Вес поликарбоната — главный показатель прочности поликарбонатного материала
Стандартный весовой показатель поликарбонатных листов
Вес сотового и монолитного поликарбоната — один из наиболее важных показателей, на которые стоит обратить внимание при покупке. Некоторые производители под видом стандартных плит изготовляют облегченные. При этом недобросовестные изготовители не указывают данную особенность и реализуют свою продукцию без снижения цены.
Вес и толщина материала
Вес полотен зависит от их толщины
Полимерные материалы используется в производстве уже более 35 лет и, разумеется, за это время успели сформироваться определенные стандарты качества. Кроме прочности, гибкости, светопроницаемости, специалисты рассчитали оптимальный удельный вес 1 м2 поликарбоната. Например, четырехмиллиметровая сотовая плита площадью 1 квадратный метр должна весить 0,8 килограмма, а 6-миллиметровой — 1,3 килограмма. Следовательно, вес поликарбоната 8 мм-1,5 килограмма, 10 мм-1,7, а 16-2,7. Данных стандартов должны придерживать все предприятия.
Весовые стандарты в свою очередь определяют размеры стенок и ребер плиты.
Зависимости толщины панелей и размера стенок:
- Толщина стенок (ТС) 4-миллиметровой панели — 0,3 миллиметра.
- ТС 6-миллиметровой панели — 0,35 миллиметра.
- ТС 8-миллиметровой панели — 0,4 миллиметра.
- ТС 10-миллиметровой панели — 0,5 миллиметра.
Важная деталь: При соответствии данных показателей ячеистый пластик сможет справиться с несущими, снеговыми и ветровыми нагрузками, указанными изготовителем.
Как облегчают поликарбонат
Навесная конструкция из облегченного поликарбонатного материала
Экономический кризис и снижение покупательских возможностей заставляют предприятия удешевлять свой продукцию. В ассортименте многих известных компаний стали появляться изделия с дополнительной приставкой Light. Что это значит? Масса пластикового листа уменьшается за счет уменьшения размеров ребер и стенок. При этом сокращается толщина и листа:
- четырехмиллиметровый лист превращается в 3,5-миллиметровый;
- шестимиллиметровый в 5,5;
- восьмимиллиметровый в 7,5;
- десятимиллиметровый в 9,5.
На заметку: Конечно, изготовителем данные модели позиционируются как стандартные. Сориентироваться на рынке в таком случае достаточно сложно. Предлагаем некоторые облегченные варианты известных производителей.
Компания «КинПласт» выпускает облегченную версию сотового полимера под названием «Экопласт». Уменьшение массы такого листа происходит за счет самого листа, то есть, как упоминалось выше — 4-миллиметровые плиты имеют реальный размер в 3,5 миллиметра и т.д. Также «КинПласт» выпускает марку «Новогласс». В таком случае масса квадратного метра ячеистого пластика снижается за счет уменьшения размера внутренних ребер, а вот толщина самого листа остается прежней.
Другая отечественная компания «Юг-Ойл-Пласт» выпускает легкие панели под маркой «Беролюкс». Плиты данной линии имеют стандартную толщину, а масса уменьшается аналогично марке «Новогласс». Также этому производителю принадлежит марка «Соталайт» — его масса меньше, чем «Беролюкс».
Приобретая полимерные материалы, внимательно ознакомьтесь с наклейками и этикетами. От качества материала будет зависеть срок службы вашей конструкции.
Видео про весовые показатели и качество поликарбонатных листов
какая бывает и на что влияет
Поликарбонат – строительный материал, который достаточно активно и эффективно используется во многих сферах. Его применяют, оформляя фасады, декорируя строения, обустраивая теплицы. Ввиду того, что материал действительно востребованный, производители предлагают достаточно широкий выбор для разных целей. Так, в продаже имеется поликарбонат разных расцветок, отличаются и физические свойства разных видов. Самым главным качеством, на которое непременно нужно обращать внимание, если выбирать материал – плотность. Но не стоит путать это понятие с удельным весом. Последний определяется отношениями плотности к объему. А сама плотность – массой к объему стройматериала. Измеряется
Что за материал?
Прежде, чем хорошо углубиться в понятие плотности и определить, на что же она влияет, стоит разобраться, что из себя представляет данный материал. Это не что иное, как пластик, изготовленный из полимеров. Изначально он не имеет цвета, изготавливается из специальных капсул поликарбоната. Положительных качеств у поликарбоната очень много, именно благодаря им он и стал одним из самых востребованных в строительной сфере материалов.
