Сотрудниками лаборатории механики полимерных композиционных материалов (ЛМПКМ) проведено численное моделирование электропроводящих композитов. При прохождении через них электрического тока, происходит выделение тепла (согласно закону Джоуля-Ленца) и формирование неоднородных температурных полей. Это, в свою очередь, вызывает появление деформаций и напряжений в композитах. В работе решается последовательность несвязанных краевых задач: электропроводности, теплопроводности, термоупругости.

Показано, что даже если компоненты композита не обладают пьезоэффектом, то вследствие нагрева при протекании электрического тока в неоднородном материале с различными теплофизическими свойствами фаз возникают поля перемещений, деформаций и напряжений (рис.1).

Предложенная методика позволяет вычислить численные значения напряжений в композите при протекании через него электрического тока, сделать количественные оценки (рис. 2) и, при использовании соответствующего критерия прочности, оценить, насколько напряженное состояние композита близко к предельному (разрушению).

Работа выполнена д.ф.-м.н. Люкшиным П. А., д.т.н. Люкшиным Б. А., д.т.н. Паниным С. В., к.ф.-м.н. Бочкарёвой С. А. в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0010. Результаты исследования опубликованы в журнале: Mechanics of Solids (IF: 0,549 (2021); Q4 в категории JCR; Q3 в категории SJR.

Источник: Институт физики прочности и материаловедения СО РАН.