Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса и задачи исследования 6
1.1. Классификационная схема формообразования Z-гофра 7
1.2. Анализ технологических схем и оборудования 15
1.3. Выводы к главе. Цель и задачи исследования 19
Глава 2. Исследование закономерностей формирования складчатых структур 21
2.1. Моделирование складчатых структур цилиндрическими поверхностями 23
2.2. Исследование единичных фрагментов четырехлучевых структур 25
2.3. Методика моделирования структур с ортогональными базами 32
2.4. Методика моделирование структур с наклонными базами 43
2.5. Выводы к главе 46
Глава 3. Исследование влияния конструктивных и технологических параметров на пружинение деталей Z-гофра 47
3.1. Методика проведения экспериментальных исследований. Используемое оборудование, оснастка и материалы 47
3.2. Особенности пружинения элементарного модуля Z-гофра 55
3.3. План экспериментальных работ 61
3.4. Экспериментальное исследование пружинения единичных сгибов 63
3.4.1. Влияние силового воздействия на значение угла единичного сгиба 63
3.4.2. Влияние анизотропии материала на значение угла единичного сгиба 67
3.4.3. Исследование пружинения комбинированных сгибов 70
3.4.4. Исследование способов уменьшения пружинения сгибов 71
3.4.5 Исследование упругопластических свойств сгибов 75
3.5. Пружинение блоков Z-гофра 77
3.6. Расчетная модель пружинения 79
3.6.1. Пружинение Z-гофра из бумаги "Nomex" 81
3.6.2. Пружинение Z-гофра из бумаги "Kevlar" 84
3.7. Разработка технологических рекомендаций 92
3.8. Выводы к главе 93
Глава 4. Разработка циклических способов формообразования Z-гофра 95
4.1. Гибридное складывание 96
4.1.1. Поперечное гибридное складывание 98
4.1.2. Продольное гибридное складывание 103
4.2. Схема поперечного двойного гофрирования 108
4.3. Расчет технологических параметров 110
4.4. Рекомендации для выбора технологических схем 127
4.5. Выводы к главе 130
Глава 5. Практическая реализация результатов работ 131
5.1. Практическая апробация разработанных схем формообразования 131
5.2. Установка для циклического складывания 132
5.3. Установка для двойного гофрирования 138
5.4. Результаты экспериментального исследования разработанных процессов формообразования 149
5.5. Внедрение результатов диссертационной работы 151
5.6. Выводы к главе 155
Общие выводы 156
Список использованных источников 157
- Анализ технологических схем и оборудования
- Методика моделирования структур с ортогональными базами
- Влияние силового воздействия на значение угла единичного сгиба
- Результаты экспериментального исследования разработанных процессов формообразования
Введение к работе
Одним из направлений повышения безопасности, комфортности и экономичности полета на самолетах и вертолетах является внедрение новых конструктивных схем фюзеляжа, отличающихся широким применением сэндвич-панелей. При этом к заполнителю предъявляются требования не только высокой удельной прочности, но и эффективной тепло- и звукоизоляции, поглощения энергии удара, возможности удаления конденсата.
При больших объемах применения таких панелей экономические показатели производства заполнителя становятся очень важными. В плане решения указанных проблем определенными перспективами обладают складчатые конструкции (СК).
Основным признаком СК является их разворачиваемость на плоскость. Они могут быть получены путем изгиба листовой заготовки, без деформаций "растяжения - сжатия" т.е. изометрическим преобразованием плоской поверхности. Одним из факторов, сдерживающих применение СК, является отсутствие эффективного технологического процесса, позволяющего индустриально изготовлять заполнитель высокого качества из современных материалов.
К таким материалам можно отнести арамидные бумаги типа "Nomex" и "Kevlar". Они имеют большой модуль упругости и высокую прочность, широкий термический диапазон работы, высокую влагостойкость, низкую горючесть. В тоже время технологические свойства арамидных бумаг существенно отличаются от свойств металлов и полимерных композитов и в некоторых аспектах мало изучены. Таким образом, проблема разработки новых технологических процессов изготовления складчатого заполнителя (СЗ) из современных материалов является актуальной.