Что касается разновидностей, то существует монолитный и сотовый стройматериал. Первый представлен плотными листами, которые на первый взгляд напоминают стекло, но, в отличие от него, легкие, гибкие, не имеют пустотных капсул. Второй отличается многослойной конструкцией с мелкими перемычками – ребрами жесткости.
Качества
Все свойства, которыми отличается поликарбонат, обеспечены специальным строением макромолекул, из которых он и состоит. Среди основных характеристик стоит выделить следующие.
- Легкость. По сравнению с другими стройматериалами, поликарбонат отличается исключительной легкостью. Для сравнения: монолитный лист в два раза легче стекла. К слову, у сотового листа вес меньше. Это позволяет конструировать из поликарбоната достаточно массивные, большие, но в то же время облегченные конструкции. Кроме того, можно использовать простой и узкий каркас, а это обеспечивает светопропускные способности материала, поэтому он так популярен при строительстве теплиц. А еще упрощение основы значительно удешевляет саму конструкцию. Благодаря легкости, монтаж происходит быстро и просто, подъемные устройства можно не задействовать.
- Теплоизоляция. В пустотах сотового поликарбоната есть воздух, поэтому материал прекрасно удерживает тепло.
- Прочность. Несмотря на кажущуюся хрупкость, поликарбонат сверхпрочный. Конструкциям не страшны удары, они способны выдержать практически любые физические нагрузки.
- Прозрачность. Монолитный пропускает до 90% света, сотовый является менее прозрачным, но показатели достаточно высокие.
- Гибкость. Этот параметр позволяет использовать поликарбонат в конструкциях, состоящих из сводов. Гибкость упрощает монтаж.
- Термоустойчивость. Для поликарбонатного материала не страшны температурные перепады, он не утрачивает свои свойства при температурном диапазоне -40-+120 градусов.
- Простой уход. Следить за конструкциями и их внешним видом проще простого. При необходимости их можно помыть водой, не использовать моющих средств. Что касается последних, то использовать при необходимости можно разные, не рекомендованы только аммиакосодержащие.
- Долговечность. Поликарбонат способен прослужить очень длительный период.
Плотностные показатели
Это главнейшее качество, на которое необходимо обращать внимание, выбирая стройматериал. Согласно физике, это показатель соотношения веса к объему. При этом плотностные показатели поликарбоната могут быть самыми разными, даже если толщина и размер листов одинаковые.
От плотности во многом зависят и другие свойства, параметры поликарбоната. У облегченного листа, плотность которого составляет 0,52 килограмма на м3, стенки, внутренние ребра жесткости тоньше, чем у материала плотностью 0,72. Это влияет на прочность, жесткость, хрупкость. Менее плотный материал больше подвержен всякого рода повреждениям, он менее ударопрочный, легче ломается от тяжелого веса. Теплицы и другие конструкции, созданные из такого материала, нужно регулярно и своевременно очищать от снега, а это – достаточно неудобно, если участок находится далеко от дома. Выходом станет использование более плотных листов.
Что влияет на плотность?
Как отмечалось, плотность в большей степени зависит от разновидности листового материала. Поэтому на этот показатель могут влиять разные факторы. Более того, величина находится в прямой зависимости от веса листа. К примеру, чем больше весит образец и имеет меньший объем (при визуальном осмотре), тем более высокий показатель плотности у него будет. Согласно этому правилу, «на глаз» определить плотность легче у монолитного изделия, потому что его структура не предусматривает наличия пустот. Сотовые листы также имеют разные показания объема, толщины, при этом
Влияние плотности на теххарактеристики
На что влияет
Поликарбонатные стройматериалы отличаются тем, что даже при высокой плотности весят намного меньше аналогов. Именно весовые показатели часто выступают главным определяющим фактором во время выбора, особенно, если нужно упростить и облегчить строительную конструкцию.
Сопротивляемость огню, негативным влияниям окружающей среды, атмосферным явлениям – еще один показатель, на который влияет плотность. Чем выше плотность, тем более способным материал становится к сопротивлению всем негативным явлениям. Но при этом часто можно наблюдать увеличение толщины листа, его веса, снижение светопропускной особенности (а именно эта особенность – одна из наиболее ценных у поликарбоната, при выборе ее обязательно учитывают).
