Высокоэластичные композиционные материалы на основе углеграфитового волокна

Н.Е. Яханова  (Уфа)

Изучены упругие свойства композиционных материалов (КМ) на основе трикотажного переплетения из углеграфитового волокна, которое обладает высокой эластичностью, а изделия из него – способностью к быстрому восстановлению формы при снятии деформации. В модели предполагается, что существует нейтральная ось, такая, что каждый элемент нити, лежащий на этой оси не удлиняется, и не укорачивается, а только изгибается. Плоские сечения, перпендикулярные к нейтральной оси нити в начальном недеформированном состоянии и после изгиба остаются плоскими и перпендикулярными ей.

Эти условия соблюдаются, когда перемещения, деформации и напряжения имеют цилиндрическую симметрию. Тогда для вектора перемещения можно полагать

 = , =  = 0.

При этом из решения уравнения состояния материала при нагрузке следует, что относительная деформация имеет вид

=,

т.е. при малых радиусах петель основы КМ деформация растет как 1/r. Сделаны теоретические оценки упругого модуля композиционного материала, которые выше упругих модулей составляющих компонент. При динамической нагрузке КМ следует учесть внутреннее трение, которое возникает из-за скольжения нитей друг по другу. Феноменологическое описание эффектов трения можно проверить с учетом скоростей деформации w/∂t и путем введения коэффициента внутренней вязкости λ. Изучены различные варианты динамической нагрузки материала и проведено компьютерное моделирование деформации с учетом этого.