В связи с этим для широкого применения складчатого заполнителя в многослойных панелях ЛА необходима разработка новых высокопроизводительных технологических процессов, ориентированных на использование современных материалов.
В настоящий момент в известной литературе нет сведений о реальном использовании оборудования для изготовления складчатого заполнителя авиационных панелей, все работы носят исследовательский характер.
Научная новизна данной работы состоит в том, что в диссертации:
- разработаны три новые технологические схемы формообразования Z гофра, позволяющие изготавливать СЗ из непрерывной ленты;
- проведен комплексный анализ и разработана классификационная схема существующих способов изготовления СК;
разработана методика геометрического моделирования четырехлучевых СС, основанная на идее представления их в виде комбинации цилиндрических поверхностей;
- исследовано пружинение арамидных бумаг при изгибе на малый радиус, выявлено влияние на его величину различных факторов, характерных для технологического процесса; предложена теоретико-экспериментальная методика расчета пружинения Z-гофра, разработаны и исследованы способы уменьшения пружинения;
- получены методики расчета исполнительных размеров оборудования и кинематики их перемещения.
Работа содержит результаты аналитических и экспериментальных исследований, проведенных при разработке новых технологических схем формообразования складчатых структур. Также рассмотрены вопросы автоматизации и интенсификации процесса, приведены конструкции новых устройств, даны результаты практического внедрения.
Выполненный комплекс теоретических и экспериментальных исследований, конструкторских и технологических работ, отраженный в данной диссертации показал, что предлагаемые процессы могут быть успешно применены для изготовления заполнителя панелей ЛА.
Анализ технологических схем и оборудования
Синхронное формообразование складыванием [29 - 32] может быть реализовано с помощью трансформируемого формообразующего узла, отслеживающего рельеф детали при изготовлении. Идея такого узла, получившего название трансформируемой оснастки, легла в основу ряда способов и устройств для формообразования Z-гофра из различных материалов [33 - 38].
Процессу синхронного складывания присущи недостатки: значительное увеличение размеров заготовки и оснастки в случае изготовления деталей с большими габаритами, ограничения на жесткость заготовки, большое количество ручных подготовительных операций. Учитывая простоту и экономичность оборудования для синхронного складывания, этот процесс можно рекомендовать для производства деталей небольшими партиями или для экспериментальных исследованиях, когда необходимо изготовлять большое количество деталей с разным рельефом из различных материалов, в том числе и арамидных бумаг. Синхронная формовка может быть использована в сопряженном и несопряженном вариантах. В случае сопряженной формовки поверхности верхней и нижней частей штампа, а также детали - эквидистантны. При несопряженной формовке пуансон и матрица контактируют с деформируемой деталью только отдельными линиями ребер структуры. Достоинством изготовления Z-гофра формовкой является простота оборудования. Однако ее можно использовать только для очень пластичных металлов и термопластов, и то с большими ограничениями на густоту рельефа. Для формообразования Z-гофра Продольное двойное гофрирование. Процесс характеризуется получением Z-гофра из линейного путем перегиба заготовки по зигзагообразным линиям формообразуемой детали с изменением знака двухгранных углов на участке, ограниченном этими линиями. Циклический процесс формообразования Z-гофра двойным гофрированием состоит из двух этапов. На первом этапе любым из известных методов изготавливается обычный линейный гофр. Его сечение должно совпадать по форме с сечением готового Z-гофра в плоскости, перпендикулярной пилообразным линиям. На втором этапе изменяется форма заготовки в результате изгиба по линиям разметки, до образования зигзагообразных линий выступов и впадин. Многократное повторение такой операции с перемещением заготовки в направлении образующей линейного гофра позволяет получить заполнитель необходимой длины с рельефом Z-гофра. Продольное двойное гофрирование было разработано в КГТУ им. А.Н. Туполева [39, 40]. В настоящей работе разработано и исследуется поперечное двойное гофрирование.
