Содержание

Ключевые слова: труба-заготовка цилиндрическая, намотка спиральная, изгиб, поверхность трубы винтовая, расчет параметров

Предложена расчетная модель трансформации цилиндрической трубы-заготовки, выполненной спиральной намоткой в криволинейный пространственный трубопровод. В качестве примера рассмотрена винтовая поверхность трубы. Получены соотношения для деформаций, перемещений и углов армирования. Определены компоненты сил и моментов, необходимых для трансформации.

Ключевые слова: композиты слоистые, макроповреждение, микроповреждение, трещины, тензор моды повреждения, предсказание деградации постоянных упругих

В композитных материалах, подверженных механическим нагрузкам, могут развиваться сложные конфигурации из множественных трещин, совместно изменяющих усредненный отклик материала на нагрузку, а следовательно, и его функциональные характеристики, например, усталостную долговечность. Для предсказания свойств композитных материалов с повреждением разработаны разные подходы, предназначенные для некоторых конкретных случаев. В настоящей работе подходы, основанные на механике макро- и микроповреждения, объединены в комбинированный подход для оценки функциональных характеристик композитов в широком диапазоне.

Ключевые слова: наполнители мелкодисперсные, смолы эпоксидные, прочность адгезионная сдвиговая, зависимости концентрационные, синергизм адгезионной прочности

Исследованы концентрационные зависимости адгезионной прочности τ соединений дисперсно-наполненная эпоксидная смола—стальная проволока диаметром 150 мкм. Наполнителем служили минеральные и углеродсодержащие порошки с микронными, субмикронными и наноразмерными частицами (аэросил, глина, оксиды алюминия, промышленные сажи, шунгит, углеродные нанотрубки). Показано, что во многих случаях с увеличением концентрации С наполнителя зависимости τ—С изменяются по кривым с максимумом. Рассмотрены механизмы, обусловливающие возникновение синергизма адгезионной прочности.

Ключевые слова: мезомеханика, композиты полимерные, волокна армирующие, слой межфазный, модуль Юнга, анизометрия

Разработана механико-математическая модель, позволяющая рассчитать эффективные упругие характеристики композита, наполненного короткими волокнами и содержащего межфазный слой. Данная модель основана на принципе Эшелби и методе "композитного" включения. Получены расчетные зависимости эффективного модуля Юнга композита, хаотически армированного короткими волокнами, от объемной доли наполнителя и межфазного слоя, а также параметра анизометрии включений. Для тестирования модели найдены упругие характеристики композита, армированного бесконечными волокнами. При сопоставлении результатов с оценками, полученными на основе альтернативной расчетной методики, достигнуто хорошее соответствие.

Ключевые слова: экструзия, наночастицы, термопласты, трибология

Показано, что трибологические характеристики композитов на основе полимеров могут быть существенно улучшены не только включением в них классических трибонаполнителей типа коротких угольных волокон и смазки в виде угольных чешуек, но и добавлением в полимерную матрицу керамических наночастиц. Однако из-за большой площади поверхности и значительных адгезионных сил наночастицы проявляют себя не в виде отдельных частиц, а в виде их агломератов. Для достижения ожидаемого улучшения свойств необходимо расщепить эти агломераты и распределить полученные единичные частицы в полимерной матрице. В настоящей работе это осуществляется на двух термопластах — полиамиде 66 (РА66) и полиэфирэфиркетоне (РЕЕК), часто используемых в качестве матриц полимерных трибоматериалов. Переработка с помощью двухшнекового экструдера позволяла вводить двуокись титана (TiO2) и наночастицы разных размеров (15 и 300 нм). Приготовление высоконаполненной смеси с применением многократного экструдирования и разжижения приводило к очень хорошей деагломерации, существенно улучшающей характеристики материала. Частицы размером 15 нм более существенно улучшали механические свойства полимерных композитов, чем размером 300 нм. Во многих случаях достигалось повышение жесткости, прочности и ударной вязкости. Сканирующая электронная микроскопия подтведила эти результаты. Конечная серия испытаний показала, насколько наночастицы улучшают трибологические характеристики PA66 и PEEK, используемых в различных отраслях промышленности.

