автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Разработка ... композиционных материалов с использованием эффекта дилатантного деформирования

ШСКОВСКЛЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛКЛДВШ ПРИБОГОСГРОИШЯ И ИНТОРМЛТШ!

На правач рукописи S¡ra. ti°

Грвдпепа Галина Юрьелна

рлсрлготкл ¿аш-кгругок кшпашгоошмх клтегсшюв о шзожоаума! гс-зшл долтлтш?о лкошироаипш

С'стлп5-»псия» г,У:).02.01 - ?Ъгериаговодошю а наташюстроеиьк

i

Л п ? о р <з 0 р лпсг-м-сцгш па сккясзть? yuoiicfs стенскм ■ юлдппата усшшчесинх наук

ICO!

Работа выполнена в Московской государственной академии ириборостроения и информатики.

Научные руководители: доктор химических наук, профессор

1

Крашенинников А.И., кандидат технических наук Денисов И.Е.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Зуев В.В.

кандидат технических наук, с.н.с. Лукьянов Ю.М.

Ведущее предприятие: Центральный научно - исследовательски институт химии и механики

Защита диссертации состоится в чао.

на заседании специализированного Сойета К 053.93.01 пр! Московской государственной академии приборостроения и информатики по адресу: 107846, Москва, ул. Стромынка, 20

&Ж

Автореферат разослан Л/_ 1994 г.

Ученый секретарь специализированного Совета

кандидат технических наук, доцент д&лъская А.П

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Одной из серьезных проблем л машиностроении является гашение (демпфирование) динамических, ударна нагрузок. Известно, что для этих целен конструируются и уготавливаются различные демпфирующие устройства: амортизато-5Ы, конструкции из различных материалов. Материаюведческое зешение проблем амортизации в машиностроении представляется ¡аиболее простым в реализации и более универсальным в возмож-1 остях. Требования к демпфирующим материалам многообразны, но < числу основных можно отнести следующие: они должны быть настолько прочными, чтобы сопротивляться ударам, в них должны 5ыть предусмотрены механизмы диссипации (поглощения) этих наг-эуэок, и они должны как можно дольше не уставать от этих уда-хзв.

Решение поставленной задачи предусматривает либо использование композитов, состоящих из носителей характерных звойств: прочности, пластичности (ВЯ8КОСТИ) и компромисной зязко-упругости: керамика, сталь, полимеры, резина и т.д., ли-5о использование известных материалов в многослойной защите, зочетая конструктивные особенности и физико-механические свойства слоев. Однако практическая реализация указанных нап-завлении в сильной степени сдерживается сложной технологией и цороговиэпой производства.

Тагом образом встает проблема создания конструкции, в которой оптимально сочетались бы достоинства конструктивных решений и преимущества "овых материалов с тем, чтобы максимально эблегчнть, упростить и удешевить демпфирующее ударные нагрузки устройство.

Названная проблема мажет быть решена за счет использования новых аффектов, с помощью которых возможно эффективное гашение ударной нагрузки 8а счет легкодоступного и дешевого сырья. Таким эффектом может стать дилатансия - явление изменения объема материала при его деформировании. Зтот эффект позволяет во-первых, делокавизовать точечное приложение нагрузки на возможно большую площадь с последующим распространением ее на весь объем конструкции и , во-вторых, совместить в единой конструкции функционирование всех основных механизмов диссипа-

ц!ш и преобразования механической энергии.

Полного анализа механизмов диссипационных процессов, происходят« при скоростном внедрении в такой материал не известно. Необходимость такого анализа диктуется прежде всего требованием устранения основного недостатка, свойственного существующим защитным конструкциям - их большого веса и объема. Облегчение конструкции сделает практически приемлемым использование таких материалов и реализации их главных преимуществ: простоты изготовления и доступности материала, высокой надел-кости и универсальности. Таким оОразом, становится очевидно1 задача оптимизации по основным физико-мехашгческим и геометри-чессклм параметрам такой дисперсной системы путем анализа механизмов диссипации с последующим разумным их использование! при разработке.

