Памятка для студентов 3,4 курса по изучению дисциплины

Памятка для студентов 3,4 курса по изучению дисциплины
«Конструкционные и функциональные волокнистые композиты»
(6,7 семестры)
Дисциплина «Конструкционные и функциональные волокнистые композиты» изучается в
6 и 7 семестрах после сдачи зачетов и экзаменов по общенаучным, общетехническим и
специальным дисциплинам. В 6 семестре завершается зачетом, в 7 семестре завершается
экзаменом и защитой курсовой работы.
Содержание дисциплины
Семест
р
Общи
й
объем
всего
Распределение по семестрам
Учебные занятия
аудиторные
лекции лабораторн практичес
ые занятия
кие
занятия
(семинар
ы)
СРС
Число
курсовых
проектов
(КП),
курсовых
работ (КР),
расчетных
заданий
(РЗ)
Форма
итоговой
аттестаци
и
17
17
6
зачет
34
17
102
7
КР
экзамен
187
68
51
17
119
Всего
Лекции (6 семестр – 17 часов)
Тема 1. Волокнистые композиционные материалы как новое направление в
развитии материаловедения. Классификация композитов(4 часа).
Принципы классификации композиционных материалов. Типы упрочняющих
компонентов, применяемых в производстве полимерных композиционных материалов.
Требования, предъявляемые к основным компонентам композитов.
Литература: [2, 3, 8-11]
Тема 2. Взаимосвязь структуры и свойств волокон (4 часа).
Молекулярная структура волокнообразующих полимеров. Надмолекулярная и
микроструктура волокон. Температурные характеристики волокнообразующих полимеров
и волокон.
Литература: [1, 2, .5, 21]
Тема 3. Механические свойства волокон (4 часа).
Основные закономерности деформации волокна. Деформирование волокон в осевом
направлении. Прочность и разрушение волокон. Анизотропия механических свойств
волокон. Усталостные свойства волокон.
Литература: [2, 3, 15]
Тема 4. Волокнистые наполнители (5 часов).
Стеклянные волокна. Базальтовые волокна. Керамические и кварцевые волокна.
Борные волокна. Металлические волокна. Высокопрочные органические волокна –
армирующие наполнители. Углеволокнистые наполнители для композиционных
материалов с полимерной матрицей. Полиэтиленовые волокна.
Литература: [14-19, 21]
7 семестр (34 часа)
Тема 5. Существующие методы обработки поверхности армирующих волокон (4
часа).
Способы модификации поверхности волокон. Влияние модификации поверхности на
физико-механические характеристики композита.
Литература: [18-21, 4, 2]
Тема 6. Термореактивные смолы как связующие для композиционных
материалов (4 часа).
Трехмерные полимеры. Степень сшивания. Структурные характеристики
полимерной сетки.
Литература: [16-21, 4, 2]
Тема 7. Фенолформальдегидные смолы (4 часа).
Получение, отверждение резольных смол. Отверждение новолачных смол. Свойства
отвержденных и неотвержденных смол. Модификация свойств фенолформальдегидных
смол.
Литература: [16-21, 4, 2]
Тема 8. Эпоксидные связующие (6 часов).
Свойства эпоксидных смол. Особенности процессов отверждения, отверждение по
механизмам поликонденсации и полимеризации. Регулирование скорости и глубины
отверждения эпоксидных композиций. Свойства продуктов отверждения. Структура
отвержденных эпоксидов, молекулярная и топологическая неоднородность.
Теплостойкость эпоксидных связующих. Повышение ударной вязкости эпоксидов.
Литература: [16-21, 4, 2]
Тема 9. Элементоорганические связующие для композиционных материалов (6
часов).
Кремнийорганические связующие. Полиметилсилоксаны. Полиарилсилоксаны.
Роливсаны. Способы и условия отверждения кремнийорганических связующих.
Теплофизические и диэлектрические свойства. Поведение связующих в различных средах,
процессы старения.
Литература: [16-21, 4, 2]
Тема 10. Полиимиды – класс термостойких полимерных связующих (4 часа).
Определение, свойства полиимидов. Синтез полиимидов. Наполнители для
полиимидного связующего. Технологии получения изделий из композиционных
материалов на основе полиимидной смолы. Применение полиимидных композитов.
Литература: [16-21, 4, 2]
Тема 11. Ненасыщенные полиэфирные смолы как связующие для волокнистых
композиционных материалов (6 часов).
Общие сведения отлично полиэфирах, исходное сырье для получения. Физические
свойства ненасыщенных полиэфиров и их растворов. Отверждение полиэфирных смол,
инициаторы и ингибиторы, способы отверждения.
Литература: [16-21, 4, 2]
Лабораторные работы (17 часов)
1 Исследование физико-механических свойств различных типов армирующих
волокон для композиционных материалов (10 часов).
Разрушающие испытания на растяжение арамидных волокон: "Армос", "Терлон",
"СВМ"; стеклянных волокон, углеродных волокон. Оценка прочности при растяжении,
расчет модуля упругости, статистическая обработка эксперимента.
Литература: [5, 10-21]
2 Поверхностная обработка армирующих волокон с целью увеличения
адгезионной прочности соединения волокно – эпоксидная матрица (7 часов).
Плазмохимическая и радиационная обработка углеродных волокон. Изготовление
микропластиков на основе обработанного волокна и эпоксидного связующего. Сдвиговые
испытания образцов.
Литература: [5, 15, 19]
Курсовая работа (52 часа)
На первом этапе проектирования проводится характеристика исследуемого
материала (назначение, существующие методы получения, основные физико-химические
и механические параметры, технические условия на материал).
Второй этап проектирования процесса предусматривает описание структуры
материала на всех ее уровнях, пояснение взаимосвязи структура - свойство. Должны быть
отмечены факторы, определяющие структуру материала.