К достоинствам схемы двойного гофрирования следует отнести возможность создания относительно простого и надежного оборудования, узлы которого не содержат большого количества пластинчатых элементов, соединенных шарнирами, как, например, в трансформируемой оснастке. Однако при формообразовании происходит депланация граней. При этом чем больше амплитуда зигзагообразных линий, тем больше депланация.
Продольное двойное гофрирование целесообразно применять для упругих материалов, так как депланация граней не отразится на качестве гофра. Кроме того, возможна калибровка сжатием в плотный пакет на заключительном этапе цикла формообразования.
Известно экспериментальное оборудование валкового типа для двойного гофрирования, разработанное в Rutgers University (США), и в Stuttgart University IFB (г. Штутгарт, Германия) [41].
Циклическая формовка (рис. 1.9, а) осуществляется поочередно с каждой стороны гофра с одновременной фиксацией гофрированной части при помощи двух расположенных одна против другой взаимодействующих систем инструментов. Циклическая формовка предполагает использование достаточно простого оборудования, но реализуема только при двух условиях: малой относительной амплитуде и достаточно пластичном материале заготовки.
Формообразование последовательной сборкой рельефа [42] (рис. 1.9, б) является многошаговым процессом углубления рельефа с минимальной вытяжкой материала заготовки. Теоретически Z-гофр может существовать в зоне формообразования рельефа в таком состоянии, только если его грани подвергнуть значительной депланации. Соответственно, чем больше количество переходов углубления рельефа, тем менее деформированы будут грани.
Инициирующая гибка [43, 44] характеризуется деформированием материала заготовки по пилообразным и зигзагообразным линиям будущих сгибов. Основным отличием от тиснения или биговки является создание в результате этой операции предварительного рельефа Z-гофра, который впоследствии может быть доведен до требуемого. Механизм образования рельефа следующий: при внедрении пуансонов в матрицу состояние заготовки характеризуется неуравновешенным полем напряжений, которые возникают в результате упругопластической депланации участков между пуансонами и пластическими деформациями в местах контакта пуансонов с матрицей. После отвода пуансонов и освобождения заготовки происходит упругое восстановление плоскостей граней Z-гофра, в результате чего образуется рельеф.
Достоинством этого способа является простота реализации. К недостаткам можно отнести депланацию граней в процессе формообразования, малую высоту рельефа и ограниченную номенклатуру формообразуемых материалов. Процесс формообразования инициирующей гибкой может быть осуществлен с помощью валкового и штампового оборудования. Известно экспериментальное оборудование [45] реализующее этот способ.
Анализ и экспериментальное апробирование существующих схем показали что, в силу специфических технологических свойств арамидных бумаг и требований к параметрам рельефа, их применение к формообразованию Z-гофра из арамидных бумаг «Nomex» и «Kevlan затруднительно. Поэтому автором предложены три новые технологические схемы: двойное гофрирование в поперечном направлении, продольное и поперечное гибридное складывание [ 46-48]. На классификационной схеме они выделены жирной рамкой.
Методика моделирования структур с ортогональными базами
В общем случае складчатая структура может состоять из различных фрагментов, образованных как по первому, так и по второму варианту, а так же одновременно иметь участки с ортогональными и наклонными базами. В этом случае необходимо рассматривать каждый характерный фрагмент в отдельности, а затем способы стыковки их между собой. Однако если будут решены вопросы моделирования структур с ортогональными и наклонными базами в отдельности, то моделирование четырехлучевых структур в общем случае будет являться их комбинацией. В дальнейшем будем рассматривать структурные фрагменты, имеющие один вариант образования и один тип расположения баз. Присвоим индексы узловым зонам структуры (рис. 2.4), индексы пилообразных и зигзагообразных линий возрастают слева направо и снизу вверх. Угловые параметры индексируются в соответствии с принадлежностью к узловой зоне. Ребра по пилообразным линиям имеют индекс нижней узловой зоны. Ребра по зигзагообразным имеют индекс левой узловой зоны.