Учитывая выше сказанное, можно сделать заключение. Выбирая поликарбонат, в любом случае придется искать компромиссы, мириться с сопутствующими теххарактеристиками. Улучшенные одни качества могут повлечь ухудшение других. Поэтому свой выбор остановите на усредненных параметрах, отдавать предпочтение стоит тем, которые являются наиболее важными и актуальными в конкретной ситуации и на конкретном объекте строительства.
Стандарты плотности
Все разновидности поликарбоната изготовляются в виде листов, которые имеют разную плотность. Это – причина того, что каждый вид применяется для определенных целей и имеет свой набор функциональности. Средняя плотность монолитного поликарбоната 1,18-1,2 г/м3. Как видим, разбежность не слишком большая, поэтому при изменении плотности другие параметры особо не пострадают.
Куда более разные плотностные значения у сотового материала. Так, плотность сотового поликарбоната может составлять 0,52 г/м3, 0,62 г/м3, 0,72 г/м3, 0,82 г/м3. В значительной мере это может сказываться только на том, сколько весит лист. При разных плотностях толщина в мм остается примерно одинаковой.
Не менее важная характеристика – прочность. Выбирая поликарбонат, такой, чтобы был прочным, плотным, стоит учитывать, что высококачественный стройматериал не может стоить слишком дешево, поэтому ориентироваться лучше на стоимость, которая выше средней.
Обязательно нужно обращать внимание на производителя – на листах будет плотно приклеена пленка с опознавательными знаками. Важный документ, из которого можно узнать о всех параметрах изделия – сертификат соответствия качеству. В нем указаны все необходимые и важные параметры, способные повлиять ка качество и свойства. Кроме того, именно в сертификате описаны негативные воздействия, которых стоит избегать во время эксплуатации строений из этого листового материала.
Как правильно выбрать плотность?
Прежде, чем купить тот или иной вид поликарбоната, определитесь, для каких целей он вам необходим. Исходя из этого, выбирайте и нужные показатели плотности. Иногда слишком плотные материалы использовать вовсе нецелесообразно, соответственно, и денежные траты могут оказаться лишними. Например, если возводится временное сооружение.
Если нужен качественный парник, приобретите сотовый поликарбонат со средними плотностными показателями. Если нужно сэкономить, предпочтение отдайте листам с меньшей плотностью. Но при этом стоит учитывать, что конструкция навряд ли будет устойчивой к весу снега зимой, ударам града. Для возведения и обустройства торговых павильонов, стен жилых и нежилых строений используются стройматериалы с более высокими прочностными показателями.
Самая высокая плотность монолитного поликарбоната (кг м3). Его часто применяют в качестве остекления офисов. Высокая плотность и относительно небольшой вес делают стройматериал поистине незаменимым, уникальным. Поликарбонат высокой плотности используют даже для полного перекрытия крыш – такие конструкции служат прекрасной защитой, выглядят превосходно, отличаются отменными качествами.
Поликарбонат плотный (с максимальными показателями) применяется для изготовления щитов для спецслужб, они способны выдержать снарядные удары и задержать пули.
Выбирая материал, уделите особое внимание таким критериям:
- защита от ультрафиолетового излучения. Обеспечивается защитным слоем. При осмотре он не должен быть поврежденным, неплотным или неравномерно распределенным по материалу;
- основные технические характеристики типа веса, прочности, плотности. Все они способны повлиять на то, как долго прослужит конструкция;
- гарантия качества. Ее дают все производители, которым действительно можно доверять;
- сопутствующая документация. Если продавец не готов предоставить сертификаты, значит, в качестве товара стоит усомниться. Такие документы подтверждают, что листы прошли все необходимые испытания, в том числе, на прочность.
Поликарбонат – современный, востребованный и универсальный стройматериал. Благодаря своим качествам, характеристикам, показателям плотности получил распространение во всех строительных сферах. Некоторые параметры во многом превосходят стекло, поэтому поликарбонат может стать его достойной заменой.
