Кинетико-вероятностный подход к прогнозированию прочности зернистых эластомерных композитов 

О.К. Гаришин, Л.А. Комар  (Пермь)

На основе теоретических исследований напряженного состояния вокруг двух жестких сферических включений в упругой несжимаемой матрице установлены зависимости математического ожидания разрывного усилия от физико-механических характеристик связующего, размеров частиц и расстояния между ними, скорости приложения внешней нагрузки [1]. В результате предложен новый кинетико-вероятностный критерий возникновения локального микроповреждения в композитной структуре в виде межфазных отслоений. Он основан на совместном использовании термофлуктуационного и статистического подходов к появлению микроповреждений в структурно-неоднородных средах, что позволило учесть влияние скорости нагружения и размеров дисперсной фазы на макропрочность композита.

Композит моделировали как систему из последовательно соединенных пакетов, содержащих наборы из произвольно ориентированных стержневых элементов с реальными распределениями жесткостных и прочностных характеристик, которые получали, численно синтезируя случайные пространственные структуры из жестких сфер и производя их физическую дискретизацию [2]. Каждый стержень соответствовал континуальному элементу в виде двух жестких частиц и мягкой матричной прослойки между ними. Такой подход позволил значительно снизить объемы вычислений и, в то же время, с достаточной полнотой учесть структуру композита, которая в случае высоких наполнений является определяющим фактором в формировании его макросвойств.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Департамента промышленности и науки администрации Пермской области (грант № 01-01-96486).

 

1. Комар Л.А., Гаришин О.К., Свистков А.Л.  Моделирование процессов возникновения микроповреждений в зернистых эластомерных композитах с учетом размеров частиц наполнителя и скорости нагружения // Механика композиционных материалов и конструкций.  2002Т. 8, № 3. C. 358–364.

2. Гаришин О.К., Комар Л.А.  Масштабный эффект прочности в дисперсно наполненных полимерных композитах // XIII Симпозиум "Проблемы шин и резинокордных композитов": Труды.  Москва, 2002. Т.1  С. 92–98.