В основе предлагаемой методики моделирования лежат следующие геометрические предпосылки. 1. Каждый ряд складчатой структуры является цилиндрической поверхностью. Соответственно, для первого варианта образования (рис. 2.5, а) положение ребер по пилообразным линиям совпадает с положением образующей, а зигзагообразная линия является направляющей. Для второго варианта образования (рис. 2.5, б) направляющей является пилообразная линия структуры, а положение отрезков зигзагообразных линий совпадает с положением образующей. 2. Для образования двух рядов складчатой структуры с ортогональными базами в качестве направляющей выбирается плоская ломаная линия, в плоскости, перпендикулярной направляющей, располагаются образующие. При первом варианте образования направляющая может быть любой линией, а образующие должны составлять равные углы с ее плоскостью. Для второго варианта положение образующих в своей плоскости может быть произвольным, а звенья направляющей должны составлять равные углы с плоскостью образующих. 3. Для образования n-го ряда необходимо на поверхности п-1 ряда выбрать направляющую линию таким образом, чтобы плоскость образующих n-го и п-1 рядов была ортогональна плоскости выбранной направляющей. На основании изложенного можно сформулировать следующие свойства четырехлучевых структур с ортогональными базами: - направляющие линии рядов структуры являются плоскими; - если направляющие рядов находятся в параллельных плоскостях, то огибающая поверхность структуры (и первый и второй варианты образования) будет плоской или ступенчатой; - для структур, образованных по первому варианту, плоскости направляющих могут располагаться под углом к друг другу, в этом случае огибающая поверхность приобретает одинарную кривизну в направлении пилообразных линий; - структуры, которые допускают образование по первому и второму варианту имеют только плоскую и ступенчатую огибающую поверхности; - плоскости пилообразных линий двух смежных рядов параллельны друг другу; - зигзагообразные линии структуры являются зависимыми, т.е. для определения зигзагообразных линий структуры достаточно знать параметры одной зигзагообразной линии и расположение плоскостей остальных линий в пространстве. Моделирование четырехлучевых складчатых структур, имеющих плоскую огибающую поверхность и ортогональное расположение баз, сводится к следующему (рис. 2.5): - из конструктивных соображений задаются высота структуры и параметры зигзагообразной линии одного ряда структуры; - в соответствии с требуемым количеством рядов структуры определяется количество звеньев пилообразной линии; - в зависимости от формы рельефа задается направление положения плоскости пилообразной линии относительно положения зигзагообразной линии (направляющий вектор пересечения базовых плоскостей). В соответствии с первым способом построения за направляющую принимается зигзагообразная линия структуры, а за образующую - звенья пилообразной линии, которые располагаются в плоскости ортогональной плоскости направляющей. Согласно способу построения цилиндрической поверхности, производится образование складчатой структуры путем перемещения образующей (звенья пилообразной линии) по направляющей (зигзагообразная линия). Во время перемещения плоскость образующей остается ортогональной плоскости направляющей при неизменном направлении вектора пересечения плоскостей. Второй вариант образования поверхности складчатой структуры характеризуется перемещением образующих (звенья зигзагообразной линии) по направляющей (пилообразная линия), при соблюдении тех же условий. Полученная структура имеет равные отрезки пилообразных линий и углы между ними, равный шаг и одинаковую форму зигзагообразных линий. Для определения разметки структуры необходимо вычислить длину ребра по зигзагообразным линиям и параметры разметки каждого ЭМ структуры. Расчет разметки структуры с плоскими огибающими поверхностями производится по следующим зависимостям: где і, j-индексы линий структуры; со/(/, vtj - углы между звеньями зигзагообразных линий и плоскостью пилообразных; у1(/, 8у, 9 -, р/(/ - углы разметки структуры; а - угол между звеньями пилообразных линий, b -длина отрезков пилообразных линий структуры.
При моделировании структур со ступенчатой огибающей поверхностью может быть предложена следующая методика. Путем изменения расстояния между параллельными плоскостями зигзагообразных линий (направляющих по варианту 1 или образующих по варианту 2) возможно, получить складчатую структуру со ступенчатой огибающей, которая по средней линии характеризуется как поверхность одинарной кривизны. Причем можно получить структуру, которая будет иметь отличающиеся по кривизне внутреннюю и внешнюю огибающие поверхности.