Похожие статьи- Расчет нагрузки на навес из поликарбоната
Перед строительством конструкции необходимо разработать проект, создающий образ объекта и его отдельных деталей. На чертеже указываются значимые параметры сооружения…
- Гастроемкость из поликарбоната
Поликарбонатный материал широко используется во многих областях: строительстве, рекламе, дизайне, пищевой промышленности. Именно в последней…
- Стоимость поликарбоната
Готовый поликарбонат используется для покрытия крыш, теплиц, веранд, навесов, качелей, раздвижных окон и др. Популярность…
- Перегородки из поликарбоната
Поликарбонатные листы — практичный, доступный по стоимости и простой в обработке материал с широкой областью использования. Его применяют для…
Вес поликарбоната — главный показатель прочности поликарбонатного материала
Стандартный весовой показатель поликарбонатных листов
Вес сотового и монолитного поликарбоната — один из наиболее важных показателей, на которые стоит обратить внимание при покупке. Некоторые производители под видом стандартных плит изготовляют облегченные. При этом недобросовестные изготовители не указывают данную особенность и реализуют свою продукцию без снижения цены.
Вес и толщина материала
Вес полотен зависит от их толщины
Полимерные материалы используется в производстве уже более 35 лет и, разумеется, за это время успели сформироваться определенные стандарты качества. Кроме прочности, гибкости, светопроницаемости, специалисты рассчитали оптимальный удельный вес 1 м2 поликарбоната. Например, четырехмиллиметровая сотовая плита площадью 1 квадратный метр должна весить 0,8 килограмма, а 6-миллиметровой — 1,3 килограмма. Следовательно, вес поликарбоната 8 мм-1,5 килограмма, 10 мм-1,7, а 16-2,7. Данных стандартов должны придерживать все предприятия.
Весовые стандарты в свою очередь определяют размеры стенок и ребер плиты.
Зависимости толщины панелей и размера стенок:
- Толщина стенок (ТС) 4-миллиметровой панели — 0,3 миллиметра.
- ТС 6-миллиметровой панели — 0,35 миллиметра.
- ТС 8-миллиметровой панели — 0,4 миллиметра.
- ТС 10-миллиметровой панели — 0,5 миллиметра.
Важная деталь: При соответствии данных показателей ячеистый пластик сможет справиться с несущими, снеговыми и ветровыми нагрузками, указанными изготовителем.
Как облегчают поликарбонат
Навесная конструкция из облегченного поликарбонатного материала
Экономический кризис и снижение покупательских возможностей заставляют предприятия удешевлять свой продукцию. В ассортименте многих известных компаний стали появляться изделия с дополнительной приставкой Light. Что это значит? Масса пластикового листа уменьшается за счет уменьшения размеров ребер и стенок. При этом сокращается толщина и листа:
- четырехмиллиметровый лист превращается в 3,5-миллиметровый;
- шестимиллиметровый в 5,5;
- восьмимиллиметровый в 7,5;
- десятимиллиметровый в 9,5.
На заметку: Конечно, изготовителем данные модели позиционируются как стандартные. Сориентироваться на рынке в таком случае достаточно сложно. Предлагаем некоторые облегченные варианты известных производителей.
Компания «КинПласт» выпускает облегченную версию сотового полимера под названием «Экопласт». Уменьшение массы такого листа происходит за счет самого листа, то есть, как упоминалось выше — 4-миллиметровые плиты имеют реальный размер в 3,5 миллиметра и т.д. Также «КинПласт» выпускает марку «Новогласс». В таком случае масса квадратного метра ячеистого пластика снижается за счет уменьшения размера внутренних ребер, а вот толщина самого листа остается прежней.
Другая отечественная компания «Юг-Ойл-Пласт» выпускает легкие панели под маркой «Беролюкс». Плиты данной линии имеют стандартную толщину, а масса уменьшается аналогично марке «Новогласс». Также этому производителю принадлежит марка «Соталайт» — его масса меньше, чем «Беролюкс».
Приобретая полимерные материалы, внимательно ознакомьтесь с наклейками и этикетами. От качества материала будет зависеть срок службы вашей конструкции.
Видео про весовые показатели и качество поликарбонатных листов
Какой монолитный поликарбонат лучше: профилированный или плоский
Ленточные зенитные фонари из профилированного поликарбонатаЛенточные зенитные фонари из профилированного поликарбоната 
Скатная прозрачная крыша промышленного здания из профилированного поликарбонатаСкатная прозрачная крыша промышленного здания из профилированного поликарбоната 
Световое окно из профилированного поликарбоната в крыше промышленного помещенияСветовое окно из профилированного поликарбоната в крыше промышленного помещенияОдин из самых распространенных в хозяйстве и строительстве материалов – монолитный поликарбонат. Он бывает нескольких видов, поэтому для конкретных функций необходимо выбрать, какой монолитный поликарбонат лучше подходит для поставленных задач.
