Моделирование композиционных материалов на основе нитевидных кристаллов алмазов

• Автор: Логинова, Мария Борисовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Калуга
• Количество страниц: 131 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УГЛЕРОДНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ В КАЧЕСТВЕ ОСНОВЫ ДЛЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Общие положения и замечания

1.2. Результаты теоретических исследований

1.3. Результаты экспериментальных исследований

1.4. Заключительные замечания

ГЛАВА 2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ АЛМАЗА

2.1. Методические особенности получения нитевидных кристаллов алмаза
2.1. Математические основы, методика и результаты измерения механических свойств нитевидных кристаллов
ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ПОЛИИМИДОВ, АРМИРОВАННЫХ НИТЕВИДНЫМИ КРИСТАЛЛАМИ АЛМАЗА
3.1. Предварительные замечания
3.2. Математическая модель
3.3. Эффективный модуль упругости композиционных материалов
по Фойгту
3.4. Эффективный модуль упругости композиционных материалов
по Рейссу
3.5. Полученные результаты и их обсуждение

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЯ ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИИ НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ АЛМАЗА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Модель и методические особенности моделирования
4.1.1. Общие замечания
4.1.2. Нейро-кластерный метод моделирования
4.2. Полученные результаты и их обсуждение
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Композиционные материалы широко применяются в различных производственных сферах. Современные технологии предъявляют высокие требования к свойствам и характеристикам конструкционных материалов, что обуславливает необходимость совершенствования известных и разработку новых композиционных материалов. В Калужском филиале МГТУ им. Н.Э. Баумана, под руководством д.т.н., профессора И.В. Федосеева, была разработана новая технология [112, 113] получения нитевидных кристаллов алмаза (НКА). Уникальные физико-химические свойства алмаза хорошо известны. С учетом относительно невысокой себестоимости возможного промышленного получения НКА, их применение в качестве армирующего материала представляется очень перспективным.
В классических моделях расчета механических характеристик композиционных материалов с неизбежностью принимается целый ряд предположений, которые в значительной мере отдаляют исследуемые вопросы от реальных ситуаций. В связи с этим, адекватное прогнозирование физических характеристик композиционных материалов требует проведения компьютерного моделирования соответствующих процессов.
Настоящая работа посвящена разработке моделей и методов исследования характеристик композиционных материалов и анализу влияния функционализации НКА на характеристики связывания их поверхности с полимерной матрицей.
Целями диссертационной работы являлись:
- построение физических моделей и методик моделирования процессов взаимодействия полимерной матрицы со свободной и функционализированной поверхностью НКА;

Strain applied on tltc composite Рис. 1.19. Пиковые значения спектрограмм Рамана, полученные в условиях квазистатической деформации поликарбоната, армированного с функционализированными (м) и не функционализированными (•) МУНТ [46]
Как правило, непосредственное определение механических характеристик композиционных материалов, проводится на основе анализа зависимостей напряжение-деформация, получаемых при различных условиях нагружения. На рис. 1.20 приведены результаты исследования для композиционного материала с полипропиленовой матрицей, при различных значениях концентрации МУНТ [48]. Полученные результаты показали, что увеличение концентрации МУНТ от 0 до 0,3% приводит почти к двукратному увеличению уровня напряжения течения, при этом, как тангенс угла наклона в зависимостях напряжения от деформации при дальнейшем деформировании, так и величина предела прочности увеличиваются незначительно. Дальнейшее увеличение концентрации МУНТ до значения 0,6% приводит теперь уже к четырёхкратному повышению уровня напряжения течения, к существенному увеличению тангенса угла наклона в зависимости напряжение-деформация на участке неупругого