Сотрудниками лаборатории механики полимерных композиционных материалов Института физики прочности и материаловедения СО РАН исследовано усталостное поведение композитов на основе полиэфиримида, наполненных короткими углеродными волокнами длиной 200 мкм, в условиях приложения циклических нагрузок.

Содержание наполнителя составляло 10, 20 и 30 мас.%, а максимальное напряжение в цикле составляло 55, 65 и 75 МПа. Была разработана модифицированная модель усталости, основанная на полученных экспериментальных результатах и уравнении Баскина. Новизна результатов связана с разработкой модели, описывающей взаимосвязь структуры и свойств, которая учитывает, как максимальное напряжение в цикле, так и содержание углеродного волокна в композитах.

Кроме того, был предложен «алгоритм» проектирования таких композитов в соответствии с критерием длительного срока службы. Подход к определению взаимосвязей между составом, структурой и свойствами ПКМ, описанный в этом исследовании, может быть применён для дальнейшего расширения модели и повышения её универсальности при использовании других термопластичных матриц и наполнителей. Результаты данного исследования могут быть применены при проектировании композитов для конструкционных применений с заданными усталостными свойствами.

Работа выполнена д.т.н. Паниным С.В. и Богдановым А.А. в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0010.

Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers (Q1 в категории JCR: Polymer Science).

Источник: ИФПМ СО РАН.