Возможные виды монолитного поликарбоната
Всего выделяются два вида монолитного поликарбоната:
- профилированный (другое название – волнистый или сотовый) – у него ребристая поверхность, способствующая скату воды, увеличению прочности за счет дополнительных ребер жесткости;
- плоский – это поликарбонатные листы прямоугольной формы, использующиеся для оформления постройки: остекления, монтажа витрин.
Другой способ разделения монолитного поликарбоната у производителей – по цвету и прозрачности. Это зависит от добавления окрашивающих пигментов на производстве.
Защитный навес от града для машины из гофрированного поликарбоната МП-20 (У)Защитный навес от града для машины из гофрированного поликарбоната МП-20 (У) 
Безопасная прозрачная крыша для террасы из профилированного поликарбоната МП-20 (У)Безопасная прозрачная крыша для террасы из профилированного поликарбоната МП-20 (У) 
Навес для машины из профилированного монолитного поликарбоната МП-20 (У)Навес для машины из профилированного монолитного поликарбоната МП-20 (У) 
Окно из прозрачного профлистаОкно из прозрачного профлиста 
Веранда из профилированного монолитного поликарбонатаВеранда из профилированного монолитного поликарбоната 
Навес возле дома из пластикового профнастилаНавес возле дома из пластикового профнастилаПреимущества профилированного монолитного поликарбоната над плоским
Некоторые характеристики профилированного и плоского монолита совпадают:
- изоляционные свойства;
- устойчивость к ультрафиолетовым лучам;
- химическая стойкость.
Главное преимущество профилированного поликарбоната над плоским – прочность. Структура профиля включает ребра жесткости, которые в несколько раз повышают прочность листа. Ребристая структура профилированного поликарбоната способствует тому, что гибкость становится выше. Необходимо учитывать особенности применения, чтобы купить лучший монолитный поликарбонат.
Испытания профилированного поликарбоната на прочность
Где применяется профилированный монолитный поликарбонат
В хозяйстве монолитный поликарбонат применяется в нескольких направлениях:
- монтаж прозрачной кровли – крыш, навесов, козырьков;
- возведение хозяйственных построек – теплиц, парников, остановок;
- ограждение территории.
Причина выбрать профилированный поликарбонат – легкость материала, вес которого способствует простоте монтажа. За счет легкости, прочности, гибкости и подбираемой прозрачности он чаще всего используется как ненесущая поверхность: стена, крыша, перегородка.
Характеристики профилированного поликарбоната
Поликарбонатные листы с профильным сечением используются вместо других материалов по нескольким причинам: цена, легкость монтажа, соотношение веса и прочности, пропуск света, устойчивость к влаге. Выбор толщины монолитного поликарбоната позволяет повысить устойчивость к ветру из-за увеличения веса. Толщина бывает от 1,5 до 20 мм, размер – примерно 2 на 3 метра. Другие характеристики профилированного монолита: горючесть, зависимость от целостности ультрафиолетовой пленки, тепловое расширение поверхности.
Особенности монтажа
Для создания устойчивой конструкции из поликарбоната должны выполняться условия по монтажу. Крепление монолита возможно только саморезами с шайбами на металлических профилях. Металлические балки выступают как каркас конструкции, на которой помещаются листы, способ наложения – внахлест.
Твердый поликарбонатный листс высочайшей ударной вязкостью.
Цельный поликарбонатный лист превосходит полый поликарбонатный лист по светопропусканию и ударной вязкости. Следовательно, он особенно подходит для применений, где срочно требуется свет, например, для ящиков с лампами, вытяжного освещения, промышленных магазинов и теплиц.
Сплошные листы поликарбоната трех разных толщин
Сплошной лист поликарбоната по прозрачности аналогичен стеклу
Характеристики:
Исключительное светопропускание
Исключительная четкость обеспечивает отличное светопропускание.Сплошной лист поликарбоната со светопропусканием до 89% выгодно отличается от стекла. Пленка для защиты от ультрафиолета способствует устойчивости к пожелтению и потере светопропускания.
Высокая ударная вязкость
Прочная структура обеспечивает более высокую ударную вязкость, чем другие пластиковые листы или полые листы поликарбоната. Его ударопрочность примерно в 200 раз больше, чем у обычного стекла, и примерно в 10 раз больше, чем у закаленного стекла.
