В работе предложен метод расчета макроскопических свойств матричных композитов с нелинейно-вязкими компонентами. Отличительная особенность метода заключается в расчете коэффициентов концентрации средних скоростей деформаций ползучести через эффективные объемы осреднения фаз. Эффективные объемы осреднения фаз находятся из решения краевой задачи вязкого деформирования упрощенной структурной модели двухфазного композита. При этом учитывается предельный вариант условно пористого композита с нулевыми материальными константами включения. Получено хорошее соответствие результатов расчета с экспериментальными данными при описании течения расплавов полимерных смесей с высоковязкими включениями.

Предложен упрощенный метод расчета составных цилиндрических пружин с памятью формы. Рассмотрены процессы нагрузки, разгрузки, а также вопросы генерации реактивных усилий при их нагреве в области температур фазового перехода.

Исследовано влияние термостойких термопластов (полиэфиримида и полисульфона) на адгезию эпоксидной смолы ЭД-20, отвержденной диаминодифенилсульфоном, к волокнам, на её вязкость и смачивающую способность, а также на остаточные напряжения, возникающие на границе адгезив — твёрдое тело в процессе формирования соединений. Показано, что введение термопластов на 1,5…2 порядка увеличивает вязкость смолы при температуре отверждения (180°С), ухудшает её смачивающую способность, практически не влияет на изменение краевого угла смачивания в процессе отверждения, уменьшает остаточные напряжения и увеличивает адгезионную прочность в соединениях ЭД-20 с волокнами. Обсуждаются возможные механизмы наблюдаемого повышения прочности границы раздела.

Целью данного исследования является сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния и определение эффективных свойств ансамблей с различным размещением включений в эластомерных композитах. Получены зависимости эффективного модуля Юнга от концентрации наполнителя для правильных решеток, хаоса, сеток наполнителя, агрегатов частиц. Показано, что эффективный модуль Юнга для материалов с хаотическими структурами, с сетками наполнителя и агрегатами частиц расположен в интервале между правильным треугольным и правильным прямоугольным расположением включений. Для 52%-го наполнения отличие эффективного модуля для треугольных и прямоугольных решеток почти в два раза. Проведено сравнение расчетов для выбранных структур и представлен сравнительный анализ полученных результатов в виде диаграмм.

Предложена молекулярно-феноменологическая модель явления усиления. В основе модели лежит представление о наличии на поверхности частиц активного наполнителя тонкого слоя каучуковой матрицы, находящейся в псевдостеклообразном состоянии, которое по мере удаления от поверхности наполнителя переходит в высокоэластическое состояние. При деформировании композита наиболее натянутые макромолекулы не рвутся, а вытягиваются из псевдостеклообразного слоя по механизму, близкому к явлению вынужденной эластичности (хладотекучести). На основе модели получают естественное объяснение все эффекты, характеризующие явление усиления (повышение прочности вулканизата и относительного удлинения, повышение гистерезисных потерь, повышение жёсткости резины, эффекты Пейна и Патрикеева-Маллинза).

В настоящей работе, предлагается метод трех фаз для определения эффективных свойств композиционных материалов, армированных вискеризованными волокнами. Модель учитывает наличие вискеризованного межфазного слоя между волокном и матрицей. Приводится сравнение результатов расчета эффективных свойств таких композитов с результатами, полученными методами, предложенными другими авторами. Показано, что метод трех фаз позволяет уточнить оценки эффективных свойств композитов и является основой достаточно общей методики расчета эффективных характеристик композитов с вискеризованными и многослойными волокнами.

