ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОДНОМЕРНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СТРУКТУР

Степашкина А.С., Шахова Е.А., Москалюк О.А., Чупринова О.В., Цобкалло Е.С. Прогнозирование механических свойств одномерных полимерных структур // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 20. № 6. С. 883-887. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-6-883-887

Предмет исследования. Представлена методика прогнозирования механических свойств полимерных материалов. Предложено уравнение для высокоэластичной части деформации в дифференциальном виде для одномерных полимерных структур, в котором установлено несущественное влияниепредшествующих механических воздействий на деформационные свойства материалов.Метод. Предложен рекуррентный метод решения предложенного дифференциального уравнения, не интегрируемого в квадратурах. Экспериментально исследованы диаграммы растяжения для волокон из высокоориентированных полимеров (полиамида и полиэтилентерефталата) в пяти режимах нагружения. Первый режим заключался в равномерном нагружении волокон до разрыва, в остальных случаях нагружение проводилось в три этапа: с выдержкой в контрольных точках, полном разгружении и последующем нагружении до разрыва. Основные результаты.Предложено и решено уравнение для высокоэластичной части деформации в дифференциальном виде. Представлены экспериментальные диаграммы растяжения одномерных полимерных образцов из полиамида и полиэтилентерефталата до разрывных значений при различных режимах нагружения. Установлено, что предшествующие на образцы механические воздействия не оказывают существенного влияния на деформационные свойства. Показано, что образцы из полиамида и полиэтилентерефталата практически не обладают памятью, таким образом, высокоэластичная часть деформации релаксирует в устойчивое состояние. Практическая значимость.Показано, что в равновесии, вне зависимости от способа деформирования, каждому уровню механического напряжения соответствует некоторое значение равновесной деформации, для фиксированной деформации существует фиксированное значение напряжения. Результаты моделирования позволяют прогнозировать поведение полимерных материалов при различных режимах эксплуатации.

1. Макаров А.Г., Переборова Н.В., Вагнер В.И., Рымкевич П.П., Горшков А.С. Основы доверительного прогнозирования релаксационных и деформационных процессов полимерных материалов текстильной и легкой промышленности // Известия высших учебных заведений. Технология легкой промышленности. 2013. Т. 22. № 4. С. 32–34.

2. Макаров А.Г., Переборова Н.В., Вагнер В.И., Рымкевич П.П., Горшков А.С. Основы спектрально-временного анализа релаксационных и деформационных свойств полимерных материалов текстильной и легкой промышленности // Известия высших учебных заведений. Технология легкой промышленности. 2014. Т. 23. № 1. С. 19–23.

3. Горшков А.С., Макаров А.Г., Романова А.А., Рымкевич П.П. Моделирование деформационных процессов ориентированных полимеров на основе описания кинетики надмолекулярных структур, разделенных энергетическими барьерами // Инженерно-строительный журнал. 2013. № 9(44). С. 75–83. doi: 10.5862/MCE.44.10

4. Рымкевич П.П., Макаров А.Г., Горшков А.С. Описание физических законов на основе нового метода усреднения физических величин // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. Серия 1: Естественные и технические науки. 2015. № 4. С. 3–7.

5. Romanova A.A., Stalevich A.M., Rymkevich P.P., Gorshkov A.S., Ginzburg B.M. A new phenomenon – amplitude-modulated free oscillations (beatings) in loaded, highly oriented fibers from semicrystalline polymers // Journal of Macromolecular Science. Part B: Physics. 2007. V. 46B. N 3. P. 467–474. doi: 10.1080/00222340701257703

6. Макаров А.Г. Математические методы анализа физико-механических свойств материалов лёгкой промышленности. СПб.: Изд-во СПГУТД, 2002. 248 с.

7. Макаров А.Г., Демидов А.В. Методы математического моделирования механических свойств полимеров. СПб.: Изд-во СПГУТД, 2009. 392 с.

8. Рымкевич П.П., Головина В.В., Макаров А.Г., Романова А.А., Шахова Е.А. Уравнение состояния материалов текстильной и легкой промышленности // Известия высших учебных заведений. Технология легкой промышленности. 2016. Т. 34. № 4. С. 30–33.

9. Рымкевич П.П. Разработка научных основ и методов прогнозирования термовязкоупругих свойств полимерных материалов текстильной и легкой промышленности: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. СПб., 2018. 299 с.

10. Степашкина А.С., Чупринова О.В., Шахова Е.А., Мишура Т.П. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020617478 «Прогнозирование механических свойств одномерных структур». Дата регистрации 08 июня 2020.

11. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. М.: Научный мир, 2007. 575 с.

12. Шур М.А. Высокомолекулярные соединения. М.: Высшая школа, 1981. 656 с.

13. Рымкевич П.П., Сталевич А.М. Кинетическая теория конформационных переходов в полимерах // Физико-химия полимеров: синтез, свойства и применение. 1999. № 5. С. 52–57.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License