Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
![](/pic/nikiforov.jpg)
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-6-1198-1204
УДК 539.378:677.494
Метод моделирования вязкоупругих свойств ориентированных полимерных материалов с помощью многобарьерной теории
Читать статью полностью
![](/images/pdf.png)
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Головина В.В., Рымкевич П.П. Метод моделирования вязкоупругих свойств ориентированных полимерных материалов с помощью многобарьерной теории // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23, № 6. С. 1198–1204. doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-6-1198-1204
Аннотация
Введение. Представлены результаты моделирования процессов деформирования одноосно ориентированных полимерных материалов. Приведено описание двухбарьерной модели, согласно которой макромолекулы полимера могут находиться в трех устойчивых состояниях. Получено определяющее уравнение ориентированного полимерного материала. Приведено решение полученного уравнения для случая режима деформирования с постоянным уровнем нагрузки. Метод. На основании теории энергетических барьеров в результате преобразования уравнений баланса чисел заполнения устойчивых состояний получено определяющее уравнение полимерного материала. Уравнение представляет собой дифференциальное уравнение второго порядка по времени. Для процесса деформирования с постоянным уровнем нагрузки определяющее уравнение принимает вид линейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами. Для рассматриваемого случая приведено общее решение определяющего уравнения с помощью задачи Коши. Анализ и преобразование общего решения уравнения привели к зависимостям, определяющим деформацию ориентированного полимерного материала для процессов ползучести и восстановления. Основные результаты. Использование двухбарьерной модели с тремя устойчивыми состояниями макромолекул позволило получить определяющее уравнение, которое является дифференциальным уравнением второго порядка по времени. В качестве примера рассмотрено применение определяющего уравнения к режиму деформирования с постоянным уровнем нагрузки и получено его общее решение. Введена универсальная функция, с помощью которой можно рассчитать деформацию полимерного материала в режиме ползучести и восстановления. Путем совмещения теоретической кривой с экспериментальными кривыми ползучести нити из полиэтилентерефталата показана применимость рассмотренного метода моделирования. Обсуждение. Полученное определяющее уравнение дает возможность описывать и прогнозировать как статические, так и динамические режимы деформирования. Показана применимость полученной модели к статическому режиму деформирования. Замечено, что решение полученного определяющего уравнения в определенных случаях приводит к колебательному режиму релаксации.
Ключевые слова: теория энергетических барьеров, двухбарьерная модель, энергетическая диаграмма, высокоэластическая деформация, определяющее уравнение, ориентированные полимерные материалы
Список литературы
Список литературы
- Каргин В.А., Слонимский Г.Л. Краткие очерки по физико-химии полимеров. М.: Химия, 1967. 232 с.
- Марихин В.А., Мясникова Л.П. Надмолекулярная структура полимеров Л.: Химия, 1977. 240 с.
- Джейл Ф.К. Полимерные монокристаллы:пер. с англ. Л.: Химия, 1968. 552 с.
- Слонимский Г.Л.,Павлов В.И. К вопросу о влиянии типа и размера элементов надмолекулярной структуры полимера на его механические свойства // Высокомолекулярные соединения. 1965. Т. 7. № 7. С. 1279–1282.
- Вундерлих Б. Физика макромолекул. Т. 1. Кристаллическая структура, морфология, дефекты:пер.с англ. М.: Мир, 1976. 624 с.
- Структура волокон: пер. с англ. / под ред. Д.В.С. Херла, Р.Х. Петерса. М.: Химия, 1969. 400 с.
- Перепелкин К.Е. Структура и свойства волокон. М.: Химия, 1985. 208 с.
- Аскадский А.А. Деформация полимеров. М.: Химия, 1973. 448 с.
- Бугаков И.И. Ползучесть полимерных материалов. М.: Наука, 1973. 288 с.
- Сталевич А.М.Деформирование ориентированных полимеров. СПб.: СПбГУТД, 2002. 250 с.
- Макаров А.Г. Прогнозирование деформационных процессов в полимерных материалах: монография. СПб.: СПбГУТД, 2002. 220 с.
- Сталевич А.М., Гинзбург Б.М. Об одном из надмолекулярных механизмов нелинейной вязкоупругости ориентированных полимеров // Журнал технической физики. 2004. Т. 74. № 11. С. 58–62.
- Demidov A.V., Makarov A.G., Stalevich A.M. Study of the elastic, viscoelastic, and plastic characteristics of chemical fibres // Fibre Chemistry. 2007. V. 39. N 6. P. 492–496. https://doi.org/10.1007/s10692-007-0108-6
- Rymkevich P.P., Romanova A.A., Golovina V.V., Makarov A.G. The energy barriers model for the physical description of the viscoelasticity of synthetic polymers: application to the uniaxial orientational drawing of polyamide films // Journal of Macromolecular Science. Part B: Physics. 2013. V. 52. N 12. P. 1829–1847. https://doi.org/10.1080/00222348.2013.808906
- Rymkevich P.P., Gorshkov A.S., Makarov A.G., Romanova A.A. Main constitutive equation of the viscoelastic behavior of unixially co-oriented polymers // Fibre Chemistry. 2014. V. 46. N 1. P. 28–32. https://doi.org/10.1007/s10692-014-9555-z
- 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. СПбГУТД, 2018. 299 с.
- Головина В.В., Шахова Е.А., Рымкевич П.П. Уравнение состояния полимерных нитей // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 20. № 6. С. 877–882. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2020-20-6-877-882