Рассмотрим способ построения четырехлучевой структуры с ортогональными базами, огибающие которых имеют одинарную ступенчатую кривизну (рис. 2.6, а). Пусть огибающие поверхности являются цилиндрическими и заданы своими направляющими в плоскости пилообразных линий. Для того чтобы структура имела максимальное количество точек контакта с огибающей, следует выбирать направляющую с постоянной амплитудой.
Влияние силового воздействия на значение угла единичного сгиба
Для наилучшего соответствия огибающей поверхности складчатой структуры заданной плоскости зигзагообразных линий могут располагаться не параллельно, как в предыдущих случаях, а под некоторым углом друг к другу. В этом случае структура может быть образована только по первому варианту, т.е. образующей является пилообразная линия, а направляющей -зигзагообразная линия структуры.
Рассмотрим моделирование складчатой структуры с огибающими поверхностями в виде коаксиальных круговых цилиндров. Вначале определяется положение плоскостей зигзагообразных линий относительно внутренней и наружной огибающих. Это может быть сделано следующим образом. Пусть огибающие поверхности являются цилиндрическими с направляющими в виде концентрических окружностей. Пилообразные линии расположим в радиальных плоскостях, а зигзагообразные разместим вдоль образующей огибающей поверхности. Как и в предыдущем случае, с целью получения максимального количества точек контакта структуры с огибающей поверхностью, выберем зигзагообразные линии с постоянной амплитудой.
Построим относительно наружной огибающей вписанную призму с п равных граней (где n -j /2,j — требуемое количество зигзагообразных линий структуры), таким образом, чтобы ее ребра лежали на огибающей поверхности. Грани этой призмы определят плоскости зигзагообразных линий относительно наружной огибающей. С внешней стороны внутренней огибающей поверхности построим призму с тем же количеством граней. Призмы относительно друг друга располагаются как показано на рис. 2.7, а. Соответственно стороны внутренней призмы определят положение плоскостей зигзагообразных линий относительно внутренней огибающей.
Рассмотрим взаимное расположение элементов построения в радиальной плоскости Д (рис. 2.7, б). При этом огибающие поверхности представляют собой окружности, а призмы правильные многоугольники. Поочередно соединим середины сторон многоугольников между собой.
Полученная таким образом ломаная линия определяет положение образующих структуры при ортогональном расположении баз и, соответственно, углы между звеньями пилообразных линия. Так же при данном виде построения для каждой точки пересечения звеньев ломаной выполняется условие (2.6). На разметке структуры эта ломаная будет представлять прямую линию, лежащую между двумя пилообразными линиями структуры.
В качестве точки отсчета выберем точку О, являющуюся местом пересечения звеньев ломаной и стороны внешнего многоугольника. Согласно заданной амплитуде (в рассматриваемом случае амплитуда и двойной шаг по пилообразным линиям определяется длиной стороны наружного многоугольника), находится точка В, характеризующая положение пилообразной линии относительно стороны многоугольника. Из точки В параллельно звеньям ломаной проводятся прямые, которые пересекают продолжения сторон внутреннего многоугольника в точках С и D. Аналогичным образом производятся построения для каждой из вершин многоугольника. В результате образуется ломаная, которая является пилообразной линией структуры. Для построения следующей пилообразной линии точка В выбирается на той же стороне многоугольника, но по другую сторону от точки О. Далее производятся аналогичные построения в плоскости Д+7, в результате которых образуется следующая пилообразная линия структуры. Подобные построения повторяются столько раз, сколько пилообразных линий имеет структура. В результате определяются пилообразные линии структуры, которые полностью определяют положение ребер складчатой структуры.
Для структуры с огибающими поверхностями в виде коаксиальных круговых цилиндров, расчет разметки структуры производится согласно зависимостям (2.4) - (2.9).
Аналогичным образом может быть осуществлено моделирование складчатой структуры с ортогональными базами, огибающие поверхности которой являются цилиндрическими поверхностями с направляющими, отличными от окружности. Однако в этом случае плоскости зигзагообразный линий определяются путем выбора комбинации хорд на направляющих огибающих поверхностей с условием выполнения зависимости (2.6).
