Способы моделирования микроструктуры наполненных полимеров
Введение
Создание конструкционных материалов с заданными эксплуатационными свойствами является ключевой проблемой большинства отраслей промышленности. Ракетно-космическая техника (РКТ) не являются исключением. Развитие данной материалоемкой отрасли связано с постоянным поиском и разработкой новых высокопрочных, эрозионно и теплостойких конструкционных материалов для корпусов и теплозащитных покрытий, высокоэнергетических композиционных материалов для топливных элементов двигательных установок. Широко используется наполненные полимерные композиты (НПК), структура которых состоит из нано- и микроразмерных частиц наполнителя скрепленных с высокодеформативной полимерной матрицей, выполненной из пластифицированных каучуков.Для изделий ракетно-космического направления особый интерес представляют композиты, у которых модуль упругости наполнителя в 104÷105 раз превышает модуль полимерной матрицы.
Содержание
Введение..……………………………………………………………………………5
1.Обзор общепринятых способов моделирования микроструктуры наполненных полимеров………………………………………………………………………..…6
2. Освоение способов генерации различных геометрических моделей микроструктуры НП………………………………………………………………..10
3.Верификационная задача Кирша………………………………………...………15
3. Реализация неупорядоченных (случайных) структур при заданной степени наполнения полимерной матрицы………………………………………...………12
5.Импорт полученных геометрических моделей в программный комплекс FreeCAD с конвертацией в универсальный формат IGS…………………...........15
6.Построение в программном комплексе Ansys качественной конечно-элементной модели выбранного варианта микроструктуры……………………12
7.Расчёт и визуализация полей напряженно-деформированного состояния (НДС) при действии растягивающей силовой нагрузки. Анализ неоднородности распределения параметров НДС……………………………...13
Список использованных источников
1. Компьютерное конструирование наполненных полимерных композиций (Б.А. Люкшин, С.В. Панин, С.А. Бочкарева, П.А.Люкшин) 2007г.
2. Наполненные полимерные композиции (Б.А.Люкшин) 2014г.
3. https://bigenc.ru/chemistry/text/2248552
Наполненные полимеры (НП) — это полимерные композиционные материалы, получаемые сочетанием полимеров с твёрдыми, жидкими или газообразными веществами или материалами (наполнителями), которые распределяются в непрерывной среде (матрице) полимера с образованием системы с выраженной границей раздела – межфазным слоем. Наполнение осуществляется для получения материалов с ценным комплексом эксплуатационных свойств, улучшения их технологических свойств и облегчения переработки, удешевления материалов.Свойства НП Определяются свойствами полимерной матрицы и наполнителя, их количественным соотношением, характером взаимного распределения и взаимодействия на границе раздела. Наибольшее разнообразие свойств материалов удаётся получить при использовании твёрдых наполнителей различной природы, формы частиц и их размера. По типу наполнителя различают дисперсно-наполненные, армированные волокнами, армированные плёнками, бумагой или тканями слоистые НП. Наполнение осуществляется на стадии получения полимера или различными приёмами смешения с полимерами, находящимися в порошкообразной форме, в расплаве или в растворе.