Совокупность рассмотренных выше положении определяет теоретическую и практическую актуальность диссертационной работы, направленную на разработку полимерных композиционных материалов с высокой демпфирующей способностью с использованием эффекта дилатантного деформирования.

Связь диссертационной работы с планами отраслей науки у народного хозяйства. Работа выполнена в соответствии с инова-ционной научно-технической программой Госкомобразования "Энерго- и ресурсосберегающее технологии, повышение ко и с; тру кто ро-ко-технологических показателей и качества промышленной продукции народного хозяйства Российской Федерации " (ЭНКП - 2000).

Гуель и основные задачи исследования. Цель диссертационно»' работы состояла в разработке демпфирующих ксмпзицинных изтсрн-алов (КМ) и конструкций на их основе с учетом проявления в них эффекта ды атаксии. Для дост1эг.ения поставленной цели реиались следующие задачи:

- разработка математической модели деформирования дшатанткой системы, позволяющей оцените роль физико-механических, структурно-геометрических параметров наполнителя и вязкости матрицы, а также изучить общую картину разрушения структуры материала при ударе,

- разработка установки для динамических испита;ши КМ,

- выявление условий развития дилатантного процесса к составляющих демпфирующего эффекта дилатактиых КМ.

Научная новизна. На основе метода частиц разработана ма-ематическая модель динамического деформирования дилатантных М при действии ударных нагрузок, реализованная в виде прог-аммы для расчетов на ЭВМ. В результате проведения комплексно-о исследования, включающего результаты "машинного" зкспери-ента и хороио согласующиеся с ними данные лабораторных экспе-]шентов, изучены механизма демпфирования ударной нагрузки и пределены главные составляющие демпфирующего эффекта в дила-антных КМ. Установлены зависимости аффекта демпфирования от войств композиционных материалов: дисперсности, структуры аспололения наполнителя в матрице, физико-механических и гео-этрических свойств наполнителя и матрицы.

Практическая ценность. Предложен более деиевый способ азработки КМ. Определены свойства компонентов К).), позволяющие егулировать их демпфирующую способность. Разработана ориги-альная установка для квазистатических испытаний КМ, позволяю-дя определить демпфирующую пообность К),! по величине импульса, оглвтдемого материалом за цикл нагружение - разгрузка. Разра-отаны деипфнрукцне материалы и рассмотрена возможность их эф-9!'.т:!В1Юго использования в слоистых защитных преградах.

Апробация работы. Основные теоретические положения и ре-удьтаты диссертационной работы были доложены и получили поло-ительн.ю оценку на:

Международной научно-технически конференции "Методы н рздства оцешет п повышения наделнооти приборов, устройств и нотой" в г. Пензе, в 1982 г. Ьыстаий научно-техшгческлг. дост^.енкй '.'.сагсвского института ркборостроэшгя т> 1092 г., 19^3 г.

Научных се!.{!ШЕр2х ¡сафедры "Физнко-х!йЛ!чес;ссго материаловеде-ия" в Московском институте приборостроения в 1991, .92,.93г.г. Научном семинаре клфедри- "Математичесгаго моделирования в кономшсо и технике" в Московском институте приборостроения в 993 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опуб-иковано V печатных работ.

Объем работы. Диссертация излолена на 153 страницах меаи-описного текста; состоит из введения, пяти глав, общего зак-ючения, выводов и списка литературы, включающего 134 наимено-ания, содер-тат 9 таблиц, 37 рисунков.

Выносятся на защиту:

- Методический подход при разработке демпфирующих КМ, заключающийся в комплексном исследовании математической модели и физических свойств КМ.

- Обнаруженный механизм дилатантного упрочнения КМ и роль составляющих этого процесса на эффект демпфирования нагрузки.

- Закономерности диссипации ударной нагрузки в КМ от свойств компонентов материала.