Третий этап проектирования предусматривает обоснование выбора второго
компонента для композиционного материала. Для подбора связующего используется
теория монолитности материалов, где исходя из физико-механических свойств
волокнистого наполнителя, предъявляются требования к прочности, модулю упругости,
предельной деформации и адгезионной прочности полимерного связующего. На этом
этапе проводится выбор и технико-экономическое обоснование способа изготовления
изделия из КМ на основе исследуемого компонента.
На четвертом этапе проектирования делается выбор и обоснование необходимых
экспериментальных исследований. Проводится описание эксперимента и анализ
полученных результатов.
Литература: [1-4, 8-19]
Самостоятельная работа (119 часов)
1 Воздействие жидкостей, паров и температуры на волокна (10 часов).
Общие закономерности взаимодействия волокон с жидкими и газообразными средами.
Взаимодействие волокон с жидкостями и парами без изменения их химического строения.
Общая характеристика процессов старения и термического воздействия на волокна.
Усадка и температурные пределы работоспособности.
2 Термопластичные связующие для волокнистых композитов (15 часов).
Определения и свойства термопластов. Использование термопластов в волокнистых
композитах. Особенности переработки термопластов.
Литература: [1, 15, 20]
3 Волокнистые композиционные материалы с металлической матрицей (15
часов).
Типы металлических матриц. Наполнители для композиционных материалов с
металлической матрицей. Особенности получения композитов, применение.
Литература: [10, 2, 11]
Основная литература
1 В.Б. Маркин, Л.М. Аникеева Композиционные материалы: Учебное пособие. Часть 1.
.АлтГТУ им. И.И. Ползунова.- Изд-во АлтГТУ, 1997-130 с., 50 экз.
2 Справочник по композиционным материалам в 2-х кн. Под ред. Дж.Любина. Пер. с
англ. А.Б.Геллера и др. Под ред. Б.Э.Геллера.- М.: Машиностроение, 1988.- 540 с., 10 экз.
3 Принципы создания композиционных полимерных материалов / А.А.Берлин,
С.А.Вольфсон, В.Г.Ошмян, Н.С.Ениколопов. М.: Химия, 1990-300 с., 8 экз.
4 Композиционные материалы : Справочник. В.В.Васильев, Д.В.Протасов,
В.В.Болотин и др. Под ред. В.В.Васильева, Ю.М.Тарнопольского. М.: Машиностроение,
1990.- 510 с., 10 экз.
5 Композиционные материалы: Справочник под ред. Д.М.Карпиноса/ Наукова думка,
Киев, 1985.-620 с., 6 экз.
6 Наполнители для полимерных композиционных материалов: Справочное пособие /
Под ред. С.Г.Ксиза, У.В.Милевски. – М.: Химия, 1981.-450 с., 15 экз.
Контрольные точки, аттестация по курсу, рейтинг
Оценка индивидуальной деятельности студентов по дисциплине в каждом семестре
складывается из следующих видов работ (максимальное число баллов – 100, или в долях
единицы –1), контрольные точки (этапы):
6 семестр
посещаемость, подготовка и активность студентов на лекциях и лабораторных
занятиях – от 0 до 100 баллов, удельный вес - 0,1;
выполнение двух контрольных работ (тестов) – от 0 до 100 баллов, удельный вес
каждой - 0,2;
сдача зачета – максимум 100 баллов, удельный вес - 0,5;
7 семестр
посещаемость, подготовка и активность студентов на лекциях и лабораторных
занятиях – от 0 до 100 баллов, удельный вес - 0,1;
выполнение лабораторных работ (2 работы) –от 0 до 100 баллов удельный вес
каждой – 0,1;
выполнение курсовой работы (4 части) – от 0 до 100 баллов, удельный вес – 0,2;
выполнение двух контрольных работ (тестов) – от 0 до 100 баллов, удельный вес
каждой - 0,1;
сдача экзамена – максимум 100 баллов, удельный вес - 0,3.
Рейтинг студента определяется в каждом семестре 3 раза: перед 1 и 2 аттестациями и
перед экзаменом или зачетом; максимальная сумма баллов составляет 100.
Конечный рейтинг определяется по формуле:
R
R p
p
i
i
,
i
Где R – итоговый рейтинг за семестр, Ri – оценка за i-ю контрольную точку (этап), pi –
удельный вес контрольной точки. Суммирование проводится по всем контрольным
точкам с начала семестра до момента вычисления рейтинга.
Пример:
1) студент посетил 10 лекций из 17, R1=100 баллов * 10 лек./17 лек=58 баллов;
2) защитил 1 лабораторную работу на 70 баллов, вторую на 40;
3) защитил курсовую работу с оценкой 56 баллов;
4) в течение семестра выполнил контрольные работы с оценками 30 и 70 баллов;
5) сдал экзамен на 65 баллов.
Конечный рейтинг:
R
 58  0.1  70  0.05  40  0.05  56  0.2  30  0.1  70  0.1  65  0.4  58.5
 0.1  0.05  0.05  0.2  0.1  0.1  0.4
В конце семестра успешной сдачей является получение конечного рейтинга после
экзамена R>25. Если R<25, студент может быть аттестован по курсу только после
завершения экзаменационной сессии в порядке ликвидации задолженности. Если
семестровый рейтинг студента перед зачетом (экзаменом) составляет более 80 баллов, то
он может получить зачет (экзамен) автоматически с текущим семестровым рейтингом.
Связь рейтинга студента с итоговой оценкой по дисциплине:
0 – 24
неудовлетворительно
25 – 49
удовлетворительно
50 – 74
хорошо
75 – 100
отлично
Доцент кафедры ФиТКМ
С.В. Ананьин