Термореактивные пластмассы и область их применения.

Высокомолекулярные соединения получают из низкомолекулярных путем осуществления реакций полимеризации, сополимеризации, поликонденсации.

Термореактивные пластмассы — в начальном состоянии имеют линейную структуру макромолекул, а при некоторой температуре отверждения приобретают сетчатую. После отверждения не могут переходить в вязкотекучее состояние. Рабочие температуры выше, но при нагреве разрушаются и при последующем охлаждении не восстанавливают своих исходных свойств.

Для изготовления термореактивных пластмасс применяются термореактивные смолы: фенолоформальдегидные, кремнийорганические, эпоксидные и непредельные полиэфиры. Часто в смолы вводят пластификаторы, отвердители, растворители, ускорители и замедлители реакций. Смолы должны обладать высокой адгезией (клеящей способностью), теплостойкостью, электроизоляционными свойствами, небольшой усадкой, технологичностью, отсутствием токсичности. Из термореактивных смол изготавливают пластмассы с порошковыми наполнителями (карболиты), волокнистыми наполнителями (волокниты), слоистыми наполнителями (гитенаксы), ДСП, ДВП и т.д.

Слоистые пластмассы. Слоистые пластики на основе фенол альдегидных смол обладают высокой прочностью. К слоистым пластикам относятся:

гетинакс — слоистый прессованный материал, состоящий из двух или более слоев бумаги, пропитанных смолами. Используется гетинакс как электроизоляционный материал.

стеклотекстолит — слоистый прессованный материал, состоит из стеклянной ткани, уложенной правильными слоями, и смолы; обладает высокой прочностью на растяжение в пределах 250—300 МН/м2 (2500—ЗООО кгс/см2), высокими диэлектрическими свойствами, термо- и водостойкостью. Стеклотекстолит выпускается в виде листов и плит толщиной от 0,6 до 30 мм. Применяется для изготовления упругих мембран, работающих в керосине, и как электроизоляционный материал.

Применение: оконные переплеты, провода, выключатели, изоляторы, кожухи и т.д.

Принцип расчета пластмассовых и деревянных конструкций по предельным состояниям 1 и 2 групп. Расчетные сопротивления древесины и пластмасс. Коэффициенты условий работы.

Предельное состояние — это такое состояние, при достижении которого конструкция перестает удовлетворять заданным требо­ваниям, предъявляемым к ней в эксплуатационных условиях или при возведении.

Первая группа предельных состояний характеризуется потерей нес"ущей способности и полной непригодностью к дальней­шей эксплуатации и является наиболее ответственной. В конструк­циях из дерева и пластмасс могут возникнуть следующие предель­ные состояния первой группы: разрушение, потеря устойчивости, опрокидывание, недопустимая ползучесть.

Эти предельные состояния не наступают при условиях: σ<=R; τ<=R_ck, т. е. когда нормальные напряжения σ или скалывающие напряже­ния τ не превышают некоторой предельной величины R, называе­мой расчетным сопротивлением.

Центрально растянутые вдоль волокон элементы следует рассчитывать по формуле

Центрально сжатые элементы постоянного поперечного сечения следует рассчитывать по формулам:

на прочность на устойчивость

где — расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон;

Вторая группа предельных состояний характеризуется такими признаками, при которых эксплуатация конструкции или сооружения хотя и затруднена, но полностью не исключается, т. е. конструкция становится непригодной лишь к нормальной эксплуатации.

Для деревянных конструкций и конструкций с применением пластмасс пригодность к нормальной эксплуатации обычно опре­деляется по прогибам:

Цель расчета — не допустить на­ступления ни одного из возможных предельных состояний.

Прогибы изгибаемых элементов следует определять по моменту инерции поперечного сечения брутто. Для составных сечений момент инерции следует умножать на коэффициент k_i, учитывающий сдвиг податливых соединений.

Наибольший прогиб шарнирно-опертых и консольных изгибаемых элементов постоянного и переменного сечений следует определять по формуле

,

где — прогиб балки при постоянной высоте поперечного сечения без учета деформаций сдвига;

h — наибольшая высота поперечного сечения; l — пролет балки;

— коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения, при постоянной высоте поперечного сечения элемента;

— коэффициент, учитывающий влияние деформации сдвига от поперечной силы.

Значения коэффициентов и для основных расчетных схем балок приведены в таблице.

Прогиб сжато-изгибаемых шарнирно-опертых симметрично нагруженных элементов и консольных элементов следует определять по формуле

Коэффициент условий работы учитывает продолжительность действия нагрузок и условия эксплуатации.

Если сочетание нагрузок состоит из нагрузок, принадлежащих разным видам, то значение коэффициента следует принимать для нагрузки с более короткой продолжительностью действия. Если в сочетании нагрузок доля постоянной и длительной нагрузок превышает 80 % суммарного значения всех нагрузок, то следует принимать как для длительной нагрузки, если указанная доля превышает 90 %, то следует принимать как для постоянной нагрузки.

Расчетные сопротивления древесины сосны (кроме веймутовой), ели, лиственницы европейской приведены в таблице 6.4. Расчетные сопротивления для других пород древесины устанавливаются путем умножения значений на переходные коэффициенты.

В конструкциях, находящихся в эксплуатации более 50 лет, значения расчетных сопротивлений древесины следует снижать путем их умножения на коэффициент k_g

Расчетное сопротивление древесины (сжатию — ; растяжению — ; изгибу - ; скалыванию — ; смятию - ) Сопротивление древесины, принимаемое при расчете конструкций по I и II группам предельных состояний, получаемое путем деления нормативного значения сопротивления на коэффициент надежности древесины g _m и умножения на базисный коэффициент длительности k_q.

15. Расчет элементов из цельной древесины на центральное растяжение. Работа древесины при растяжении.

Центрально растянутые вдоль волокон элементы следует рассчитывать по формуле

где — расчетная продольная сила;

— площадь поперечного сечения элемента нетто;

— расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон.

При определении , ослабления, расположенные на участке длиной до 0,2 м, следует принимать совмещенными в одном сечении.

В сечениях элементов с равномерным растяжением поперек волокон должны соблюдаться следующие условия:

— для цельной древесины;

— для клееной древесины

где k ₁ = 0,8 — коэффициент, учитывающий снижение прочности клеевого шва при растяжении поперек волокон;

— расчетная продольная сила;

— расчетная площадь поперечного сечения.

Прочность древесины вдоль волокон выше, чем поперек волокон. Например:

Древесина работает на растяжение почти как упругий материал и показывает высокую прочность. Разрушение растянутых элементов происходит хрупко, в виде почти мгновенного разрыва наиболее слабых волокон по пилообразной поверхности.

Растянутые элементы должны иметь высшую, I категорию по качеству древесины. Прочность растянутых элементов в тех местах, где они ослаблены отверстиями или врезками, снижается дополнительно в результате концентрации напряжений у их краев. Это учитывается снижающим коэффициентом условий работы k ₁ = 0,8. При этом расчетное сопротивление растяжению получается равным = 8 МПа. При наличии ослаблений в пределах длины 20 см в разных зонах сечений поверхность разрыва всегда проходит через них. Поэтому при определении ослабленной площади сечения все ослабления на этой длине суммируются, как бы совмещаются в одном сечении.

Применительно к рис. 2.1 по этому требованию при S> 200 мм ,

а при S< 200мм