Четырехлучевые структуры с рельефом типа Z-гофр, которые имеют наклонное расположение плоскостей пилообразных линий к плоскостям зигзагообразных линий - малоизученный вид складчатых структур. Работ, посвященных исследованию этих структур в известной литературе, крайне мало. С практической точки зрения, эти структуры интересны возможностью регулирования демпфирующих и ударостойких свойств панели, что в настоящее время является одной из важных характеристик многослойных панелей.
Как было отмечено в начале этой главы, решение прямой задачи для общего случая расположения ребер структуры носит итерационный характер. Однако были выделены структуры, моделирование которых может быть упрощено.
Образование складчатых структур, разметка которых соответствует условиям (2.13), может быть осуществлено по первому и второму способу образования. Согласно первому способу образования, за направляющую принимается зигзагообразная линия структуры, а за образующую -пилообразная линия. Для того чтобы выполнялось условие равенства углов между ребрами структуры и соответствующей им осью пересечения базовых плоскостей, углы между звеньями пилообразной линии структуры должны быть равными, как и углы между звеньями зигзагообразных линий.
Образование складчатой структуры производится путем перемещения образующей (звенья пилообразной линии) по направляющей (зигзагообразная линия). Во время перемещения плоскость образующей сохраняет угол наклона к плоскости направляющей при неизменном направлении вектора пересечения плоскостей. Второй вариант образования поверхности складчатой структуры, характеризуется перемещением образующих (звенья зигзагообразной линии) по направляющей (пилообразная линия).
Разметка структуры с наклонными базами и плоскими огибающими поверхностями, рассчитывается по зависимостям (2.10-2.14). Аналогичным образом может быть осуществлено моделирование структуры с наклонными базами, разметка которых удовлетворяет условиям Однако в отличие от структур с ортогональными базами, рас положение базовых плоскостей структуры, звеньев пилообразных и зигзагообразных линий должно соотносится между собой согласно (2.15).
Результаты экспериментального исследования разработанных процессов формообразования
План проведения экспериментальных работ составлялся с учетом особенностей пружинения Z-гофра. Целью эксперимента было установление закономерностей пружинения складчатой структуры типа Z-гофр. Оценка влияния различных факторов на пружинение единичных сгибов и блоков заполнителей проводилась в два этапа.
На первом этапе исследовалась зависимость пружинения единичных сгибов от анизотропных свойств материала, усилия формообразования ребра, кривизны ребра в стадии нагружения, наличия частей ребра с различной кривизной, термофиксации. Так же были исследованы упругопластические свойства сгибов при отклонении от естественных углов пружинения.
На втором этапе устанавливалось влияние геометрических параметров (b, d, а0) на пружинение блоков Z-гофра.
Из предварительных исследований было замечено различное пружинение не только в зависимости от анизотропных свойств материала, но и от предыстории, связанной с производством и хранением материала. Например, сгиб, полученный из арамидной бумаги таким образом, что внутренняя сторона в рулоне оставалась внутренней и при изготовлении сгиба, отличает меньшее пружинение по сравнению со сгибом, изготовленным в противоположную сторону. Сгибы образованные первым способом, будем называть "положительными", вторым - "отрицательными". В каждой серии экспериментов исследовались как положительные, так и отрицательные сгибы из материалов "Nomex" Т412 и "Kevlar" N636, ребра которых расположены к осям анизотропии материала под 0, 90 (1-я, 3-6-я серии экспериментов) и 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 (2-я серия).
Важным в технологическом отношении параметром является соотношение между усилием образования ребра и углом пружинения сгиба. Для его определения проведена первая серия экспериментов, в которой варьируемым параметром было погонное усилие сжатия ребра сгиба, которое изменялось в пределах от 2.25 до 15.25 кН/м. Так как процесс пружинения арамидной бумаги является продолжительным по времени, то значения углов пружинения сгибов фиксировались в течении 100 часов после их изготовления. Во второй серии экспериментов устанавливалась зависимость между кривизной ребра в стадии нагружения и углом пружинения сгибов. Кривизна ребра аз менялась в диапазоне от І/s до l/5s, где s - толщина материала сгибов. Так как расположение ребер в структуре Z-гофр может варьироваться от 0 до 90 к направлению осей анизотропии материала, то для получения более точных данных исследовалось семь вариантов расположения ребер сгибов к осям анизотропии (0, 15, 30, 45, 60, 75, 90). В ходе этой серии экспериментов также исследовалась продолжительность пружинения по времени.