Легкий
Вес сплошного листа поликарбоната составляет лишь половину стекла того же объема.Небольшой вес экономит расходы на транспортировку и установку.
Теплоизоляция
Листы поликарбоната имеют более низкую теплопроводность (K-клапан), что снижает потери тепла. Он используется в зданиях, чтобы обеспечить прохладное лето и теплую зиму без дополнительной платы за кондиционирование.
Огнестойкость
Лист поликарбоната имеет класс огнестойкости B1. Его собственная точка воспламенения составляет 580 ° C, и тушить вне зоны возгорания.При горении вредные газы не выделяют вредных газов и не разжигают огонь.
| Толщина | Масса | Стекло | К-значение | Стекло | Ширина | длина | Цвет |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (мм) | (кг / м 2 ) | (кг / м 2 ) | (ш / м 2 к) | (ш / м 2 к) | (мм) | (мм) | |
| 1 | 1.2 | 1220 2000 2050 | 1250 2440 2500 3000 3050 | прозрачный синий зеленый опал серый | |||
| 2 | 2,4 | 5,0 | 5,56 | ||||
| 3 | 3.6 | 7,5 | 5,41 | 5,87 | |||
| 4 | 4,8 | 10,0 | 5,27 | 5,82 | |||
| 5 | 6,0 | 12,5 | 5,13 | 5,8 | |||
| 6 | 7.2 | 15,0 | 5 | 5,77 | |||
| 8 | 9,6 | 20,0 | 4,76 | 5,71 | |||
| 10 | 12,0 | 25,0 | 4,55 | ||||
| 12 | 14.4 | 30,0 | 4,35 |
| Недвижимость | Шт. | Значение |
|---|---|---|
| Физические | ||
| плотность | г / см 3 | 1.2 |
| светопропускание (толщина 3 мм, прозрачный) | % | 88 |
| Показатель преломления | 1,585 | |
| Механический | ||
| Предел текучести при растяжении | Н / мм 2 | > 60 |
| Предел прочности при разрыве | Н / мм 2 | > 70 |
| модуль упругости | Н / мм 2 | 2300 |
| Ударная вязкость при 23 ° C (с надрезом по Шарпи) | кДж / м 2 | > 30 |
| Тепловой | ||
| Коэффициент расширения футеровки | 1 / К | 68 × 10 -6 |
| теплопроводность | Вт / м 2 K | 0.21 |
| Тепловой прогиб Температурная нагрузка 1,81 Н / мм 2 | ° С | 135 |
| Максимальное непрерывное обслуживание | ° С | 100 |
Твердый поликарбонатный лист широко используется в защитных шлемах благодаря своим превосходным двойным характеристикам прозрачности и ударной вязкости.
Сплошные поликарбонатные листы наверху здания встроены в развлекательное заведение, где люди могут пить кофе или играть в шахматы.
Сплошные листы поликарбоната и стекло сочетаются друг с другом по светопропусканию. Однако лист поликарбоната может блокировать УФ-лучи, стекло разрушается.
Прочные листы поликарбоната, установленные вдоль скоростной дороги, не только уменьшают шумовое загрязнение, но и украшают вид.
Сообщите нам свой запрос и получите бесплатное предложение:
,3 Механизмы проникновения в защитные материалы | Возможности защиты материаловедения и технологий для будущего применения в армии
РИСУНОК 3-6. Три зоны обработки материала и три состояния напряжения, испытываемые элементом материала на пути продвигающегося пенетратора. ИСТОЧНИК: Д. Шокей, Дж. Саймонс и Д. Карран. 2010. Путь механизма повреждения к лучшим материалам брони. Международный журнал прикладных керамических технологий 7 (5): 566-573.
форма носа плитки, перфорация пластины происходит за счет образования лепестков или закупорки, то есть путем проталкивания цилиндра материала перед снарядом через дистальную поверхность пластины. Признаков плавления не наблюдалось. Механизмы разрушения материала могут включать разрушение при растяжении за счет зарождения, роста и слияния плоских трещин, сферических пустот и сдвиговой нестабильности. В стеклообразных полимерах растрескивание или образование ориентированных фибрилл и промежуточных пустот является обычным предвестником образования трещин и разрушения при растяжении.
