Preview

Вектор науки Тольяттинского государственного университета

Расширенный поиск

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТЕКЛО-, УГЛЕПЛАСТИКОВ И МАТЕРИАЛОВ, СФОРМИРОВАННЫХ НА ОСНОВЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПО ТЕХНОЛОГИЯМ 3DP И FDM

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-2-26-33

Полный текст:

Аннотация

Композиционные материалы широко используются в воздушных и наземных транспортных системах, хотя и имеют существенный недостаток, заключающийся в значительной анизотропии физико-механических характеристик и малой прочности, особенно при изгибе, сложном деформированном состоянии и в условиях динамических знакопеременных нагрузок. Применение электрофизического и, в частности, СВЧ модифицирования структуры изделий из таких материалов позволяет существенно повысить прочностные характеристики. В связи с сопровождающими воздействие СВЧ электромагнитного поля термическими эффектами для оптимизации технологических режимов модифицирования важно изучить теплофизические характеристики материалов сложного состава и неоднородной структуры для прогнозирования возможных последствий СВЧ воздействия. Авторами выполнены исследования кинетики нагрева, коэффициентов температуро- и теплопроводности образцов, изготовленных из стекло- и углепластика, армированного углеволокном материала с квазиизотропной структурой, аддитивных материалов – пластика ABS и композита на основе порошка Zp130, пропитанного цианокрилатом Z-BondTM90. Изучен нагрев образцов из пластика ABS с дополнительной топологической композитной структурой на основе углеродного волокна. Установлено существенное (до 8 раз) различие теплофизических параметров аддитивных пластиков ABS и композиционных материалов. В то же время прессованные стекло- и углепластики имеют в 4–6 раз меньшую температуропроводность, чем композит из порошка Zp130. Отвержденные композиты с квазиизотропной структурой имеют на порядок и более высокие значения коэффициентов температуро- и теплопроводности, что, по-видимому, связано со значительно большей плотностью структуры. Изложенное подтверждает необходимость при разработке конструкций армированных изделий из аддитивных материалов с топологической структурой и технологий их модифицирования осуществлять подбор компонентов не только по критерию повышения прочности, но и корреляции теплофизических параметров.

Об авторах

И. В. Злобина
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Россия

Злобина Ирина Владимировна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Техническая механика и детали машин»

410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77



Н. В. Бекренев
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Россия

Бекренев Николай Валерьевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Техническая механика и детали машин»

410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77



С. П. Павлов
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Россия

Павлов Сергей Петрович, доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры «Математика и моделирование»

410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77



Список литературы

1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1. С. 3–33.

2. Каблов Е.Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники // Вестник Российской академии наук. 2012. Т. 82. № 6. С. 520–530.

3. Павлов С.П., Крысько В.А. Оптимизация формы термоупругих тел. Саратов: Изд-во СГТУ, 2000. 160 с.

4. Павлов С.П., Жигалов М.В., Балабуха Т.С. Оптимальное армирование стержней в задачах кручения // Проблемы прочности элементов конструкций под действием нагрузок и рабочих сред: межвуз. науч. сб. Саратов: Изд-во СГТУ, 2009. С. 151–157.

5. Павлов С.П., Пальков Р.С. Влияние свойств межфазового слоя на эффективные механические характеристики нано композитов // Деформация и разрушение материалов и наноматериалов (DFMN-2013): материалы V междунар. конф. М., 2013. С. 554–556.

6. Ahmad A.A., Abdalla M.M., Gurdal Z. Optimal Design of Tow-Placed Pressurized Fuselage Panels for Maximum Failure Load with Bucking Considerations // Journal of Aircraft. 2010. Vol. 47. № 3. P. 775–782.

7. Nomura T., Dede E.M., Matsumori T., Kawamoto A. Simultaneous Optimization of Topology and Orientation of Anisotropic Material using Isoparametric Projection Method // 11th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization. Sydney, 2015. P. 728–733.

8. Bourell D.L., Beaman J.J.Jr., Leu M.C., Rosen D.W. A Brief History of Additive Manufacturing and the 2009 Roadmap for Additive Manufacturing: Looking Back and Looking Ahead // RapidTech 2009: U.S.-Turkey Workshop on Rapid Technologies. Erfurt, 2009. P. 5–11.

