Моделирование и определение механических свойств межфазного слоя армированных композитных материалов

Авторы

  • Соловьёв А.Н. Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация
  • Зиборов Е.Н. Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация

УДК

654+681.3

Аннотация

В работе предложена методика моделирования межфазного слоя в армированных композитных материалах и определения его параметров (механических свойств и размера) с помощью аналитических решений для многослойного цилиндра, с последующим исследованием возможности применения полученных результатов для представительного объема композита в виде призматического блока, для которого возможно проведение натурного эксперимента. Межфазный слой моделируется упругим изотропным материалом с неизвестными свойствами, проблема определения его свойств формулируется, как обратная коэффициентная задача теории упругости. Показана возможность определения параметров межфазного слоя в призматическом образце с помощью метода разработанного для цилиндрического образца с использованием дополнительной информации о его деформации. Приведенные численные эксперименты, в том числе с "зашумленными" данными показывают работоспособность метода.

Ключевые слова:

межфазный слой, составной цилиндр, моделирование композита

Информация об авторах

  • Аркадий Николаевич Соловьёв

    д-р физ.-мат. наук, заведующий кафедрой теоретической и прикладной механики Донского государственного технического университета, профессор кафедры математического моделирования Южного федерального университета

  • Евгений Николаевич Зиборов

    аспирант кафедры теоретической и прикладной механики Донского государственного технического университета

