Эффективные упругие характеристики эпоксидных композиций с полыми стеклянными микросферами
УДК
539.3DOI:
https://doi.org/10.31429/vestnik-19-1-50-57Аннотация
В работе решается задача построения модели прогнозирования эффективных упругих характеристик — модуля Юнга и коэффициента Пуассона — эпоксидных композиций с полыми стеклянными микросферами (синтактиков). Модель опирается на обобщенное сингулярное приближение теории случайных полей в варианте метода самосогласования и позволяет учитывать состав, объемные концентрации компонентов синтактиков и характерный размер микросфер. Указанный характерный размер представляет собой отношение толщины оболочки микросферы к радиусу ее полости. Опираясь на разработанную модель, для синтактных материалов на полимерной основе (эпоксидные смолы одной из следующих марок — ЭХД, УП-610 и УП-610 + Э-181) с полыми микросферами из бесщелочного стекла проведены численные модельные расчеты значений модуля Юнга и коэффициента Пуассона, учитывающие изменение характерного размера и процентного объемного содержания микросфер.
Численное моделирование показало, что для синтактных материалов на основе всех рассмотренных типов эпоксидных смол увеличение характерного размера микросфер в используемом на практике диапазоне при их фиксированной объемной доле приводит к несущественному росту значений модуля Юнга и коэффициента Пуассона. Расчеты показали также, что в рассматриваемых синтактных материалах увеличение процентного содержания микросфер при фиксированных значениях их характерного размера приводит к уменьшению значений модуля Юнга и коэффициента Пуассона по закону, близкому к линейному.
Сравнение полученных в работе расчетных значений модуля Юнга для рассматриваемых синтактных материалов и экспериментальных данных, приведенных в научной литературе, показало их удовлетворительное соответствие.
Ключевые слова:
моделирование, эффективные упругие характеристики, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, синтактик, микросфера, эпоксидное связующееФинансирование
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ (20-08-00155-а).
Библиографические ссылки
- Трофимов А.Н. Высокотехнологичные эпоксидные связующие, полимерные композиты и инновационные технологии получения радиопрозрачных изделий специального назначения из конструкционных стеклопластиков: дисс. д-ра техн. наук, 05.17.06. Москва, 2018. [Trofimov A.N. High-tech epoxy binders, polymer composites and innovative technologies for the production of special-purpose radio-transparent products from structural fiberglass: Diss. Ph.D. in Tech. Sci., 05.17.06. Moscow, 2018. (in Russian)]
- Соколов И.И. Сферопластики на основе термореактивных связующих для изделий авиационной техники: дисс. канд. техн. наук, 05.16.09. Москва, 2013. [Sokolov I.I. Spheroplastics based on thermosetting binders for aviation products: Diss. Ph.D. in Tech. Sci., 05.16.09, Moscow, 2013. (in Russian)]
- Юреско Т.А. Сферопластик как тепловая изоляция обитаемых подводных технических средств. Вестник Астраханского ГТУ. Морская техника и технология, 2014, № 2, с. 21–26. [Yures\-ko T.A. Spheroplastic as thermal insulation of manned underwater technical equipment. Vestnik Astrakhanskogo GTU. Morskaya tekhnika i tekhnologiya = Bulletin of the Astrakhan State Technical University. Marine engineering and technology, 2014, no. 2, pp. 21–26. (in Russian)]
- Селиванов О.Г., Михайлов В.А. Теплоизоляционные синтактовые материалы на основе термостойкого кремнийорганического полимера. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2014, № 7, с. 12–13. [Selivanov O.G., Mikhailov, V.A. Heat-insulating syntactic materials based on heat-resistant organosilicon polymer. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental'nykh issledovaniy = International Journal of Applied and Fundamental Research, 2014, no. 7, pp. 12–13. (in Russian)]
- Баюк И.О. Теоретические основы определения эффективных физических свойств коллекторов углеводородов. Ежегодник РАО, 2011, вып. 12, с. 107–120. [Bayuk I.O. The theoretical basis for determining the effective physical properties of hydrocarbon reservoirs. Yezhegodnik RAO = RAE Yearbook, 2011, no. 12, pp. 107–120. (in Russian)]
- Баюк И.О. Междисциплинарный подход к прогнозированию макроскопических и фильтрационно"=емкостных свойств коллекторов углеводородов: дисс. д-ра физ.-мат. наук, 25.00.10. Москва, 2013. [Bayuk I.O. Interdisciplinary approach to predicting macroscopic and filtration-capacitive properties of hydrocarbon reservoirs: Diss. PhD in Phys.-Math. Sci., 25.00.10. Moscow, 2013. (in Russian)]
