Расчет прочности изделий из SMC

Продукты SMC, а именно продукты из листовой формовочной композиции, представляют собой высокопрочные термореактивные композитные материалы. Во многих областях применения проектирование прочности имеет исключительно важное значение для изделий SMC. В качестве примера можно привести автомобильную промышленность: с постоянным развитием тенденции к облегчению автомобилей изделия SMC благодаря своим легким и высокопрочным характеристикам широко используются при производстве деталей кузова, конструкционных и функциональных элементов автомобилей, таких как капоты, передние и задние бамперы, крылья и кронштейны радиатора. Эти детали должны выдерживать различные сложные механические нагрузки в процессе эксплуатации автомобиля, включая вибрацию, удары, изгиб и растяжение.

Если конструкция по прочности спроектирована неправильно, это может привести к преждевременному повреждению деталей и повлиять на безопасность и надёжность транспортного средства. В строительной отрасли изделия из SMC часто используются для производства панелей наружных стен, вентилируемых фасадов, кровель, трубопроводов и резервуаров. Эти строительные элементы должны обладать достаточной прочностью, чтобы выдерживать собственный вес, ветровые, снеговые нагрузки и возможные сейсмические воздействия; расчёт прочности напрямую связан с устойчивостью конструкции здания и сроком его службы. В электротехнической и электронной отраслях изделия из SMC используются для изготовления корпусов электрооборудования, автоматических выключателей и кабельных креплений — они должны не только соответствовать требованиям к электрическим характеристикам, но и обладать определённым уровнем прочности, чтобы защищать внутренние электронные компоненты от внешних повреждений.

Анализ принципа конструирования прочности изделий из SMC. Формирование прочности изделий из SMC — это сложный процесс, включающий взаимодействие между различными внутренними компонентами материала и изменениями структуры материала в процессе формования. С точки зрения состава материала, сила межфазного сцепления между полимерной матрицей и армирующими волокнами является одним из ключевых факторов, влияющих на прочность. В качестве основного армирующего материала стекловолокно благодаря своим высокой прочности и высокому модулю обеспечивает базовую несущую способность изделий из SMC. Когда изделие подвергается внешним нагрузкам, стекловолокно воспринимает большую часть нагрузки и препятствует распространению трещин. Насыщенная полиэфирная смола, напротив, связывает стекловолокна вместе, обеспечивая их совместную работу для противодействия внешним силам.

В процессе формования материал SMC претерпевает переход из текучего состояния предварительной смеси в отвержденное и сформованное состояние — этот процесс оказывает существенное влияние на конечную прочность изделия. В процессе компрессионного формования под действием высокой температуры и высокого давления матрица смолы проходит реакцию поперечного сшивания и отверждения, образуя трехмерную сетчатую структуру. В ходе этого процесса молекулярные цепи соединяются друг с другом, постепенно увеличивая твердость, жесткость и прочность материала. В то же время высокая температура и высокое давление способствуют более плотному соединению между различными компонентами, уменьшая внутренние дефекты и поры, а также повышая плотность материала.