В третьей серии экспериментов исследовалось равновесное значение угла пружинения комбинированных сгибов при изменении отношения длин ребер различной степени деформированности. Необходимость этого объясняется тем, что при финишной операции сжатия блоков гофра, в большинстве случаев все его ребра являются комбинированными.
В четвертой серии экспериментов исследовалась эффективность применения термофиксации для уменьшения пружинения сгибов. Варьируемым параметром была температура нагрева сгиба в деформированном состоянии и охлаждения его до комнатной температуры. Был исследован весь диапазон рабочих температур для данных материалов: от 50 до 210 С, термофиксация производилась при кривизне ребра аз = І/s и аз = l/5s для положительных и отрицательных сгибов.
В пятой серии исследовалась релаксация напряжений в целях уменьшения пружинения сгибов. Параметром варьирования было время нахождения сгиба в стадии нагружения при аз = 1/s , диапазон выдержки - от 5 до 120 часов.
При проведении шестой серии экспериментов исследовались упруго-пластические свойства сгибов при отклонении от естественного угла пружинения, так как при пружинений Z-гофра, особенно при больших значениях начального угла разметки, происходит взаимодействие сгибов, расположенных по пилообразным и зигзагообразным линиям структуры. Параметром варьирования являлся угол принудительного увеличения или уменьшения угла естественного пружинения сгибов А9. Диапазон варьирования угла А9 - от 0 до ±70.
На втором этапе экспериментов исследовались блоки из материалов "Nomex" (Т412) и "Kevlar" (N636). Направление пилообразных линий блоков совпадало с направлением рулона. В исходном состоянии экспериментальные блоки имели восемь рядов в направлении пилообразных линий и четыре ряда в направлении зигзагообразных линий. Первая серия экспериментов ставилась для определения влияния начального угла разметки Z-гофра сс0 на пружинение блоков при неизменных остальных параметрах. Исследовалось четыре типа блоков, имеющих начальный угол разметки 30, 45, 60, 75.
Вторая серия экспериментов проводилась в целях выявления влияния увеличения длины ребер по зигзагообразным линиям на пружинение блоков Z-гофра. Рассматривалось два типа гофров, которые имели длину ребер по зигзагообразным линиям d = 30, 60 мм. Остальные параметры оставались неизменными.
В третьей серии экспериментов изучалось влияние увеличения длины ребер блоков по пилообразным линиям структуры. Исследовалось также два типа гофров, с длиной ребра по пилообразным линиям b = 30, 60 мм. План экспериментальных работ по исследованию сгибов представлен в табл. 3.3, по исследованию блоков Z-гофра - в табл. 3.4.
Из анализа экспериментальных данных видно, что усилие сжатия ребер значительно влияло на значение углов естественного пружинения сгибов до момента плотного смыкания граней, т.е. до момента установления зазора между верхней и нижней плитами экспериментальной оснастки №1, равного двойной толщине материала. После этого момента дальнейшее увеличение усилия не оказывало заметного влияния на значение углов пружинения (рис. 3.14). Это объясняется тем, что после смыкания граней сгибов усилие сжатия воспринималось всей поверхностью сгибов, соответственно, при этом не происходило увеличение кривизны ребер. Это характерно как для сгибов из материала "Nomex", так и для материала "Kevlar". Следует отметить, что для плотного смыкания граней сгиба из материала "Nomex" необходимо большее погонное усилие сжатия, чем для материала "Kevlar". На рис. 3.14, а показано, что на углы естественного пружинения сгибов влияет как анизотропия свойств материала, так и технологические напряжения, которые возникают в процессе производства бумаги, особенно это заметно для образцов из материала "Nomex".
