ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ ДЕФОРМАЦИИ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ФРИКЦИОННЫХ КОМПОЗИТАХ НА ПОЛИМЕРНОЙ ОСНОВЕ, АРМИРОВАННЫХ ХАОТИЧЕСКИ ОРИЕНТИРОВАННЫМИ ВОЛОКНАМИ
- Авторы: Колесников В.И1, Бардушкин В.В2, Лавров И.В2, Сычев А.П3, Сычев А.А1, Яковлев В.Б2,4
-
Учреждения:
- Ростовский государственный университет путей сообщения
- Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
- Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук
- Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук
- Выпуск: Том 18, № 2 (2022)
- Страницы: 3-10
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/2500-0640/article/view/628036
- DOI: https://doi.org/10.7868/S25000640220201
- ID: 628036
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Решается задача построения модели и проведения численных расчетов значений объемной плотности энергии деформации в многокомпонентных полимерных фрикционных композитах с учетом состава, формы, ориентации и объемного содержания наполнителей, а также вида приложенного к материалу внешнего механического воздействия. Рассмотрены композиты на основе эпоксифенольного связующего, армированные хаотически ориентированными в пространстве материала короткими волокнами бесщелочного стекла и дисперсными добавками каучука, глинозема, графита и барита. Моделирование опирается на обобщенное сингулярное приближение теории случайных полей и понятие оператора концентрации напряжений (тензора четвертого ранга), связывающего локальные (внутренние) значения тензора напряжений со средними (внешними) по материалу напряжениями. Исследованы зависимости значений объемной плотности энергии деформации в элементах неоднородности полимерных фрикционных композитов от вариаций объемных концентраций наполнителей – волокон бесщелочного стекла, дисперсных включений каучука и минерального порошка, состоящего из глинозема, графита и барита в равных объемных долях. Рассмотрены два случая внешнего сжимающего воздействия – осевое и объемное. В результате проведенных численных модельных расчетов установлено, что увеличение объемных долей как волокон бесщелочного стекла, так и минерального порошка приводит к уменьшению и сближению значений объемной плотности энергии деформации в компонентах всех типов рассматриваемых полимерных фрикционных композитов. Моделирование показало также, что увеличение объемной доли включений каучука приводит к росту и расхождению значений объемной плотности энергии деформации в элементах неоднородности всех типов исследуемых полимерных фрикционных композитов.
Об авторах
В. И Колесников
Ростовский государственный университет путей сообщенияРоссийская Федерация, 344038, г. Ростов-на-Дону
В. В Бардушкин
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»Российская Федерация, 124498, г. Москва, Зеленоград
И. В Лавров
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»Российская Федерация, 124498, г. Москва, Зеленоград
А. П Сычев
Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук
Email: alekc_sap@mail.ru
Российская Федерация, 344006, г. Ростов-на-Дону
А. А Сычев
Ростовский государственный университет путей сообщенияРоссийская Федерация, 344038, г. Ростов-на-Дону
В. Б Яковлев
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»; Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наукРоссийская Федерация, 124498, г. Москва, Зеленоград; Российская Федерация, 115487, г. Москва
Список литературы
- Машков Ю.К., Овчар З.Н., Байбарацкая М.Ю., Мамаев О.А. 2004. Полимерные композиционные материалы в триботехнике. М., Недра: 261 с.
- Колесников В.И., Бардушкин В.В., Яковлев В.Б., Сычев А.П., Колесников И.В. 2012. Микромеханика поликристаллов и композитов (напряженно-деформированное состояние и разрушение). Ростов н/Д, изд-во РГУПС: 288 с.
- Плескачевский Ю.М., Сергиенко В.П. 2005. Фрикционные материалы с полимерной матрицей: перспективы исследований, достигнутый уровень, рынок. Наука и инновации. 5:46–53.