Ключевые слова: металлокомпозиты слоистые, структура регулярная, пластины, ползучесть установившаяся, теория Тимошенко

На основе второго варианта теории Тимошенко сформулирована задача деформирования слоистых металлокомпозитных пластин регулярной структуры с учетом их ослабленного сопротивления поперечному сдвигу в условиях установившейся ползучести. Исследовано механическое поведение кольцевых пластин, показавшее, что применение классической кирхгофовской теории к расчету установившейся ползучести относительно толстых слоистых пластин при изгибе приводит к предсказанию неоправданно заниженной податливости тонкостенных металлокомпозитных конструкций. Проведенные расчеты продемонстрировали наличие в таких пластинах значительных скоростей деформаций поперечных сдвигов, учет которых обязателен и за счет которых и происходит в основном накопление деформаций ползучести.

Ключевые слова: ползучесть, вязкоупругость, пластичность, полиимид, аналогия напряженно-временная

Представлены результаты экспериментального исследования и аналитического описания ползучести при растяжении нелинейного вязкоупругопластического материала (полиимидной пленки Upilex-S). Модуль упругости, пределы текучести и прочности определены из квазистатических испытаний при постоянной скорости деформирования. Принято, что полная деформация материала является суммой упругой, вязкоупругой и "необратимой" составляющих. Обратимые упругое, вязкоупругое и необратимое деформирование материала исследовали в опытах на ползучесть с последующим восстановлением деформации (обратная ползучесть). Нелинейность вязкоупругого поведения учтена с помощью принципа напряженно-временной аналогии. Полученные результаты позволяют описать ползучесть на этапах нагружения и разгрузки.

Ключевые слова: усталость, цепи Маркова, композит

В отличие от модели, где рассмотрено наличие только одного слабого микрообъема (СМО) и только при пульсирующем цикле нагружения, в настоящей модели проанализирована возможность наличия нескольких СМО и цикл нагружения с произвольным положительным коэффициентом асимметрии. Рассмотрен пуассоновский процесс появления СМО, интенсивность которого зависит от размера образца. Кумулятивная функция распределения (КФР) усталостной долговечности отдельного СМО рассчитана при использовании цепей Маркова. Для случая ее аппроксимации логнормальным распределением получена формула для вычисления КФР долговечности образца (рассматриваемого как цепь СМО). Цикл с произвольным положительным коэффициентом асимметрии "переводится" в эквивалентный цикл с фиксированным коэффициентом, что позволяет получить полную диаграмму усталости. Приведены числовые примеры.

Ключевые слова: композит, соотношение Кейси, анодирование, смачивание

Шероховатость поверхности композита — один из факторов, определяющих угол смачивания (УС), — регулируется путем термического расширения составляющих композита. Величину УС на поверхности композита можно рассчитать с помощью уравнения, выведенного из соотношений Кейси и Вензеля (Cassie and Wenzel relations). Для обоснования этого уравнения изготовлен композит на основе парафина и анодного оксида алюминия. При повышении температуры от 1 до 40 °C УС на этой поверхности возрастал от 63 до 113°.

Ключевые слова: нанотрубки углеродные, волокна углеродные, полистирол

Угольные нанотрубки с привитым полистиролом (ПС-УНT) были oсаждены на углеродные волокна (УВ) для повышения их армирующего эффекта в углеродно-полистирольных композитах. Эффективность такого покрытия подтверждена повышением ударной прочности и прочности на растяжение композитов УВ/ПС/ПС-УНТ. Изучение морфологии разрушения композита с помощью сканирующего электронного микроскопа показало, что после добавления ПС-УНT его мода изменилась.