Содержание_работы

Во введении обоснована актуальность теш диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, раскрыты научная новизна и практическая значимость проведенного исследования .

В литературном обзоре, которому посвящены 1 и 2 главы диссертации, обосновывается правильность выбранной цели исследования, которая базируется на разработке демпфирующих КМ, обладающих дила:знтными свойствами.

В первой главе проведен анализ материаловедческих принципов, лежащих в основе создания демпфирующих полимерных композиционных материалов. Рассмотрены основные механизмы диссипации энергии в материалах и конструкциях при динамическом нагружении. На основе анализа общих подходов в создании ПКМ с высокой демпфирующей способностью по отношению к сильным ударным воздействиям выявлены основные закономерности, которыми руководствуются разработчики при создании защитных конструкций. В большинстве случаев это эмпирический подбор необходимых компонентов материала, обладающих необходимыми свойствами.' Ввиду многфакторности процесса наиболее эффективно ■ в данном случае пользоваться методами математического моделирования. Анализ существуют^ моделей показал,' что вопроси диссипации энергии и динамики деформирования представлены в основном объектами сплошных сред, где наблюдаетя функционирование одного, двух механизмов диссипации энергии.

Основной проблемой при разработке защитных конструкций является использование дорогостоящего сырья, большой вес создаваемых конструкций. Данную проблему предлагаетя решить ва счет использования нового эффекта - дилатансии.

2 глава посвящена рассмотрению указанного явления - явления дилатансии. Впервые изменение объема группы частиц при

сдвиге, находящихся в контакте друг с другом, было изучено на примере песка, зерна, дроби и стеклянных шаров 0. Рейнольдсом и объяснялось постоянным изменением взаимного расположения частиц при деформации. Чередование двух процессов - разрыхление и уплотнение и вызывает попеременное увеличение и уменьшение объема упаковки.

Рассмотрены направления демпфирования динамических нагрузок в дилатантных материалах. Показано, что использование ди-латантных материалов позволяет делокализовать точечное высокоэнергетическое приложение нагрузки, распространяя ее на весь объем конструкции, а также обеспечивает диссипацию энергии одновременно по нескольким механизмам.

Кроме улучшенных защитных качеств дилатантный материал позволяет в 1,5-2 раза облегчить конструкцию и значительно удеиезить ва счет использования более доступных и дешевых материалов.

В главе 3 представлены объекты и методы исследования. В соответствии с целями и задачами исследования объекты КМ с дисперсным наполнителем. Для модельного эксперимента в роли наполнителя выступают сари с физико-механическими параметрами кварца, отали, латуни. Размер частиц шарообразной формы принимает значения: 0,05-Ю-3 м, 0,1-Ю-3 м, 0,2-10"э н, 0,3-10~3м. В проце се "машинного" эксперимента коэффициент трения, модуль упругости, прочность названных частиц варьировались, принимали реальные значения.

В физическом эксперименте дисперсную фазу представляет песок, стеклянные, латунные, стальные шарики, свинцовая дробь. Материал матрицы: эпоксидная смола; бутилкаучук, жидкие диви-нильные каучуки. Композиции готовили обычным механическим перемешиванием.

Для моделирования динамического деформирования дилатант-ной системы использовали метод частиц.

Разработана оригинальная установка для динамических испытаний КМ, позволяющая определить демпфирующую способность КМ по величине импульса, поглащаемого материалом за цикл нагрузка - разгрузка.

ТЕ „ЛЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТАНОВКИ: 1. Установка предназначена для проведения исследования композиционных материалов динамическим методом;

2. Диапазон изменяемых значений нагруаки О-БкИ с шагом 0,25кН;

3. Чукотки';ельность датчиков осевых усилий 0,1 кЛ;

4. Погрешность измерений не превышает 57..

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЧАСТИ УСТАНОВКИ. 1. Механическая конструкция, моделирукдцзя ударную нагрузку на материал.

Конструкция, моделирующая ударную нагрузку, является меха низмом с заданны).* диапазоном изменяемых усилий от 0 до 5 кН о шагои 0,25 кН.

