О ДЕФОРМАЦИОННОМ ПОВЕДЕНИИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Существует большой набор полимерных материалов и композитов на их основе российского и зарубежного производства, пригодных к использованию в качестве антифрикционных покрытий и прослоек в узлах конструкций, работающих в рамках контактного взаимодействия с трением [1]. Экспериментальное исследование свойств таких материалов и построение численных моделей их поведения в рамках механики контактного взаимодействия являются актуальными направлениями исследования.

В рамках работы выполнено междисциплинарное исследование деформационного поведения ряда современных антифрикционных полимерных материалов и композитов на их основе:

1. Серия натурных экспериментов по определению физико-механических, фрикционных и реологических свойств материалов с идентификацией модели их поведения.

2. Анализ влияния свойств современных антифрикционных полимерных материалов в рамках численных моделей экспериментов на стесненное и свободное сжатие цилиндрических образцов диаметром и высотой 20 мм плитами пресса.

3. Численное моделирование деформационного поведения исследуемых материалов в реальных конструкциях.

При численном моделировании напряженно-деформированного состояния тестовых задач и реальных конструкций было исследовано 6 полимеров и композитов на их основе (материалы 1-6). В качестве первого приближения, для описания модели поведения материалов выбрана деформационная теория упругопластичности (рис. 1).

Установлено, что наилучшими деформационными характеристиками обладает СВМПЭ наполненный углеродом (материал 1), но для построения и идентификации качественной модели его поведения нужны дополнительные экспериментальные исследования с различными историями длительного многоступенчатого нагружения; композиционные материалы на основе фторопласта 4 (материалы 4-5) обладают при стесненном и свободном сжатии более значимыми нелинейными и вязкоупругими эффектами, а также большей податливостью по сравнению с другими исследуемыми материалами, при дендритной форме частиц более заметны реологические эффекты.

 

Исследование выполнено за счет гранта РФФИ (№18-08-00903).

 

1. Адамов А.А., Каменских А.А., Носов Ю.О. Математическое моделирование поведения современных антифрикционных полимеров // Прикладная математика и вопросы управления. – 2019. – № 4. – С. 43-56.