Эффективные упругие характеристики эпоксидных композиций с полыми стеклянными микросферами

Аннотация

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.