8 качестве оценки демпфирующей способности полимерного композиционного материала с дисперсным наполнителем использовалась разность показаний для недемпфирующего материала (сталь 40) и исследуемого. Конструкция состоит из контейнера, обоймы и месдозы.

Обойма крепится на основании экспериментальной установки и является неподвижной частью конструкдеи. Контейнер с внутренним диаметроь. 40 мм, вставляется в обойму и в него засыпается исследуемый материал (промежуточный слой). Месдоэа, являющаяся подвижным элементом конструкции устанавливается между обоймой и контейнером в специальные пазы. На месдозе наклеиваются тензодатчикк изменяющие свои резисторные характеристики в зависимости от линейных размеров. При воздействии ударника (пуансона) через исследуемый материал передается усилие, которое деформирует месдозу, причем это усилие отлично от того, что испытывает материал, ввиду рассеивания энергии самим материалом. Изменение линейных размеров месдозы ведет к изменению линейных размеров наклеенных тензорезисторов, которые соедене-ны по полумостовой схеме в комплекте с компенсационными тензо-датчиками, раз мещенными на основании конструкции и служащими для того, чтобы не учитывать факторы окружающей среды ( температуру). Вторым полумостом является прибор с АЦП.

2. Прибор, представляющий собой совокупность тензометри-ческой станции (снятие характеристики материала), усилителя о заломи нающим устройством (так как воздействие на материал кратковре менное) и аналого-цифрового преобразователя (для сопряжения прибора с другими функциональными частями). Прибор предназначен для преобразования в цифровой код постоянных и ' быстроизменяющихся детерминированных или случай ных сигналов электрического тока с широким частотным спектром, записи кодов

- у -

в буферную память и последующей передачи их из буфера в ЭВМ.

Оценка демпфирующей способности осуществляется по следующие параметрам:

- по максимальному усилию деформирующему месдсэу С всегда меньше чем задаваемое усилие, ввиду рассеивания механической зноргии материалом ),

- по временному интервалу, в течении когсрзго усилие оказывает давление на месдоэу.

В главе 4 представлена модель динамического деформирования дилатантной системы, которая описывает нормальное проникание осесимметричного твердого тела пробойника в дисперсный материал представляющий собой ансамбль частиц шарообразной форш. Частицы считаются абсолютно упругими. Для описания мягкой части взаимодействия использовался потенциа7! типа Леннард-Дконса. Вид межчастичиого потенциала в процесса деформирования системы ие изменяется. Система рассматривается в отсутствии силы тяжести.

При проскальзывании частиц друг относительно друга, между ними возникает сила трения, пропорциональная нормальным реакциям частиц. При достижении контактных напряжений критической иеличини чаотшгч разрупг-этсл о образованием двух парообразных осколков. Осгалкн должны бить вписали в оригинал и иметь тот х.о сункарвий отлей и массу. Те; как в реальвости удовлетворить атому условию новозшаю, вводил.) физический ¡?® и геометрически; Яг радиусы вновь образованных частиц: Я®-!?®/^ Г?г-Кг/2. Л";! опксспия дг.цг.еш:л частиц пользуемся уравнениями Ньютона, представленное п вект~рноч виде:

II

Гц + ?!

' 1"

где р - плотность вещества частиц; Гц - сила, депегеующая со стороны 1-й частицы на о-а ; р! - внешние силы, действующее на 1-ю частицу. Имеется ввиду сила, действующая со стороны пробойника на частицу, сила действующая со стороны стенок цилиндра, сила, действующая со стороны материала вязкой матрицы.

Для приближения данной модели к реальной ситуации, рассматри-

(1) (2)

ван данную задачу в двумерной постановке, расчет сил Р^ и ведется для объемных частиц, ^ сила сопротивления движению пробойника рассчитывается по формуле: Р - I Pds, где Р - плотность силы (давление), б - площадь поверхности пробойника.

