Моделирование предельных прочностных показателей полимерных композиций, модифицированных микрокапсулами со смазочным материалом и наночастицами магнетита
УДК
539.3DOI:
https://doi.org/10.31429/vestnik-20-3-57-65Аннотация
Решается задача построения модели и проведения численных расчетов значений предельных прочностных показателей при одноосном сжатии полимерных композиций, модифицированных шарообразными микрокапсулами со смазочным материалом и наночастицами магнетита. Модель опирается на обобщенное сингулярное приближение теории случайных полей в варианте метода самосогласования и позволяет учитывать состав, объемные доли компонентов антифрикционных покрытий и характерный размер микрокапсул (отношение толщины оболочки к радиусу жидкого ядра). Для композиций на основе эпоксидного связующего ЭД-20 (отвердитель ПЭПА) с микрокапсулами (полиэфирные оболочки, заполненные растительным маслом и наночастицами магнетита) проведены модельные расчеты их предельных прочностных показателей при одноосном сжатии. Расчеты учитывали изменение характерного размера и неравномерность распределения микрокапсул по толщине антифрикционных покрытий, возникающую в результате воздействия постоянного магнитного поля. Численное моделирование показало, что увеличение объемной доли микрокапсул приводит к снижению значений предельных прочностных показателей полимерных композиций, при этом для используемых на практике процентных содержаний микрокапсул данное снижение не является существенным.
Ключевые слова:
моделирование, микрокапсула, эпоксидное связующее, магнетит, оператор концентрации напряжений, прочность при сжатииИнформация о финансировании
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ (проект № 21-19-00288).
Библиографические ссылки
- Солодовник, В.Д., Микрокапсулирование. Химия, Москва, 1980. [Solodovnik, V.D., Mikrokapsulirovaniye = Microencapsulation. Khimiya, Moscow, 1980. (in Russian)]
- Лопанов, А.Н., Тихомирова, К.В., Физико-химические аспекты инженерии капсулирования. Изд-во Белгородского государственного технического университета, Белгород, 2015. [Lopanov, A.N., Tikhomirova, K.V., Fiziko-khimicheskiye aspekty inzhenerii kapsulirovaniya = Physical and chemical aspects of encapsulation engineering. Belgorod State Technical University Publ., Belgorod, 2015. (in Russian)]
- Наумов, А.Г., Новиков, В.В., Раднюк, В.С., Наумова, О.А., О возможности использования микрокапсулированных СОТС при лезвийном резании материалов. Известия ВолгГТУ, 2017, № 9, с. 47–50. [Naumov, A.G., Novikov, V.V., Radnyuk, V.S., Naumova, O.A., On the possibility of using microencapsulated lubricating and cooling technological means in blade cutting of materials. Izvestiya VolgGTU = Izvestiya VSTU, 2017, no. 9, pp. 47–50. (in Russian)]
- Wang, Y, Pham, D.T., Ji, Ch., Self-healing composites: A review. Cogent Engineering, 2015, vol. 2, no. 1, art. 1075686. DOI: 10.1080/23311916.2015.1075686
- Kolesnikov, I.V., Bardushkin, V.V., Myasnikov, Ph.V., Calculation of stress-deformed condition in polymer nanocomposites filled with microcapsules with lubricant. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2017, vol. 47, no. 4, pp. 37–47. DOI: 10.1515/jtam-2017-0019
- Колесников, В.И., Бардушкин, В.В., Колесников, И.В., Мясников, Ф.В., Сычев, А.П., Яковлев, В.Б., Прогнозирование эксплуатационных упругих свойств трибокомпозитов с микрокапсулами, заполненными жидкой смазкой. Сборка в машиностроении, приборостроении, 2017, т. 18, № 9, с. 398–403. [Kolesnikov, V.I., Bardushkin, V.V., Kolesnikov, I.V., Myasnikov, F.V., Sychev, A.P., Yakovlev, V.B., Forecasting the operational elastic properties of tribocomposites with microcapsules filled with liquid lubricant. Sborka v mashinostroyenii, priborostroyenii = Assembling in mechanical engineering, instrument-making, 2017, vol. 18, no. 9, pp. 398–403. (in Russian)]
- Бурмистров, И.А., Трушина, Д.Б., Бородина, Т.Н., Веселов, М.М., Клячко, Н.Л., Зайцев, В.Б., González-Alfaro, Y., Букреева, Т.В., Влияние низкочастотного магнитного поля на полиэлектролитные микрокапсулы с наночастицами магнетита. Журнал технической физики, 2020, т. 90, № 9, с. 1428–1434. DOI: 10.21883/JTF.2020.09.49672.405-19 [Burmistrov, I.A., Trushina, D.B., Borodina, T.N., Bukreeva, T.V., Veselov, M.M., Klyachko, N.L., Zaitsev, V.B., González-Alfaro, Y., The influence of a low-frequency magnetic field on polyelectrolyte capsules with magnetite nanoparticles. Technical Physics, 2020, vol. 65, no. 9, pp. 1370–1376. DOI: 10.1134/S1063784220090108]
