ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРУГОГО ПОВЕДЕНИЯ СИНТАКТОВЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПОЛЫХ СТЕКЛЯННЫХ МИКРОСФЕР ПРИ РАСТЯЖЕНИИ

Аннотация

С помощью универсального программного комплекса Solid Works на примере кубической модели композита на основе полых стеклянных микросфер проведено численное моделирование упругого поведения синтактового материала при одноосном растяжении. Выбранная расчетная модель представляет собой полую тонкостенную стеклянную сферу, помещенную в полимерную (эпоксидную) матрицу кубической формы. Расчет модели проводился методом конечных элементов в упругой постановке с граничными условиями, определенными используемой универсальной программной системой 3D- моделирования комплекса Solid Works. Проведенные расчеты позволили определить продольные и поперечные упругие деформации для модели синтактового композита с различным содержанием исходных компонентов, а затем рассчитать величину модуля упругости и коэффициента Пуассона при растяжении для этих материалов.

Экспериментальная проверка проведенных расчетов проводилась на образцах синтактовых композитов на основе эпоксидного связующего и полых стеклянных микросфер марки МС-ВП А9 2 гр. Методом ситования из исходных микросфер была выделена размерная группа микросфер диаметром от  50 до 70 мкм. Средний диаметр этих микросфер составлял около 59 мкм. На основе отобранных таким образом микросфер были изготовлены образцы  эпоксидных композитов с различным объемным содержанием компонентов (30, 40 и 50%) и замерены их фактические упругие характеристики при растяжении. Результаты экспериментов по определению упругих характеристик синтактовых композитов хорошо коррелируются с расчетами, особенно для композитов с коэффициентом наполнения полыми микросферами 0,45–0,5.