Влияние структурных параметров на макроповедение и характер разрушения плоских прямоугольных образцов

27.08.2015

В приведенных ниже результатах численного исследования механических свойств композита эти свойства представлены в форме кривых растяжения образцов.
Очевидно, что расчетные кривые не должны зависеть от размера конечных элементов. Для подтверждения этого предположения были вычислены кривые растяжения образца с одинаковыми входными характеристиками (φ = 0,3; Em = 1,0; (еа)max = 0,5; поперечник частиц d = 50 мкм ), но с разной степенью дробления на конечные элементы 11x37, 17x55, 24x79, где первое число обозначает количество элементов в поперечном сечении, а второе — количество элементов но длине образца. Число частиц, приходящихся на один элемент, при этом изменялось от 49 до 196. Вычисленные кривые (рис. 6) удовлетворительно воспроизводятся, что свидетельствует об инвариантности результатов расчета относительно способа разбиения объема образца нa конечные элементы.
Влияние структурных параметров на макроповедение и характер разрушения плоских прямоугольных образцов

Влияние концентрации наполнителя на кривые растяжения

Исследование влияния концентрации наполнителя на характер кривых растяжения образцов проводилось при исходных данных (Em = 3,0M Pa] (eel)b = 3,0, d = 36 мкм), которые допускали сравнение с опытными кривыми, опубликованными ранее. Расчет производился для ф = 0, 1; 0, 2 и 0,3 при (еa)max = 0,25. Результаты расчета приведены па рис. 7, а, для сравнения даны опытные кривые (рис. 7, б). Сходство расчетных результатов и опытных данных несомненно.
Влияние структурных параметров на макроповедение и характер разрушения плоских прямоугольных образцов

Из расчетных кривых следует, что разрывные деформации композита примерно в 3 раза меньше таковых эластомерной матрицы, а его разрывные усилия в 5 раз меньше соответствующей величины для матрицы.
Влияние размера частиц на кривые растяжения

Уменьшение размера частиц при неизменной объемной концентрации наполнителя повышает микроскопическую однородность материала, что, как показывают опыты, приводит к возрастанию прочности и деформативности материала. В целях исследования возможностей предлагаемых моделей для описания указанных механических особенностей композита были выполнены расчеты влияния размера частиц на кривые растяжения при φ = 0,3 для условий, близких к условиям. Нa рис. 8, а приведены расчетные кривые, 8, б — опытные кривые. Цифрами около кривых указаны размеры частиц наполнителя (мкм). Близость характера зависимостей очевидна.