Выбор материала: рессоры

[Cheslav]

Уважаемые господа, помогите, пожалуйста, определиться с выбором материала.
Схема нагружения следующая:


Требуется сохранение упругости после большого числа циклов нагружения ( 10^8 ).

Предыстория такова:
Есть такие тренажеры для бега и прыжков, используемые в экстремальном спорте, называются "джамперы". Выглядят примерно так:

Представляют из себя металлическую раму, одеваемую на ногу, опорную площадку-копыто и соединяющую их упругую рессору (отдельно вынесена на картинке справа).
При приземлении в этой конструкции рессора достаточно сильно изгибается под действием веса прыгуна, после чего распрямляется и отправляет его летать дальше. Высота прыжков на таких устройствах составляет порядка 2 метров.

Рессора полупрозрачная, заявлена как стекловолоконная.
Проблема в том, что заявленный производителем миллион циклов нагружения еще ни одна рессора не выдержала.
Отсюда появилась задача: найти материал для рессоры, сохраняющий упругие свойства при большом количестве циклов нагружения.

Большая просьба помочь разобраться и что-нибудь стОящее посоветовать, сделав скидку на то, что человек, задающий вопрос, первый раз в жизни интересуется конструкционными материалами, отличными от стали и бетона:)

С уважением, Вячеслав.

[alexs]

а чем Вам сталь то не устраивает?
50ХФА и соответствующая термообработка
набор полос с хомутами и полиэтиленовая оболочка типа трубы для дизайна или термоусадка поверху рессоры и будет Вам вожделенный миллион

[Cheslav]

1. По вопросам безопасности. Стекловолоконная рессора сразу не ломается, она становится мягче и мягче (я так понимаю - волокна рвутся?). Поэтому риск при приземлении не почувствовать сопротивления рессоры и со всей дури воткнуться пятками в асфальт отсутствует. В случае со сталью, она имеет обыкновение просто переламываться - и всё. Такое приземление - большая вероятность компрессионного перелома позвоночника, что нежелательно;)

2. Масса. Сколько будет весить стальная рессора при тех же характеристиках, что и композитная? Явно больше, а в этой конструкции борьба за каждый грамм, как в авиастроении:)

[vasiliy]

в таких случаях сначала разрушается связь волокна с матрицей.потом постепенно переламываются волокна.по моему опыту подобные композиты выдерживают больше ста тысяч.если уж стекло не прет так попробуйте уголь+эпоксидная матрица.у угля циклическая прочность на порядок выше.а самое главное-грамотная пултрузия

[Cheslav]

Повторюсь еще раз: я в этом деле "чайник" :)
рессоры, коотрые нам продают - китайского производства. Может, китайцы там чего в технологии напутали, стекловолкна меньше положенного в форму положили или еще что - я не знаю.

Уголь + эпоксидная матрица - звучит заманчиво.
Вопрос - как изготовить?

Сделаем форму по образу и подобию имеющейся рессоры, потому как физика, насколько я понимаю, примерно одинаковая? (рессоры разной жесткости отличаются друг от друга по толщине, поэтому подобрать нечто подходящее можно будет)
А дальше?
Какие материалы брать и что с ними делать?

[vasiliy]

крупная фотка прута есть?лично я бы набил форму углеволокном а потом ваккумом бы протянул через форму смолу.это называют RTM.потом отверждение и вынимание с матом из формы

[alexs]

а я бы предварительно пропитывал уголь композитом, потом укладывал в форму и оставлял на полимеризацию в растянуто нагруженном состоянии
и если форма сделана толково, то матов бы не услышал ровно ни одного
так как судя по фото углов даже близко напоминающих 90 градусов на фото нет - всё вполне обтекаемо
а нагруженное предварительно состояние даст упрочнение процентов этак на 50
чистый уголь на это изделие я бы не ставил лучше вместе с стекловолокном и кевларом(СВМ)

[vasiliy]

alexs
вы забыли главное правило работы с клеями и смолами коллега-приклеивается там и только там где не нужно)))) ресора изогнута поэтому натягивать волокно нельзя тк в средней части получите раздавливание нижних слоев верхними.была бы прямая тогда согласен.ну и комбинировать никто не запрещает

[alexs]

поверьте при формовке стекло и углепластиковых воздушных винтов для моделей я достаточно неплохо изучил главное правило
подтяжка средних слоёв может иметь место при неплотном расположении армирующих волокон а как правило в подобных композициях волокна 85-95% по объёму всё остальное - связующее и раздавить неполимеризованный композит достаточно проблематично
моё мнение таково - на истину в последней инстанции не претендую

[Cheslav]

Господа, спасибо вам большое, что не оставили чайника один-на-один с задачей:)

Большой фотки рессоры нету, есть модель по снятым размерам:
[img]http://sp-gmc.narod.ru/rs_new.jpg[/img]

Проясните, пожалуйста, следующие моменты:
1. Форма.
Из какого материала лучше делать, как внутри обрабатывать, чтобы связующее к ней не прилипало?
Какие дополнительные элементы в форме надо предусмотреть? Приливы там, расширители и проч.

2. Материалы.
На уровне чайника.
Уголь - что это такое? Что именно надо купить и в каких количествах?Т.е. какое название забивать в гугл?
Связующее - то же самое: какое именно название искать?

3. Технология.
Как из материалов получить вожделенную деталь?
Как их друг с другом соединить? Что для этого надо сделать?

[vasiliy]

1.стеклопластик или аллюминий.внутри заполировать.никаких острых или обратных углов ла и прямых тоже избегайте.сепаратор-воск на него нанести тонкий слой ПВС.
2.угольное волокно или ткань на его основе.посмотрите Toray.в России вряд ли купите но поймете что вам надо.(дорого от 30евр за кг!!!)+эпоксидная смола с отвердителем.
3.посмотрите на инете RTM.или берете слои ткани вручную пропитываете выгоняете весь воздух и прессуете в форме

[alexs]

для подобного изделия рядовые рецепты типа ЭД6 или ЭД 20 вряд ли возможно пользовать
лучше взять марки горячего отверждения до 50-60 градусов в термошкафу
на фото снятой пружины хорошо видно в какой плоскости можно растянуть волокна - вдоль вогнутой стороны
для этого подойдёт система зажимов с одной стороны стационарная с другой стороны - подпружиненная
да и снимать в прогретом виде будет легче
линия разьёма по торцу формы на уорне 75% толщины от вогнутой поверхности
вместо ткани всё таки лучше использовать волокно

[Serjio]

1. По вопросам безопасности. Стекловолоконная рессора сразу не ломается, она становится мягче и мягче (я так понимаю - волокна рвутся?). Поэтому риск при приземлении не почувствовать сопротивления рессоры и со всей дури воткнуться пятками в асфальт отсутствует. В случае со сталью, она имеет обыкновение просто переламываться - и всё. Такое приземление - большая вероятность компрессионного перелома позвоночника, что нежелательно;)

2. Масса. Сколько будет весить стальная рессора при тех же характеристиках, что и композитная? Явно больше, а в этой конструкции борьба за каждый грамм, как в авиастроении:)

Спортивные (акробатические) самолёты имеют пружинчатое шасси. Вот оно как раз как как писали сложено из пластин. Там борятся за каждый грамм. Много традиционных приборов убрали а шасси пластичатое металлическое. Только мне кажется что у него цвет титановый. И нихрена не ломается.

[alexs]

вероятность поломки всех пластин рессоры одновременно - почти никакая тем более, что среднюю пластину можно и изготовить некалёную или слегка прикаленную, что даст гарантию, что она скорее согнётся, чем лопнет