Учитывая большую размерность задачи подходящим методом для ее решения является метод Ньютона первого порядка, суть которого в тем, что значения переменных в точке находится по первой производной в 1к точке.

Особенность предложенной расчетной схемы состоит в максимальной ее приближенности к реальной ситуации. Здесь отсутствует всякая феноменология, что позволяет проверить ряд су-цествуювдх феноменологических допущений о связи напряжений и деформаций. Данная модель позволяет моделировать как динамику, .так и статику дисперсных систем.

Вычисляемые физические величины

Имея значения всех координат и скоростей во все моменты времени, можно рассчитывать самые различные характеристики системы. Приведем перечень реализованных выходных параметров системы:

1. Средние характеристики. Рассчитывались: среднее количество соседей каждой частицы, среднее по времени и по частицам расстояние между ближайшими соседями, среднее давление в рассматриваемых слоях.

2. Временные характеристики. Рассчитывались диссипация энергии в дисперсной системе ( полная, диссипация энергии на трение, диссипация гнергии на разрушение), ' давление на стенки и дно цилиндра, в котором находится исследуемый материал, число контактов в системе.

3. Функции распределения частиц по размерам, получаемые в результате разрушения при действии ударной нагрузки.

Ввиду многофакторности изучаемого процесса динамического деформирования КМ, осуществлена оптимизация тех алогического процесса наполнения полимеров с использованием методов математического планирования эксперимента и численных методов оптимизации.

Предложенная математическая модель позволила изучить во времени эволюцию деф<ррмирования и разрушения дисперсной фазы в процессе ударного нагружения (рис.1).

Получено распределение разрушенных частиц по размерам.

Рис.1

Эвсшоция деформаций и разрушений во времени в системе частиц дисперсной фазы КМ при внедрении сферического пробойника со скоростью 100 и/с ( Материал пробойника: сталь; материал частиц дисперсной фазы КМ: кварц).

Установлено, что закон распределения "осколков" соответствует вакону распределения по размерам исходной системе частиц нала; нителя (рис.2).

На основе анализа результатов "машинного" эксперимента установлены главные составляющие демпфирующего эффекта дилатант-иых ПКМ: делокализация приложенной ударной нагрузки, трение между частицами, вязкое течение частиц в матрице, разрушение частиц наполнителя, упругое деформирование дисперсной фазы.

Показано, что эффективность делокаливации нагрузки вави-сит от упаковки наполнителя в матрице (рис.3) и является максимальной п КМ с ионодисперсиой системой наполнителя.

Получены зависимости демпфирующей способности от упаковки частиц наполнителя в матрице (рис.4). Показано, что эффективность демпфирования выше при усилении дилагантных свойств системы частиц наполнителя. Проявление дилатантного эффекта оценивали по характеру распределения давлений на стенки цилиндра, ограничивающего исследуемый материал (рис.5).

Изучено влияние интенсивности нагруження на характер деформации и разрушения в системе частиц дисперсной фазы. Получены зависимости среднего числа соседей одной частицы при различных скоростях внедрения .

Рис.2 Распределение частиц дисперсной фазы К.Ч по размерам:

11.21,31 - исходное, 12.22,32 - полученное в результате разрушения при внедрении сферического пробойника со скоростью 100 м/с.

Материал пробойника: сталь материал частиц дисперсной ■фазы: кварц. Радиус пробойника 1?Пр - . где -радиус частиц дисперсной фазы.

100. сю со' ло "О

/

и

3 ь (Х1СГ5), о

ио.З Временные зависимости диссипации энергии сферического пробойника при внедрении со скорстью УПр - 100 м/с в КМ с различной упаковкой дисперсного наполнителя: 1 - гексагональная упаковка, 2 - кубическая упаковка, 3 - случайная упаковка, 4 - полидисперсная упаковка, (концентрация наполнителя 9 - 0,68 )

Схема эксперимента:

(*1СГ4).

240. 200. 160. 120. 80 40.