- Бардушкин В.В., Сорокин А.И., Сычев А.П. Моделирование эксплуатационных упругих свойств полимерных композитов с наполненными смазкой сферическими микрокапсулами и дисперсными включениями бесщелочного стекла. Трение и смазка в машинах и механизмах, 2015, № 10, с. 43–47. [Bardushkin V.V., Sorokin A.I., Sychev A.P. Modeling of performance elastic properties of polymer-based composites with lubricated spherical microcapsules and disperse inclusions of E-glass. Treniye i smazka v mashinakh i mekhanizmakh = Friction and lubrication in machines and mechanisms, 2015, no. 10, pp. 43–47. (in Russian)]
- Бардушкин В.В., Лавров И.В., Бардушкин А.В., Яковлев В.Б., Сычев А.П., Сычев А.А. Прогнозирование эксплуатационных упругих характеристик пенополимерных материалов. Сборка в машиностроении, приборостроении, 2020, т. 21, № 6, с. 265–269. [Bardushkin V.V., Lavrov I.V., Bardushkin A.V., Yakovlev V.B., Sychev A.P., Sychev A.A. Predicting the operational elastic characteristics of foam-polymer materials. Sborka v mashinostroyenii, priborostroyenii = Assembling in mechanical engineering and instrument-making, 2020, vol. 21, no. 6, pp. 265–269. (in Russian)] DOI 10.36652/0202-3350-2020-21-6-265-269
- Бардушкин В.В., Сычев А.П., Сычев А.А., Бардушкин А.В. Моделирование эффективных упругих характеристик пенополимерных материалов с однонаправленно ориентированными неизометричными порами. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2020, т. 17. № 3, с. 22–28. [Bardushkin V.V., Sychev A.P., Sychev A.A., Bardushkin A.V. Modeling of the effective elastic characteristics of foam materials with unidirectionally oriented non-isometric pores. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2020, vol. 17, no. 3, pp. 22–28. (in Russian)] DOI 10.31429/vestnik-17-3-22-28
- Шермергор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. Наука, Москва, 1977. [Shermergor T.D. Teoriya uprugosti mikroneodnorodnykh sred = Micromechanics of inhomogeneous medium. Moscow, Nauka, 1977. (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)]
- 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 and instrument-making, 2017, vol. 18, no. 9, pp. 398–403. (in Russian)]
- Горенберг А.Я., Трофимов А.Н., Иванова-Мумжиева В.Г., Плешков Л.В., Байков А.В. Морфология и свойства полых стеклянных микросфер. Часть 3. О толщине стенок промышленных полых стеклянных микросфер. Пластические массы. 2021. № 3–4. С. 32–36. [Gorenberg A.Ya., Trofimov A.N., Ivanova-Mumzhieva V.G., Pleshkov L.V., Baikov A.V. Morphology and properties of hollow glass microspheres. Part 3. On the wall thickness of industrial hollow glass microspheres. Plasticheskie massy = Plastic mass, 2021, no. 3–4, pp. 32–36. (in Russian)] DOI 10.35164/0554-2901-2021-3-4-32-36
- Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. (под ред.) Физические величины: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с. [Grigor'ev I.S., Meilikhov E.Z. (eds.) Physical Quantities: A Handbook. Energoatomizdat, Moscow, 1991. (in Russian)]
- Гутников С.И., Лазоряк Б.И., Селезнев А.Н. Стеклянные волокна. Изд-во МГУ, Москва, 2010. [Gutnikov S.I., Lazorjak B.I., Seleznev A.N. Glass fibers. Publishing House of Moscow State University, Moscow, 2010. (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. 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 bodies with a large number of cracks. Izvestia of the USSR Academy of Sciences. Mekhanika tverdogo tela = Proceedings of the USSR Academy of Sciences. Mechanics of Solids, 1973, no. 4, pp. 149–158. (in Russian)]
- Трофимов А.Н., Плешков Л.В. Многослойные композиты с высокими удельными упруго-прочностными характеристиками на основе полых стеклянных микросфер. В Межд. научно-практ. конф. "Применение композиционных материалов в гражданском и военном авиастроении", 21 августа 2009 г., Жуковский: "Союз производителей композитов", "Мир-Экспо" в рамках IX Международного авиационно-космического салона МАКС-2009, c. 1–7. [Trofimov A.N., Pleshkov L.V. Multilayer composites with high specific elastic-strength characteristics based on hollow glass microspheres. In: Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya "Primenenie kompozitsionnykh materialov v grazhdanskom i voennom aviastroenii", 21 avgusta 2009 g., Zhukovskiy = International Scientific and Practical Conference "Application of composite materials in civil and military aircraft construction", August 21, 2009. Zhukovsky: "Union of Composite manufacturers", "Mir-Expo" within the IX International Aviation and Space Salon MAKS-2009, pp. 1–7. (in Russian)]
Загрузки
Отправлено
2022-01-12
Опубликовано
2022-03-30
Как цитировать
Бардушкин В.В., Сычев А.П., Лавров И.В., Яковлев В.Б., Бардушкин А.В., Сычев А.А.
Эффективные упругие характеристики эпоксидных композиций с полыми стеклянными микросферами
//
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества.
2022.
Т. 19,
№1.
С. 50-57.
DOI: https://doi.org/10.31429/vestnik-19-1-50-57
Copyright (c) 2022 Бардушкин В.В., Сычев А.П., Лавров И.В., Яковлев В.Б., Бардушкин А.В., Сычев А.А.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
