Speaker
Description
Расширение области использования адгезионных соединений является перспективным направлением создания композиционных материалов, сотовых и слоистых силовых конструкций, сочетающих высокую прочность и малый вес. Способность противостоять внешним нагрузкам для них во многом определяется уровнем реологических и предельных деформационных свойств. Для адекватного проектирования металлополимерных соединений и упрочненных наполнителями полимеров с использованием современных систем инженерного анализа необходимо иметь сведения о предельных механических свойствах структурных составляющих и их адгезионных соединений при напряженном состоянии, которое может быть реализовано в проектируемых элементах конструкций при эксплуатации или технологической обработки. В настоящее время отсутствуют устоявшиеся представления о влиянии напряженно - деформированного состояния на закономерности когезионного и адгезионного разрушения полимерной матрицы и адгезионных соединений в композитах, которые могли бы быть описаны в категориях механики деформируемого твердого тела. В докладе представлены подходы к решению этой проблемы развиваемые в ИМАШ УрО РАН, рассмотрены особенности проведения механических испытаний для оценки предельных состояний, достигаемых при разрушении по когезионным и адгезионным механизмам.
Описаны особенности использования методик проведения и обработки результатов комплекса механических испытаний на адгезионную прочность путем растяжения модифицированных образцов Аркана и поперечное сжатие склеенных цилиндрических «Brazil-nut-sandwich» образцов, которые описывают адгезионную прочность в условиях нагружения по схемам «растяжение + сдвиг» и «сжатие + сдвиг». Для учета особенностей разрушения слоистых металлополимерных соединений предложено проводить испытания многослойных образцов на трехточечный изгиб с одновременной видеофиксацией процесса деформирования образцов. Предложен критерий разрушения адгезионных соединений, основанный на рассмотрении предельного состояния выделенного микрообъема, содержащего границу соединения материалов. Для оценки влияния напряженного состояния на предельное состояние по механизму когезионного разрушения разработан оригинальный комплекс механических испытаний на растяжение и сжатие образцов специальной формы, которые позволяют проводить испытания в широком диапазоне изменения значений показателей жесткости напряженного состояния и Лоде-Надаи. Для моделирования поведения композитов используется многоуровневый иерархический подход, позволяющий учитывать особенности строения и деформационных свойств структурных составляющих композитов. По результатам проведенных испытаний строятся диаграммы предельной плотности энергии деформации, которые могут быть использованы для проектной оценки ресурса адгезионной и когезионной прочности металлополимерных адгезионных соединений и дисперсно-упрочненных полимерных композитов.
Основные приведенные результаты исследований были получены при выполнении грантов РНФ 19-19-00571 и 24-29-00528.
