Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (Кафедра строительных конструкций, профессор)
Саранск, Республика Мордовия, Россия
Саранск, Республика Мордовия, Россия
Саранск, Республика Мордовия, Россия
Саранск, Республика Мордовия, Россия
Саранск, Республика Мордовия, Россия
УДК 620.17 Испытания механических свойств материалов. Механические испытания
работе на примере двух видов полимерных композитов, значительно различающихся климатической стойкостью, проанализирована кинетика накопления повреждений при экспонировании в условиях умеренно-континентального климата. Сущность предложенной методики заключается в анализе изменения индекса фрактальности, определяемого с помощью метода наименьшего покрытия по кривым деформирования при растяжении, фиксируемым с высокой частотой снятия показаний (0,01 сек.). Числовые значения индексов фрактальности определялись из анализа предшествующего временного участка, соответствующего 16 (24) экспериментальным точкам, т.е. 0,16 сек. Уровни «критических» состояний соответствовали минимальным значениям индексов фрактальности, ранжированных для исследуемых кривых деформирования от начала нагружения до уровня достижения образцами максимальных растягивающих напряжений. Натурное климатическое старение исследуемых полимеров проводилось в течение одного календарного года. Фиксация изменения упруго-прочностных характеристик образцов проводилась че-рез 45, 90, 180, 270 и 360 суток. На основе проведенного исследования выявлены существенные различия в кинетике накопления повреждений эпоксидных полимеров под действием растягивающих напряжений, в том числе в зависимости от вида эпоксидной смолы и отвердителя, а также длительности натурного экспонирования. Установлено, что для климатически нестойких составов уже после 180 суток климатического воздействия наблюдается группирование «критических» точек в ансамбли, близкие по времени, уровню напряжений и относительных удлинений при растяжении. Для климатически стойких полимеров, напротив, наблюдается более равномерное распределение «критических» точек по кривым деформирования, что, очевидно, позволяет им успешно перераспределять возникающие перенапряжения на работоспособные структурные элементы и, как следствие, воспринимать значительно большие уровни растягивающих нагрузок и относительных деформаций.
эпоксидные полимеры, кривые деформации, накопление повреждений, фрактальный анализ, метод минимального покрытия
1. Селяев В.П., Низина Т.А., Балыков А.С., Низин Д.Р., Балбалин А.В. Фрактальный анализ кривых деформирования дисперсно-армированных мелкозернистых бетонов при сжатии. Вестн. Пермского нац. исслед. политехн. ун-та. Механика. 2016. №1. С. 129-146. DOI:https://doi.org/10.15593/perm.mech/2016.1.09.
2. Nizina T.A., Balykov A.S., Nizin D.R., Korovkin D.I. Using fractal analysis methods in studying mechanisms of deformation and destruction of nano-modified cement concretes. Int. J. Nanotechn. 2019. 16 (6/7/9/10). P. 484-495. DOI:https://doi.org/10.1504/IJNT. 2019. 106620.
3. Nizina T.A., Selyaev V.P., Nizin D.R., Balykov A.S., Korovkin D.I., Kanaeva N.S. Application of fractal analysis methods in the study of deformation mechanisms and compo-site building materials fracture. IOP Conf. Series: Mat. Sci. Eng. 2018. V 456 (1): 012058. DOIhttps://doi.org/10.1088/1757-899X/456/1/012058.
4. Nizina T.A., Nizin D.R., Kanaeva N.S., Kuznetsov N.M., Artamonov D.A. Applying the Fractal Anaysis Methods for the Study of the Mechanisms of Deformation and Destruction of Polymeric Material Samples Affected by Tensile Stresses. Key Eng. Mat. 2019. N 799. P. 217-223. DOI:https://doi.org/10.4028/www.scientific.net /KEM.799.217.
5. Низина Т.А., Селяев В.П., Низин Д.Р., Канаева Н.С. Количественный анализ кинетики накопления повреждений в структуре полимерных материалов при растяжении. Стр-во и реконструкция. 2020. №2. С. 77-89. DOI:https://doi.org/10.33979/2073-7416-2020-88-2-77-89.
6. Аскадский А.А., Матвеев Ю. И. Химическое строение и физические свойства полимеров. М.: Химия. 1983. 248 с
7. Стухляк П.Д., Букетов А.В., Панин С.В., Марущак П.О., Мороз К.М., Полтаранин М.А., Вухерер Т., Корниенко Л.А., Люкшин Б.А. Структурные уровни разрушения эпоксидных композитных материалов при ударном нагружении. Физ. мезомеханика. 2014. Т. 17. № 2. С. 65-83.
8. Клюшниченко А.Б., Панин С.В., Старцев О.В. Исследование деформации и разрушения на мезо- и макромасштабном уровнях армированных пластиков при статическом и циклическом растяжении. Физ. мезомеха-ника. 2002. Т. 5. № 3. С. 101-116.
9. Иванова В.С., Баланкин А.С., Бунин И.Ж., Оксогоев А.А. Синергетика и фракталы в материаловедении. М.: Наука. 1994. 384 с. 10. Зайцев Ю.В. Моделирование деформации и прочности бетона методами механики разрушения. М.: Стройиз-дат. 1982. 196 с.
10. Селяев В.П., Куприяшкина Л.И., Неверов В.А., Селяев П.В. Фрактальные модели разрушения бетона. Регион. архитектура и стр-во. 2015. № 1. С. 11-22.
11. Селяев В.П., Безрукова Е.С., Кечуткина Е.Л., Селяев В.В. Статистическая модель дискретно-непрерывного (квантового) механизма разрушения фрактальной структуры цементных композитов. Долговечность строительных материалов, изделий и конструкций: мат. Всерос. науч.-техн. конф., посвящ. 75-летию акад. РААСН, д-ра техн. наук, проф. Селяева В.П. (3-5 дек. 2019 г.). Саранск: Изд-во Мордов. ун-та. 2019. С. 308-317.
12. Травуш В.И., Селяев В.П., Селяев П.В., Кечуткина Е.Л. О возможном квантовом характере деформации и разрушения композитов. Пром. и граждан. стр-во. 2016. № 9. С. 94-100.
13. Низина Т.А., Селяев В.П., Низин Д.Р., Артамонов Д.А., Канаева Н.С. Фрактальный анализ кривых деформирования эпоксидных полимеров при растяжении. Полимеры в стр-ве. 2019. № 1 (7). С. 48-57.
14. Dubovikov M.M., Starchenko N.S. Variation index and its applications to analysis of fractal structures. Sci. Alm. Gor-don. 2003. N 1. P. 1-30.
15. Dubovikov M.M., Starchenko N.S., Dubovikov M.S. Dimension of the minimal cover and fractal analysis of time series. Phys. A. 2004. N 339. P. 591-608. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.physa.2004.03.025.
16. Zaitsev Yu.V. Modelling of deformation and strength of the concrete by methods fracture mechanics. Moscow: Stroyizdat.1982. 196 p. (in Russian).