Полимерные волокна используются в баллистических материалах и в качестве армирующих элементов в композитных материалах. Тщательное и подробное изучение феноменологии разрушения в наномасштабе было бы наиболее полезным при разработке волокон с лучшими баллистическими характеристиками. На рис. 3-7 показана ткань после удара пластинчатым снарядом. 12 Механизмы разрушения полимерных волокон можно определить, исследуя разорванные концы волокон с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM). 13 Например, внутренняя структура полипропилен-фениленбензобистиазольного (PBZT) волокна диаметром 20 мкм состоит из лентообразных фибрилл большого размера, обычно шириной 1 мкм, которые, в свою очередь, состоят из микрофибрилл аналогичного геометрии, но шириной всего несколько нанометров (рис. 3-8).Рисунок 3-9 показывает, что разрушение при растяжении сначала произошло на дефектах, таких как пустоты и перегибы, и ему способствовали остаточные напряжения, которые возникли во время обработки. 14
Хотя детали механизма разрушения при растяжении хорошо известны, большое увеличение показывает, что фибриллы в волокнах растягиваются, что предполагает разрушение при растяжении, аналогичное тому, которое наблюдается при испытаниях металлов на растяжение. Волокнистый материал, скорее всего, подвергается однородной пластической деформации и локализованной пластической деформации почти так же, как и металлы; разрушение может также произойти из-за зарождения пустот, трещин и полос сдвига.
Неизвестно, как микроструктура материала на этом уровне (наноуровне) влияет на деформацию, локализацию и поведение материала при разрушении. Считается, что инициаторами отказа являются дефекты материала, такие как крошечные пустоты, посторонние частицы и спутанность цепей (показанные на рис. 3-10), возникающие в результате химических неоднородностей или процедур обработки.
Также наблюдаются другие виды разрушения волокна, кроме разрыва при растяжении. Например, удар снаряда по ткани, покрытой жесткой пластиной из керамики, сжимает ткань относительно основы и вызывает поперечные нагрузки на нити и волокна, что может привести к деформации и разрушению.Когда сжатые волокна исследуются с помощью SEM, они и фибриллы показывают уплощение, изгиб и коробление.
Вывод 3-3. Влияние нано- и микроструктуры полимерных материалов на деформацию, локализацию и поведение материалов при разрушении недостаточно изучено, особенно при высоких скоростях деформации и высоких давлениях.
Вывод 3-4. Устранение большого разрыва между достижимой в настоящее время и теоретической прочностью волокон может значительно улучшить исследования баллистически (и квазистатически) поврежденных волокон на нано- и микроуровнях, чтобы определить механизм (ы) разрушения материала и выявить наноструктурные особенности, инициирующие процесс отказа или иным образом способствующие ему.
МЕХАНИЗМЫ ОТКАЗА В МАТЕРИАЛАХ СОТОВЫХ СЭНДВИЧОВ ИЗ-ЗА ВЗРЫВОВ
Ячеистый материал, зажатый между двумя лицевыми панелями, обеспечивает эффективную защиту от взрывных нагрузок. Конструкция поглощает энергию и снижает передаваемую силу, поскольку стенки каждой ячейки деформируются и разрушаются. Таким образом, чтобы улучшить или адаптировать реакцию клеточных структур на взрывные нагрузки, необходимо понимать механизмы разрушения клеток.
Ячеистые материалы включают полимеры, керамику, металлы и пенопласт; Геометрия ячеек включает соты и другие решетки, а также стохастически случайные геометрические формы.Несколько свойств материала способствуют эффективному впитыванию.
______________
12 Шокей Д.А., Эрлих Д.К., Дж. У. Simons. 2004. Облегченная баллистическая защита критически важных для полета компонентов коммерческих самолетов, Часть 2: Крупномасштабные испытания на баллистический удар и компьютерное моделирование, DOT / FAA / AR-04/45, P2. Доступно в Интернете по адресу http://www.tc.faa.gov/its/worldpac/techrpt/ar04-45p2.pdf. Последний доступ 15 апреля 2011 г.
13 Хирл, Дж.W.S., Б. Ломас и У.Д. Кук. 1998. Атлас разрушения волокон и повреждений текстиля. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.
14 Аллен С.Р., Филиппов А.Г., Р.Дж. Фаррис, Э. Томас. 1981. Макроструктура и механическое поведение волокон поли-п-фениленбензобистиазола. Журнал прикладной науки о полимерах 26 (1): 291-301.
,