9. Ehrenberg R. The 3-D Printing Revolution: Dreams Made Real One Layer at a Time // Science News. 2013. March 9. P. 20–25.

10. Идрисов Г.И., Кузьмина А.С., Рожкова Е.С., Санатов Д.В., Султанов Д.К. Новая технологическая революция: вызовы и возможности для России: экспертно-аналитический доклад. М.: Центр стратегических разработок, 2017. 136 с.

11. Панин В.Е., Егорушкин В.Е., Панин А.В. Физическая мезомеханика деформируемого твердого тела как многоуровневой системы. I. Физические основы многоуровневого подхода // Физическая мезомеханика. 2006. Т. 9. № 3. С. 9–22.

12. Архангельский Ю.С. Справочная книга по СВЧэлектротермии. Саратов: Научная книга, 2011. 560 с.

13. Estel L., Lebaudy Ph., Ledoux A., Bonnet C., Delmotte M. Microwave assisted blow molding of polyethyleneterephthalate (PET) bottles // Proceedings of the Fourth World Congress on Microwave and Radio Frequency Applications. Austin, 2004. Р. 33–34.

14. Ибаев М.О., Студенцов В.Н., Черемухина И.В. Совершенствование технологии полимерной арматуры из реактопластов с применением постоянного электрического поля // Дизайн. Материалы. Технология. 2012. № 5. С. 132–134.

15. Коломейцев В.А., Кузьмин Ю.А., Никуйко Д.Н., Семенов А.Э. Экспериментальные исследования уровня неравномерности нагрева диэлектрических материалов и поглощенной мощности в СВЧ устройствах резонаторного типа // Электромагнитные волны и электронные системы. 2013. Т. 18. № 12. С. 25–31.

16. Zlobina I.V., Bekrenev N.V. The influence of electromagnatic field microwave on physical and mechanical characteristics of CFRP (carbon fiber reinforced polymer) structural // Solid State Phenomena. 2016. Vol. 870. P. 101–106.

17. Zlobina I.V., Bekrenev N.V., Muldasheva G.K. Increasing of the endurance of polymeric construction materials with the multilevel hierarchical structure in the microwave electromagnetic field // AIP Conference Proceedings. 2016. Vol. 1783. P. 020236.

18. Злобина И.В., Бекренев Н.В. Исследование микроструктуры конструкционных слоистых углепластиков, модифицированных путем электрофизических воздействий // Вестник РГАТУ. 2017. № 1. С. 236– 242.

19. Злобина И.В., Бекренев Н.В. Исследование изгибной прочности объектов 3D печати из диэлектрических материалов, модифицированных в СВЧ электромагнитном поле // Динамика систем, механизмов и машин. 2016. Т. 1. № 1. С. 308–312.

20. Фалилеев А.Д. Практическая реализация метода Паркера для определения температуропроводности // Современные техника и технологии: сб. XVIII междунар. научно-практ. конф. В 3 т. Т. 3. Томск, 2012. С. 137–138.

21. Вавилов В.П., Торгунаков В.Г., Нестерук Д.А., Маринетти С., Бизон П., Гринцато Э. Определение теплофизических характеристик материалов методом термографии // Известия Томского политехнического университета. 2006. Т. 309. № 2. С. 130–134.


Для цитирования:


Злобина И.В., Бекренев Н.В., Павлов С.П. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТЕКЛО-, УГЛЕПЛАСТИКОВ И МАТЕРИАЛОВ, СФОРМИРОВАННЫХ НА ОСНОВЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПО ТЕХНОЛОГИЯМ 3DP И FDM. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2018;(2):26-33. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-2-26-33

For citation:


Zlobina I.V., Bekrenev N.V., Pavlov S.P. THE STUDY OF THERMAL CHARACTERISTICS OF GLASS-, CARBON FIBER MATERIALS AND MATERIALS PRODUCED BASING ON THE ADDITIVE TECHNOLOGIES USING 3DP AND FDM TECHNOLOGIES. Science Vector of Togliatti State University. 2018;(2):26-33. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-2-26-33

Просмотров: 32


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)