MODELING OF THE ULTIMATE STRENGTH CHARACTERISTICS OF POLYMER FRICTIONAL COMPOSITES WITH CHAOTICALLY ORIENTED GLASS FIBERS AND DISPERSED ADDITIVES OF RUBBER, ALUMINA, GRAPHITE AND BARITE


如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅或者付费存取

详细

The paper solves the problem of constructing a model and carrying out numerical calculations of the values of the ultimate strength indicators for uniaxial compression of polymeric frictional composites. Epoxyphenol-based composites reinforced with short E-glass fibers randomly oriented in the space of the material and dispersed additives of rubber, alumina, graphite and barite are considered. In the simulation original method for predicting the ultimate strength characteristics of matrix composites is used, according to which a compressive load applied to the composite in a certain direction becomes destructive when the internal stress in the polymer matrix begins to exceed its ultimate strength. This method is based on the generalized singular approximation of random field theory, the concept of the stress concentration operator (tensor of the fourth rank), which connects the local (internal) values of the stress tensor with the average (external) stresses over the material, and information on the strength properties of the matrix. The dependences of the values of the ultimate strength indicators under uniaxial compression of polymeric frictional composites on variations in the volume concentrations of fillers – E-glass fibers, dispersed inclusions of rubber and mineral powder, consisting of alumina, graphite and barite in equal volume fractions – have been investigated. As a result of the carried out model calculations, it was found that an increase in the volumetric content of rubber inclusions leads to a weakening of the strength indicators of model composites, which in this case change according to a law close to linear. It is shown that an increase in the concentration of other fillers (both glass fibers and inclusions of mineral powder) leads to a significant improvement in the ultimate strength characteristics of polymeric frictional composite materials, while the nature of the dependences is monotonic.

作者简介

V. Kolesnikov

Rostov State Transport University

Rostov-on-Don, Russian Federation

V. Bardushkin

National Research University of Electronic Technology

Moscow, Zelenograd, Russian Federation

I. Lavrov

National Research University of Electronic Technology

Moscow, Zelenograd, Russian Federation

A. Sychev

Federal Research Centre the Southern Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences

Email: alekc_sap@mail.ru
Rostov-on-Don, Russian Federation

A. Sychev

Rostov State Transport University

Rostov-on-Don, Russian Federation

V. Yakovlev

National Research University of Electronic Technology; Institute of Nanotechnology Microelectronics of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Zelenograd, Russian Federation; Moscow, Russian Federation

参考

  1. Плескачевский Ю.М., Сергиенко В.П. 2005. Фрикционные материалы с полимерной матрицей: перспективы исследований, достигнутый уровень, рынок. Наука и инновации. 5: 46–53.
  2. 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
  3. Sergienko V.P., Bukharov S.N. 2015. Noise and vibration in friction systems. Springer: 251 p.
  4. Мышкин Н.К., Сергиенко В.П., Бухаров С.Н., Мясникова Н.А. 2017. Влияние наноразмерных наполнителей на виброакустические характеристики фрикционных композитов. Вестник РГУПС. 1(65): 30–35.
  5. Бардушкин В.В., Сычев А.П., Карташов Д.А. 2019. Моделирование эффективных упругих характеристик и параметров анизотропии фрикционных полимерных композитов, армированных ориентированными волокнами. Полимерные материалы и технологии. 5(3): 42–47. doi: 10.32864/polymmattech-2019-5-3-42-48
  6. Бардушкин В.В., Сычев А.П., Сычев А.А. 2020. Концентрация напряжений во фрикционных полимерных композитах, армированных ориентированными волокнами. Сборка в машиностроении, приборостроении. 21(5): 223–229. doi: 10.36652/0202-3350-2020-21-5-223-229
  7. Колесников В.И., Бардушкин В.В., Яковлев В.Б., Сычев А.П., Кириллов Д.А., Сорокин А.И. 2014. О методе прогнозирования предельных прочностных характеристик матричных композитов, основанном на использовании оператора концентрации напряжений. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 1: 45–51.
  8. Лапицкий В.А., Крицук А.А. 1986. Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков. Киев, Наукова думка: 92 с.
  9. Шермергор Т.Д. 1977. Теория упругости микронеоднородных сред. М., Наука: 399 с.
  10. Физические величины: справочник. 1991. М., Энергоатомиздат: 1232 с.
  11. 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.
  12. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород. 1975. М., Недра: 279 с.
  13. Гутников С.И., Лазоряк Б.И., Селезнев А.Н. 2010. Стеклянные волокна. М., изд-во МГУ: 53 с.
  14. 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
  15. Паньков А.А. 2008. Методы самосогласования механики композитов. Пермь, изд-во Пермского государственного технического университета: 253 с.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Издательство «Наука», 2021

##common.cookie##