Предложена теория термоупругости тонких многослойных анизотропных композитных пластин, которая построена из уравнений общей трехмерной теории термоупругости путем введения асимптотических разложений по малому параметру, представляющему собой отношение толщины к характерной длине пластины, без введения каких-либо гипотез относительно характера распределения перемещений и напряжений по толщине. Сформулированы рекуррентные последовательности так называемых локальных задач и получены их решения в явном виде. Показано, что глобальная (осредненная по определенным правилам) задача теории термоупругости пластин в разработанной теории получается близкой к теории пластин Кирхгофа-Лява, но отличается от нее наличием третьего порядка производных от продольных перемещений пластины. Слагаемые с этими производными отличны от нуля только для пластин с несимметричным расположением слоев по толщине. Предложенный метод позволяет после нахождения перемещений срединной поверхности пластины и ее прогиба вычислить по аналитическим формулам все 6 компонент тензора напряжений, включая поперечные нормальные напряжения и напряжения межслойного сдвига. Приведены примеры решения задач об изгибе многослойной пластины равномерным давлением и неравномерным температурным полем. Сравнение аналитических решений для напряжений в пластине с конечно-элементным трехмерным решением, полученным с помощью комплекса ANSYS, показало, что для достижения точности решения, сопоставимой с точностью разработанного метода, необходимо использовать очень мелкие конечно-элементные сетки и достаточно мощные вычислительные средства.

Изучение механических свойств анизотропных эластомерных композитов, усиленных частицами технического углерода разных марок, показало существенное отличие в поведении образцов, как по прочностным характеристикам, так и по степени размягчения. Образцы крестообразной формы подвергались одноосному нагружению по двум взаимно перпендикулярным направлениям на четырехвекторном испытательном стенде Zwick. Анизотропия свойств ярче проявилась в образцах, имеющих больший гистерезис на первых циклах деформирования. Численное моделирование нагружаемого фрагмента малого объема наполненного эластомера показало, что значения полной энергии деформаций, накапливаемой при деформировании по разным осям, существенно отличаются друг от друга. Это различие было получено благодаря упругопластическому поведению межфазного слоя, в котором накопление остаточных деформаций протекает по-разному в разных направлениях нагружения.

Получено аналитическое решение начально-краевой задачи о динамическом напряженном состоянии клеевого соединения. Использована модель соединения Голанда и Рейсснера. Перемещения и скорости элементов соединения в начальный момент времени равны нулю, продольная нагрузка приложена мгновенно. На примере модельной задачи показано, что динамические напряжения в клеевом шве в несколько раз превышают статические напряжения.

Приведены экспериментальные данные, свидетельствующие о влиянии скорости уменьшения температуры на величину деформации, накапливаемой при полном прямом мартенситном превращении в образцах из никелида титана. Получено качественное описание этого эффекта в рамках модели реономного поведения сплавов с памятью формы. С помощью той же модели рассмотрено влияние скорости нагрева на эффект памяти формы.

Высокоскоростная фрагментация ударников при пробитии тонких дискретных преград (например, стальных сеток) может приводить к образованию запреградного облака осколков, состоящего из двух морфологически различимых частей. Облако осколков такого типа образует на пластине-свидетеле, расположенной на некотором расстоянии от пробиваемой дискретной преграды, основные группы кратеров двух типов. Первая соответствует струеобразным выбросам и имеет форму цепочек кратеров вытянутых вдоль линий, расходящихся от центра симметрии повреждений свидетеля, лежащего на лини выстрела. Вторая группа — это коллектив центрально-симметрично распределенных кратеров, тип распределения которых соответствует общему случаю повреждений свидетеля, имеющих место в случае стандартной схемы Уипла, в которой используется сплошная преграда. В ходе работы проведена серия высокоскоростных ударных экспериментов с алюминиевым сферическим ударником диаметром 6.35 мм и одиночными стальными сеточными преградами на скоростях удара лежащих в диапазоне 3.25-3.30 км/с. Диаметр проволок сетки изменялся в диапазоне от 0.6 мм до 1.2 мм. Расстояние между двумя ближайшими параллельными проволоками сетки было при этом постоянным и равным 2 мм. Было найдено, что общая кинетическая энергия всего облака осколков, вовлеченных в процесс кратерообразования на поверхности свидетеля, уменьшается с увеличением диаметра проволоки. С другой стороны, кинетическая энергия осколки, образующих цепочки линейно-распределённых кратеров остаётся постоянной и даже проявляет некоторую тенденцию к увеличению. Эксперимент показывает, что при данных условиях увеличение диаметра проволоки интенсифицирует механизм фрагментации, связанный с внедрением элементов дискретной преграды в материал ударника.