Кинетико-статистическое моделирование роста поврежденности композитов с твердым зернистым наполнителем и эластомерным связующим

• Автор: Комар, Людмила Андреевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 113 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Масштабные эффекты прочности
1.2. Математические модели, описывающие свойства наполненных резин
1.3. Выводы
2. АНАЛИЗ С ТЕРМОФЛУКТУАЦИОННЫХ ПОЗИЦИЙ УСЛОВИЙ ПОЯВЛЕНИЯ АДГЕЗИОННЫХ И КОГЕЗИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ОКОЛО ЕДИНИЧНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ
2.1. Вероятностная оценка условий появления адгезионных и когезионных повреждений в системе эластомер - наполнитель
2.2. Моделирование условий появления повреждений около одной частицы наполнителя
2.3. Области локализации адгезионных и когезионных повреждений в эласто-мерной матрице, наполненной жесткими включениями
2.4. Выводы
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РОСТА 0Т-СЛОЕННОСТИ И ФОРМИРОВАНИЯ КЛАСТЕРОВ ПОВРЕЖДЕННО-СТИ В НАПОЛНЕННЫХ ЭЛАСТОМЕРАХ
3.1. Исходные посылки для построения математической модели
3.2. Расчет вероятности появления нового отслоения в ансамбле включений .
3.3. Статистические характеристики скорости роста поврежденности
3.4. Статистические характеристики процесса накопления отслоений матрицы от включений
3.5. Моделирование масштабного эффекта в кинетике накопления отслоений .
3.6. Проблема кластерообразоваыия
3.7. Вероятность появления кластера поврежденности в материале
3.8. Выводы
4. СТРУКТУРНО-ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РОСТА ПОВРЕЖДЕННОСТИ НАПОЛНЕННЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ
4.1. Структурные элементы имитационной механической системы
4.2. Влияние вида нелинейности на разрывные напряжения
4.3. Анализ влияния прочности скрепления матрицы с поверхностью наполнителя на деформа,тивные свойства механической системы
■1.4. Влияние скорости изменения внешней нагрузки на, поведение механической системы

4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Полимерные материалы находят в промышленности все более широкое применение. К ним относятся резины, пенопласты, ударопрочные пластики, полиэтилены и др. Наряду с высокими потребительскими качествами, они, как правило, имеют низкую себестоимость. Однако, многие вопросы, касающиеся исследования их механических свойств до сих пор остаются открытыми.
В частности, создание новых резиновых изделий с улучшенными механическими, технологическими и даже экологическими свойствами представляет большой практический интерес для шинной промышленности. Известно, что качество резин зависит не только от качества эластомерной матрицы, но и от свойств наполнителей. При этом прочностные свойства эластомерного материала после наполнения мелкодисперсным наполнителем могут повыситься в десятки раз. Наиболее ярко это явление проявляется при усилении эластомерного материала черной сажей. Более того, установлено: чем мельче наполнитель, тем прочность наполненного эластомера выше. Это явление обычно называют масштабным фактором и, в основном, определяется микропроцессами деформирования и разрушения, происходящими вокруг включений. Природа его до конца не изучена.
Актуальным для понимания и практического использования при разработке новых материалов является анализ механизма упрочнения наполненных эластомеров в зависимости от размера частиц наполнителя, скоростей нагружения и изучение влияния активного и инертного наполнителя на механические свойства композита. Исследованию этих вопросов посвящена данная работа.
Научная новизна. Впервые для описания основных закономерностей разрушен ия в наполненных эластомерных материалах использован вероятностный пространственно-временной подход. Смысл этого

Таблица
Условия появления повреждений в системе матрица включение
Повреждение адгезионного типа
R, мкм 100 300 600 1
5 0,49 0,28 0,17 0,
М(сгсо),пеор, МПа 1,28 0,76 0,55 0,
М(а00)эксп, МПа 1,29 0,77 0,54 0,
Повреждение когезионного типа
R. мкм 100 300 1200 2
5 0,74 0,26 0,07 0,
М(а00)тсор, МПа 2,14 1,25 0,94 0,
М ( <7оо)экс”, МПа 2,22 1,35 0,95 0,
(Тсо (вызывающих появления повреждения в системе) от величины d 0,

- л + 73 '
Линейная связь получилась только для условия адгезионного разрушения. Однако нелинейная зависимость для условия когезионного разрушения в системе тоже хорошо согласуется с экспериментальными данными.
В таблице 1 приведены результаты счета в сравнении с экспериментальными данными /95/. Теоретические значения обозначены величиной М(сг0О)те0р, экспериментальные данные — величиной М(а00)эксп. При сравнении этих величин можно увидеть, что разрушающие нагрузки значительно выше у образцов с маленькими включениями, чем у образцов с большими. Теоретическая ширина разброса данных