НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o335.pdf (635.15Кб)

УДК 539.3

1 Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

В технике находят широкое применение композиты, дисперсно упрочненные включениями из высокопрочных и высокомодульных материалов. Роль таких включений могут выполнять и наноструктурные элементы. Возможность применение подобных композитов в теплонапряженных конструкциях, подверженных интенсивным механическим и тепловым воздействиям, существенным образом зависит от комплекса термомеханических характеристик, в том числе от значений модулей упругости и температурного коэффициента линейного расширения. Существуют различные подходы к построению математических моделей, позволяющих получить расчетные зависимости для оценки упругих характеристик композитов. Менее детально исследована связь термоупругих свойств матрицы и включений композита с его температурным коэффициентом линейного расширения. При этом недостаточно внимания уделяется оценке степени достоверности и возможной погрешности получаемых зависимостей.
Использование в данной работе двойственной вариационной формулировки задачи термоупругости в неоднородном твердом теле, моделирующем свойства и структуру композита с дисперсными включениями, дает возможность построить двусторонние границы возможных значений объемного модуля упругости, модуля сдвига и температурного коэффициента линейного расширения такого композита. Эти границы позволяют оценить наибольшую возможную погрешность, если в качестве термоупругих характеристик композита принять полусуммы граничных значений указанных параметров. Реализация такого подхода к установлению возможных погрешностей, возникающих при использовании тех или иных расчетных зависимостей, овышает надежность прогноза термоупругих характеристик применительно к существующим и перспективным композитам.

1. Применение композиционных материалов: пер. с англ. / ред. Б. Нотон. М.: Машиностроение, 1978. 511 с . [Engineering applications of composites / ed. by B.R. Noton. New York: Academic Press, 1974. 538 p .]
2. Калинчев В.А., Ягодников Д.А. Технология производства ракетных двигателей твердого топлива. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 688 с.
3. Комков М.А., Тарасов В.А. Технология намотки композитных конструкций ракет и средств поражения. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 432 с.
4. Шермергор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. М.: Наука, 1977. 400 с.
5. Механика композиционных материалов: пер. с англ. / ред. Дж. Сендецки . М.: Мир, 1978. 564 с . [Mechanics of composite materials / ed. by G.P. Sendeckyj. New York: Academic Press, 1974. 520 p.]
6. Кристенсен Р. Введение в механику композитов: пер. с англ. М.: Мир, 1982. 336с . [Cristensen R.M. Mechanics of composite materials . New York: Wiley-Interscience publication, 1979. 348 p.]
7. Ванин Г.А. Микромеханика композиционных материалов. Киев: Наукова думка, 1985. 302 с.
8. Головин Н.Н., Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Оценка эффективных упругих характеристик материалов, модифицированных фуллереном // Композиты и наноструктуры. 2011. № 4. С. 21-31.
9. Лурье С.А., Миронов Ю.М., Нелюб В.А., Бородулин А.С., Чуднов И.В., Буянов И.А., Соляев Ю.О. Моделирование зависимостей физико-механических характеристик от параметров микро- и наноструктуры полимерных композиционных материалов // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 6. С. 37-60. DOI: 10.7463/0612.0431339
10. Lehmann B., Schlarb A.K., Friedrich K., Zhang M.Q., Rong M.Z. Modelling of Mechanical Properties of Nanoparticle-Filled Polyethylene // International Journal of Polymeric Materials. 2008. Vol. 57, no. 1. P. 81-100. DOI: 10.1080/00914030701337232
11. Ivanisenko Y., Darbandi A., Dasgupta S., Kruk R., Hahn H. Bulk Nanostructured Materials: Non-Mechanical Synthesis // Advanced Engineering Materials. 2010. Vol. 12, no. 8. P. 666-676. DOI: 10.1002/adem.201000131
12. Лурье С.А., Соляев Ю.О. Модифицированный метод Эшелби в задаче определения эффективных свойств со сферическими микро- и нановключениями // Вестник ПГТУ. Механика. 2010. № 1. С. 80-90.
13. Зайцев А.В., Фукалов А.А. Эффективные модули объемного сжатия дисперсно-упрочненных композитов со сплошными и полыми анизотропными сферическими включениями // Вестник ПГТУ. Механика. 2010. № 4. С. 46-54.
14. Prüger S., Mehlhorn L., Mühlich U., Kuna M. Study of Reinforcing Mechanisms in TRIP-Matrix Composites under Compressive Loading by Means of Micromechanical Simulations // Advanced Engineering Materials. 2013. Vol. 15, no. 7. P. 542-549. DOI : 10.1002/adem.201200323
15. Соколов И.И., Долматовский М.Г. Сферопластики // Полимерные материалы. 2005. № 9. С. 20-21.
16. Соколов И.И., Долматовский М.Г., Деев И.С., Стеценко В.Я. Влияние физико-механических характеристик полых стеклянных микросфер на свойства сферопластиков // Пластические массы. 2005. № 7. С. 16-18.
17. Weise J., Salk N., Jehring U., Baumeister J., Lehmhus D., Bayoumi M.A. Influence of Powder Size on Production Parameters and Properties of Syntactic Invar Foams Produced by Means of Metal Powder Injection Moulding // Advanced Engineering Materials. 2013. Vol. 15, no. 3. P. 118-122. DOI: 10.1002/adem.201200129
18. Cunha S., Aguiar J.B., Ferreira V.M., Tadeu A. Influence of the Type of Phase Change Materials Microcapsules on the Properties of Lime-Gypsum Thermal Mortars // Advanced Engineering Materials. 2014. Vol. 16, no. 4. P. 433-441. DOI: 10.1002/adem.201300278
19. Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Эффективный коэффициент теплопроводности композита с шаровыми включениями // Тепловые процессы в технике. 2012. № 10. С. 470-474.
20. Димитриенко Ю.И., Сборщиков С.В., Еголева Е.С., Матвеева А.А. Моделирование термоупругих характеристик композитов на основе алюмо-хромофосфатных связующих // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. № 11. С. 497-518. DOI: 10.7463/1113.0623564
21. Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Особенности математического моделирования технических устройств // Математическое моделирование и численные методы. 2014. № 1. C. 5-17.
22. Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Математические модели механики и электродинамики сплошной среды. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 512 с.
23. Вишняков Я.Д., Бабарэко А.А., Владимиров С.А., Эгиз И.В. Теория образования текстур в металлах и сплавах / отв. ред. Н.В. Агеев. М.: Наука, 1979. 344 с.
24. Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Сравнительный анализ оценок модулей упругости композита. Изотропные шаровые включения // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2014. № 5. С. 53-69.
25. Головин Н.Н., Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Смесевые модели механики композитов. Ч. 1. Термомеханика и термоупругость многокомпонентной смеси // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2009. № 3. С. 36-49.
26. Зарубин В.С., Станкевич И.В. Расчет теплонапряженных конструкций. М.: Машиностроение, 2005. 352 с .
27. Hashin Z., Shtrikman S. A variational approach to the theory of the elastic behaviour of multiphase materials // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1963. Vol. 11, no. 2. P. 127-140. DOI: 10.1016/0022-5096(63)90060-7