- Нилов А.С., Кулик В.И., Гаршин А.П. 2015. Анализ фрикционных материалов и технологий изготовления тормозных колодок для высоконагруженных тормозных систем с дисками из керамического композиционного материала. Новые огнеупоры. 7: 57–68. doi: 10.17073/1683-4518-2015-7-57-68
- Колесников В.И., Бардушкин В.В., Булах И.И., Сычёв А.П., Яковлев В.Б. 2006. О методе моделирования текстурообразования в поликристаллах при различных внешних напряжениях. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2: 33–37.
- Shilyaeva Yu.I., Bardushkin V.V., Gavrilov S.A., Silibin M.V., Yakovlev V.B., Borgardt N.I., Volkov R.L., Smirnov D.I., Zheludkevich M.L. 2014. Melting temperature of metal polycrystalline nanowires electrochemically deposited into the pores of anodic aluminum oxide. Physical Chemistry Chemical Physics. 16(36): 19394–19401. doi: 10.1039/c4cp02436b
- Bardushkin V., Kochetygov A., Shilyaeva Yu., Volovlikova O., Dronov A., Gavrilov S. 2020. Peculiarities of low-temperature behavior of liquids confined in nanostructured silicon-based material. Nanomaterials. 10(11): 2151. doi: 10.3390/nano10112151
- Шермергор Т.Д. 1977. Теория упругости микронеоднородных сред. М., Наука: 399 с.
- Лапицкий В.А., Крицук А.А. 1986. Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков. Киев, Наукова думка: 92 с.
- Физические величины: справочник. 1991. М., Энергоатомиздат: 1232 с.
- Торская Е.В., Курбаткин И.И., Мезрин А.М., Морозов А.В., Муравьева Т.И., Сахаров В.В., Фролов Н.Н. 2013. Механические и трибологические свойства наноструктурированных покрытий на основе многокомпонентных оксидов. Трение и износ. 34(2): 129–137.
- Справочник (кадастр) физических свойств горных пород. 1975. М., Недра: 279 с.
- Гутников С.И., Лазоряк Б.И., Селезнев А.Н. 2010. Стеклянные волокна. М., изд-во МГУ: 53 с.
- Bosak A., Krisch M., Mohr M., Maultzsch J., Thomsen Ch. 2007. Elasticity of singlecrystalline graphite: Inelastic X-ray scattering study. Phys. Rev. B. 75(15): 153408(4). doi: 10.1103/PhysRevB.75.153408
- Паньков А.А. 2008. Методы самосогласования механики композитов. Пермь, изд-во Пермского государственного технического университета: 253 с.
- Колесников В.И., Сычев А.П., Колесников И.В., Сергиенко В.П., Павлов А.П., Сидашов А.В. Фрикционный материал: Патент на изобретение № 2400503 Российской Федерации. Заявители и правообладатели Открытое акционерное общество «Российские железные дороги», № заявки 2008151720. Заявл. 26.12.2008, опубл. 27.09.2010. Бюл. № 27.
- Колесников В.И., Лапицкий А.В., Сычев А.П., Колесников И.В., Бочкарёв Н.А., Котляр С.М., Сафонов В.Г., Седов М.П. Способ получения фрикционных полимерных материалов: Патент на изобретение № 2430936 Российской Федерации. Заявители и правообладатели В.И. Колесников, А.В. Лапицкий, А.П. Сычев, И.В. Колесников, Н.А. Бочкарёв, С.М. Котляр, В.Г. Сафонов, М.П. Седов, № заявки 2009132725. Заявл. 31.08.2009, опубл. 10.10.2011. Бюл. № 28.
- Сергиенко В.П., Биран В.В., Сенатрев А.Н., Злотников И.И., Ахметов Т.А., Кушунина Н.А. Фрикционный материал: Патент на изобретение № 2552752 Российской Федерации. Заявители и правообладатели Государственное научное учреждение «Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси», № заявки 2013146998. Заявл. 21.10.2013, опубл. 10.06.2015. Бюл. № 16.
Дополнительные файлы
