH., Varley RJ. Effect of mendable polymer stitch density on the toughening and healing of delamination cracks in carbon-epoxy laminates / Compos Part A Appl Sci Manuf. 2013. Vol. 50 P. 22-30.

126. Heb H., Roth YC., Himmel N. Elastic constants estimation of stitched NCF CFRP laminates based on a finite element unit-cell model / Compos Sci Technol. 2007. Vol. 67. P. 1081-1095.

127. Velmurugan R., Solaimurugun S. Improvements in mode I interlaminar fracture toughness and in-plane mechanical properties of stitched glass/polyester composites / Compos Sci Technol. 2007. Vol. 67. P. 61-69.

128. Trabelsi W., Laurent M., Renaud O. Effects of stitching on delamination of satin weave carbon-epoxy laminates ubder mode I, mode II and mixed-mode I/II loadings / Applied composite materials. 2010. Vol. 17. №26. P. 575595.

129. Каменскволокно. URL: http://www.aramid.net/sites/default/files/catalogs/kamenskvolokno-fabrics.pdf

130. Эм Си Трейдинг. URL: https://superfelt.ru/steklonit dlja shitja.html

Приложение А (справочное)

2000003846405