- Ященок, А.М., Иноземцева, О.А., Горин, Д.А., The nanocomposite microcapsules containing gold and magnetite nanoparticles in the shell: preparation and characterization. Российские нанотехнологии, 2009, т. 4, № 5–6, с. 85–88. [Yaschenok, A.M., Inozemtseva, O.A., Gorin D.A., Nanocomposite microcapsules containing nanoparticles of colloidal gold and magnetite: Their preparation and characterization. Nanotechnologies in Russia, 2009, vol. 4, no. 5–6, pp. 349–353. DOI: 10.1134/S1995078009050127]
- Сычев, А.П., Лавров, И.В., Бардушкин, В.В., Физические и механические свойства неоднородных сред с вложенной микроструктурой (теория и моделирование). Изд-во ЮНЦ РАН, Ростов-на-Дону, 2022. [Sychev, A.P., Lavrov, I.V., Bardushkin, V.V., Fizicheskie i mekhanicheskie svoystva neodnorodnykh sred s vlozhennoy mikrostrukturoy (teoriya i modelirovanie) = Physical and mechanical properties of inhomogeneous media with embedded microstructure (theory and modeling). SSC RAS Publ., Rostov-on-Don, 2022. (in Russian)]
- Колесников, В.И., Бардушкин, В.В., Кочетыгов, А.А., Сычев, А.П., Прогнозирование предельных значений прочностных показателей трибокомпозитов с наполненными жидкой смазкой сферическими микрокапсулами. Наука Юга России, 2018, т. 14, № 3, с. 3–11. [Kolesnikov, V.I., Bardushkin, V.V., Kochetygov, A.A., Sychev, A.P., Predicting the ultimate strength indices of tribocomposites with spherical microcapsules filled with liquid lubricant. Nauka Yuga Rossii = Science in the South of Russia, 2018, vol. 14, no. 3, pp. 3–11. (in Russian)] DOI: 10.7868/S25000640180301
- Колесников, В.И., Бардушкин, В.В., Яковлев, В.Б., Сычев, А.П., Кириллов, Д.А., Сорокин, А.И., О методе прогнозирования предельных прочностных характеристик матричных композитов, основанном на использовании оператора концентрации напряжений. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2014, № 1, с. 45–51. [Kolesnikov, V.I., Bardushkin, V.V., Yakovlev, V.B., Sychev, A.P., Kirillov, D.A., Sorokin, A.I., About a method of predicting of ultimate strength characteristics of the matrix composites, based on use of the operator of stresses concentration. Ekologicheskiy vestnik nauchnykh tsentrov Chernomorskogo ekonomicheskogo sotrudnichestva = Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2014, no. 1, pp. 45–51. (in Russian)] EDN: SBEEUR
- Шермергор, Т.Д., Теория упругости микронеоднородных сред. Наука, Москва, 1977. [Shermergor, T.D., Teoriya uprugosti mikroneodnorodnykh sred = Micromechanics of inhomogeneous medium. Nauka, Moscow, 1977. (in Russian)]
- Григорьева, И.С., Мейлихова, Е.З. (под ред.), Физические величины: Справочник. Энергоатомиздат, Москва, 1991. [Grigor'ev, I.S., Meilikhov, E.Z. (eds.), Fizicheskie velichiny = Physical Quantities: Handbook. Energoatomizdat, Moscow, 1991. (in Russian)]
- Лапицкий, В.А., Крицук, А.А., Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков. Наукова думка, Киев, 1986. [Lapitsky, V.A., Kricuk, A.A., Fiziko-mekhanicheskiye svoystva epoksidnykh polimerov i stekloplastikov = Physical and mechanical properties of the epoxy polymers and fiberglasses. Naukova Dumka, Kiev, 1986. (in Russian)]
- Салганик, Р.Л., Механика тел с большим числом трещин. Известия АН СССР. Механика твердого тела, 1973, № 4, с. 149–158. [Salganik, R.L., Mechanics of solids with a large number of cracks. Izvestiya AN SSSR. Mekhanika tverdogo tela = Proceedings of the Academy of Sciences of the USSR. Mechanics of Solids, 1973, no. 4, pp. 149–158. (in Russian)]
- Паньков, А.А., Методы самосогласования механики композитов. Изд-во ПГТУ, Пермь, 2008. [Pan'kov, A.A., Metody samosoglasovaniya mekhaniki kompozitov = Methods of self-consistency mechanics of composites. Perm State Technical University Publ., Perm, 2008. (in Russian)]
- textls[-8]{Эпоксидно-диановые смолы ЭД-8, ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22, YD-128, Э-40, Э-41, YD-011H (дата обращения 29.06.2023)}. [Epoxy resins ED-8, ED-16, ED-20, ED-22, YD-128, E-40, E-41, YD-011H (accessed 29.06.2023)]. URL: https://www.chimexltd.com/content/data/store/images/f_815_49102_1.pdf
Скачивания
Загрузки
Даты
Поступила в редакцию
Принята к публикации
Публикация
Как цитировать
Лицензия
Copyright (c) 2023 Колесников В.И., Бардушкин В.В., Лавров И.В., Сычев А.П., Яковлев В.Б., Ананко А.М.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.