Библиографические ссылки

  1. Новиков В.У., Бурьян О.Ю. Моделирование межфазного слоя в анизотропных композитах // Прикладная физика. 2000. № 1. C. 11-15. [Novikov V.U., Burian O. Modelirovanie mezhfaznogo sloya v anizotropnykh kompozitakh [Modeling of the interfacial layer in anisotropic composites]. Prikladnaia fizika [Applied Physics], 2000, no. 1, pp. 11-15. (In Russian)]
  2. Маркин В.Б., Тарасов А.В. Оценка вязко-упругих характеристик межфазных слоев и закономерность их влияния на механические свойства полимерных композиционных материалов // Композиты в народном хозяйстве: Труды международной научно-технической конференции. Барнаул: Изд-во АлтГТУ. 1995. C. 20-11. [Markin V.B., Tarasov A.V. Otsenka vyazko-uprugikh kharakteristik mezhfaznykh sloev i zakonomernost' ikh vliyaniya na mekhanicheskie svoystva polimernykh kompozitsionnykh materialov [Estimation of viscoelastic characteristics of the interfacial layers and regularity of their influence on the mechanical properties of polymer composites]. Trudy mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii "Kompozity v narodnom hoziaystve" [Proc. of the Int. Sci.-Tech. Conf. "Composites in the national economy"], Barnaul, Altai State Technical University, 1995, pp. 20-11. (In Russian)]
  3. Nikishkov Y., Makeev A. Fatigue life assessment for composite materials / 18th International conference on composite material. 26 Aug 2011. Jeju Island, South Korea. P. 119-120.
  4. Jeong Namin, Rosen D.W. A multi-scale model for the computer-aided design of polymer composites / 18th International conference on composite material. 26 Aug 2011. Jeju Island, South Korea. P. 56-63.
  5. Zhou L., Kang Y., Guo J. Micromechanical modeling of double-walled carbon nanotybe pullout from a matrix / 18th International conference on composite material. 26 Aug 2011. Jeju Island, South Korea. P. 17-19.
  6. Образцов И.Ф., Лурье С.А., Белов П.А., Волков-Богородский Д.Б., Яновский Ю.Г., Кочемасова Е.И., Дудченко А.А., Потупчик Е.М., Шумова Н.П. Основы теории межфазного слоя // Механика композиционных материалов и конструкций. 2004. Т. 10. № 4. С. 596-612. [Obraztsov I.F., Lur'e S.A., Belov P.A., Volkov-Bogorodskiy D.B., Yanovskiy Yu.G., Kochemasova E.I., Dudchenko A.A., Potupchik E.M., Shumova N.P. Osnovy teorii mezhfaznogo sloya [Fundamentals of the theory of the interfacial layer], Mehanika kompozicionnyh materialov i konstrukciy [Mechanics of composite materials and structures], 2004. vol. 10, no. 4, pp. 596-612. (In Russian)]
  7. Lurie S.A., Belov P.A. Modeling of the interphase layer in the mechanics of composite materials Identification of the model parameters // Abs. of Euromech Colloquium № 458. Lomonosov Moscow State University. 2004. P. 72-74.
  8. Lurie S.A., Belov P.A. Mathematical model of the interfacial layer in the mechanics of materials / 6th International Congress on Mathematical Modeling. Nizhni Novgorod, 2004. P. 19.
  9. Lurie S.A., Volkov-Bogorodsky D.B., Belov P.A. Multi-Scale Modeling of Interphase Layer in Mechanics of Heterogeneous Mediums / Euromech. S.-Petersburg (Repino). 2005. P. 59.
  10. Lurie S.A., Belov P.A. On Variant of Interphase Layer Theory / Int. Conf. "Advanced in Multiscale Modeling of Composite Materials Systems & Components", C A. 25-30 Spt. Monterey. 2005. Abstracts. Pp. 55-57.
  11. Lurie S.A., Belov P.A., Volkov-Bogorodsky D. B., Tuchkova N.P. Interphase layer theory and application in the mechanics of composite materials // Computational Materials Science. 2006. Vol. 41. No. 20. P. 6693-6707.
  12. Потупчик Е.М., Лурье С.А., Белов П.А. Исследование адгезионных взаимодействий в рамках неклассических моделей сплошных сред / Деформация и разрушение материалов и наноматериалов: Тез. докл. II Междунар. конф. М., 2007. С. 10. [Patupchyk E.M., Lurie S.A., Belov P.A. Issledovanie adgezionnykh vzaimodeystviy v ramkakh neklassicheskikh modeley sploshnykh sred [Research adhesive interactions within non-classical models of continuous media] Tez. dokl. II Mezhdunar. Konf. "Deformatsiya i razrushenie materialov i nanomaterialov" [Abs. of the II International conf. "Deformation & Fracture of Materials and Nanomaterials"], Moscow, 2007, p. 10. (In Russian)]
  13. Лурье С.А., Белов П.А., Соляев Ю.О., Потупчик Е.М. Об одном варианте континуальной теории адгезионных взаимодействий / Деформация и разрушение материалов и наноматериалов: Тез. докл. II Междунар. конф. М., 2007. С. 27. [Lurie S.A., Belov P.A., Sol J.O., Patupchyk E.M. Ob odnom variante kontinual'noy teorii adgezionnykh vzaimodeystviy [On a variant of the continuum theory of adhesive interactions]. Tez. dokl. II Mezhdunar. Konf. "Deformatsiya i razrushenie materialov i nanomaterialov" [Abs. of the II International conf. "Deformation & Fracture of Materials and Nanomaterials"], Moscow, 2007, p. 27. (In Russian)]
  14. Белов П.А., Лурье С.А. Теория идеальных адгезионных взаимодействий // Механика композиционных материалов и конструкций. 2007. Т. 13. № 4. С. 519-536. [Belov P.A., Lurie S.A. Teoriya ideal'nykh adgezionnykh vzaimodeystviy [The theory of ideal adhesion interactions]. Mehanika kompozicionnyh materialov i konstrukciy [Mechanics of composite materials and structures], 2007, vol. 13, no. 4, pp. 519-536. (In Russian)]
  15. Лурье С.А., Белов П.А., Соляев Ю.О. Об одной модели адгезионных свойств в механике материалов / Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях: Тез. докл. I всероссийская конф. М., 2008. C. 193-195. [Lure S.A., Belov P.A. Kontinual'naya teoriya adgezionnykh vzaimodeystviy povrezhdennykh sred [On a model of the adhesive properties in mechanics material]. Tez. dokl. I All-Russian Conf. "Mnogomasshtabnoe modelirovanie protsessov i struktur v nanotekhnologiyakh" [Abs. of the I All-Russian Conference "Multiscale modeling of processes and structures in nanotechnology"], 2008, pp. 193-195. (In Russian)]
  16. Белов П.А., Лурье С.А. Континуальная теория адгезионных взаимодействий поврежденных сред / Механика композиционных материалов и конструкций. 2009. Т. 15. № 4. C. 610-629. [Belov P.A., Lurie S.A. Kontinual'naya teoriya adgezionnykh vzaimodeystviy povrezhdennykh sred [The continuum theory of adhesive interactions damaged media]. Mekhanika kompozitsionnykh materialov i konstruktsiy [The mechanics of composite materials and designs], 2009, vol. 15, no. 4, pp. 610-629. (In Russian)]
  17. Демидов С.П. Теория упругости. М.: Высшая школа, 1979. 432 с. [Demidov S.P. Teoriya uprugosti [Theory of Elasticity]. Moskow, Vysshaya shkola Publ., 1979, 432 p. (in Russian)]

Скачивания

Загрузки

Выпуск

Том  (2016) № 1

Страницы

79-86

Раздел

Статьи

Даты

Поступила в редакцию

12 февраля 2016

Принята к публикации

26 февраля 2016

Публикация

22 марта 2016

Как цитировать

[1]
Соловьёв, А.Н., Зиборов, Е.Н., Моделирование и определение механических свойств межфазного слоя армированных композитных материалов. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2016, № 1, pp. 79–86.

Лицензия

Copyright (c) 2016 Соловьёв А.Н., Зиборов Е.Н.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Похожие статьи

1-10 из 215

Вы также можете начать расширенный поиск похожих статей для этой статьи.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)