Effective elastic characteristics of polymeric composites based on binders with high content of epoxy groups, reinforced by chaotically oriented glass fibers and dispersed polytetrafluoroethylene additives

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The aim of the work was to build a model and predict the effective elastic characteristics of polymer antifriction composites (tensor elastic moduli, Young’s modulus and Poisson’s ratio). Tribocomposites formed on the basis of epoxy binders with a high content of epoxy groups (EPAF, UP-610, EHD), filled with randomly located short fibers of E-glass and finely dispersed particles of polytetrafluoroethylene were studied. The basis of the proposed predicting method was the generalized singular approximation of random field’s theory used for solving the system of stochastic differential equations of equilibrium of an elastic medium. The effective elastic characteristics of the model tribomaterials were calculated using the self-consistency method. The analysis of the values of the tensor components of effective elastic moduli depending on the composition, microstructure and volume content of fillers made it possible to establish that the studied tribocomposites are characterized by effective elastic properties close to isotropic. This made it possible to carry out a numerical evaluation of the values of Young’s modulus and Poisson’s ratio, reflecting the influence of changes in the volume contents of the components of the studied polymer antifriction composites. Numerical calculations in model tribocomposites allowed to establish that an increase in the volume fraction of polytetrafluoroethylene particles at a fixed concentration ofE-glass fibers leads to a slight decrease in the values of Young’s modulus, and this relationship is approximately linear. In addition, an increase in the concentration of E-glass fibers at a fixed volume content of polytetrafluoroethylene particles leads to a significant increase in the values ofYoung’s modulus according to a nonlinear law. Numerical calculations in the studied tribomaterials also showed that an increase in the volume fraction of any filler fraction is accompanied by a decrease in the values ofPoisson’s ratio, and this relationship is approximately linear.

About the authors

Vladimir Ivanovich Kolesnikov

Federal state budgetary educational institution of higher education "Rostov State Transport University"

Russian Federation, 344038, Rostov-on-Don, Rostov Rifle Regiment of the People's Militia square, 2

Vladimir Valentinovich Bardushkin

National Research University of Electronic Technology

Russian Federation, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokina square, building 1

Igor Viktorovich Lavrov

National Research University of Electronic Technology

Russian Federation, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokina square, building 1

Alexander Pavlovich Sychev

Federal state budgetary educational institution of higher education "Rostov State Transport University"

Russian Federation, 344038, Rostov-on-Don, Rostov Rifle Regiment of the People's Militia square, 2

Alexey Aleksandrovich Sychev

Federal state budgetary educational institution of higher education "Rostov State Transport University"

Russian Federation, 344038, Rostov-on-Don, Rostov Rifle Regiment of the People's Militia square, 2

Victor Borisovich Yakovlev

National Research University of Electronic Technology

Russian Federation, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokina square, building 1

References

  1. Чичинадзе А.В., Матвеевский Р.М., Браун Э.Д. 1986. Материалы в триботехнике и в нестационарных процессах. М., Наука: 240 с.
  2. Машков Ю.К., Овчар З.Н., Байбарацкая М.Ю., Мамаев О.А. 2004. Полимерные композиционные материалы в триботехнике. М., Недра: 262 с.
  3. Михайлин Ю.А. 2013. Волокнистые полимерные композиционные материалы в технике. СПб., Научные основы и технологии: 720 с.
  4. Yildiz Zeyrek В., Aydogan В., Dilekcan Е., Ozturk F. 2022. Review of thermoplastic composites in aerospace industry. International Journal on Engineering Technologies and Informatics. 3(1): l-6.doi: 10.51626/ijeti.2022.03.00031
  5. Кривогуз Ю.М., Коваль B.H., Дубровский B.B. 2023. Полимерные композиты на основе термопластов, армированные длинными волокнами различной природы: получение, свойства, применение (обзор). Полимерные материалы и технологии. 9(3): 6-28. doi: 10.32864/polymmattech-2023-9-3-6-28
  6. Колесников И.В. 2012. Упругие характеристики трехкомпонентных антифрикционных композитов с ориентированными неизометричными включениями. Известия Петер-бургскогоуниверситетапутейсообщения. 3(32): 150-157.
  7. Колесников В.И., Бардушкин В.В., Лапицкий А.В., Сычев А.П., Сычев А.А., Яковлев В.Б. 2011. Локальные физико-механические характеристики антифрикционных композитов для тяжелонагруженных узлов трения. Трение и смазкавмашинах имеханизмах. 10: 3-7.
  8. Шилько С.В., Дробыш Т.В., Сазанков А.П. 2022. Особенности механических свойств при сжатии конструкционно-антифрикционных тканых композитов для высоконагруженных узлов трения. В кн.: ПОЛИКОМТРИБ-2022: Тезисы докладов международной научно-технической конференции {Гомель, Беларусь, 28-30 июня 2022 г.). Гомель, ИММС НАНБеларуси: 110.
  9. Лапицкий В.А., Крицук А.А. 1986. Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков. Киев, Наукова думка: 92 с.
  10. Лапицкий А.В. 2010. Эпоксидные полимерные матрицы для высокопрочных и теплостойких композитов. Клеи. Герметики. Технологии. 2: 12-15.
  11. Чурсова Л.В., Панина Н.Н., Гребенева Т.А., КутергинаИ.Ю. 2020. Эпоксидные смолы, отвердители, модификаторы и связующие на их основе. СПб., Профессия: 576 с.
  12. Бардушкин В.В., Сычев А.П., Яковлев В.Б., Лапицкий А.В. 2015. Прогнозирование эксплуатационных упругих свойств хаотически армированных полимерных композитов с антифрикционными дисперсными добавками. Вест-никмашиностроения. 10: 44-47.
  13. Шермергор Т.Д. 1977. Теория упругости микронеоднородных сред. М., Наука: 399 с.
  14. Сычев А.П., Лавров И.В., Бардушкин В.В. 2022. Физические и механические свойства неоднородных сред с вложенной микроструктурой {теория и моделирование). Ростов н/Д, изд-во ЮНЦ РАН: 320 с.
  15. Физические величины: справочник. 1991. М.,Энергоатомиз-дат: 1232 с.
  16. Гутников С.И., Лазоряк Б.И., Селезнев А.Н. 2010. Стеклянные волокна. М., изд-во МГУ: 53 с.
  17. Паньков А.А. 2008. Методы самосогласования механики композитов. Пермь, изд-во Пермского государственного технического университета: 253 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Издательство «Наука»