с.4 Распределение иаксимальних давлений по стенкам цилиндра для различных упаковок частиц дисперсной фазы по секторам согласно схеме эксперимента. 1 - случайная, 2 - кубическая, 3 - гексагональная, 4 - полидисперсное распределение. (Материал наполнителя: кварц.)

0.8. О.б! О, 4'

о. г.

0.5

—I— 0.6

0.7

—I— 0.8

Рис.5 Завиоимость демпфирующей способности КМ 5 от. материала частиц наполнителя при внедрении сферического пробойник* радиусом 1?Пр. (й - (Рв-Рд)/Рв .Рд - давление на дно цилиндра о исследуемым КМ, Р® - давление на поверхность КМ. Высота цилиндра Н - б-кПр, диаметр цилиндра 0 - 4-!?Пр) Материал диперсной фазы: 1- кварц, 2- латунь, 3- сталь

Р (х10"4).

Па

Рис.6 Распределение максимальных давлений по стенкам цилиндр: в зависимости от материала частиц наполнителя. 1 - латунь, 2 - кварц, 3 - сталь.

б

0.6 . о. в .

0.4 . 0.2 .

а)

ы/н.

тау

0,2

-1— 0.5

0.6

-|-1-'

0.7 9

б)

т

А\

—1—I— \з -Г I I Г"Г

100 200 300 1?,икм

Рио.7 а) Зависимость демпфирующей способности КМ от концентрации наполнителя для систем й&полнителя различной дисперсности. (Номер кривой соответствует кривой распределения частиц по размерам на рио. 7,6) б) Исходное распределение частиц по размерам.

Получены зависимости демпфирующей способности КМ и дила-тансии от физико-механических параметров наполнителя (рис.6), (рис.7).

Установлено, что диссипативные потери энергии удара в дилатантных КМ увеличиваются с повышением коэффициента трения наполнителя, модуля упругости частиц наполнителя,- уменьшением размера частиц наполнителя, увеличением вязкости матрицы, экстремально зависит от концентрации наполнителя в матрице, прочности частиц наполнителя.

Установлено, что для каждой конкретной дисперсной системы оуществует критическое число контактов между частицами при динамическом деформировании, которое соответствует наиболее яркому проявлению дилатансии.

Установлено существование критического давления РкР, при котором дилатантный эффект исчезает.

Установлено наличие пороговой концентрации наполнителя, при которой происходит резкое изменение механических свойств композиций; величина пороговой концентрации наполнителя зависит от дисперсности наполнителя и повышается при повышении дисперсности (рис.8).

Осуществлена оптимизация состава демпфирующих КМ с дио-персньм наполнителем.

5 глава посвящена созданию демпфирующих КМ на основе проявления эффекта дилатансии.

Проведены лабораторные эксперименты, соответствующие чио-аенной постановке задачи о динамическом деформировании КМ о дисперсным наполнителем.

Основными варьируемыми параметрами при проведении натур-гых испытаний являлись толщина слоя исследуемого материала (20 1 40 мм) интенсивность нагрузки (0,5 кН, 1 кМ, 1,5 кН), грану-зометрический состав наполнителя, материал дисперсной фазы ( зталь, латунь, свинец, песок), материал матрицы.

Изучены зависимости демпфирующей способности КМ от наз-занных параметров. Подучено качественное соответствие результатов лабораторного и "машинного" эксперимента. Экспериментально подтверждены выводы, полученные в главе 4.

. Ослабление нзгрузки демпфирующими дисперснонаполненными штериалами будет достигаться при характерной их толщине 4-6 >азмеров ударника.

На основе теоретического и экспериментального исследования осуществлена оптимизация состава компонентов с целью получения КМ, эффективно демпфирующего ударную нагрузку.

Предложены рецептуры материалов о оптимальным соотношением компонентов.

Проведены успешные ипытания разработанных материалов на экспериментальной базе Томского филиала НПО "ЭЛОРМА".

Показано, что эффективность гашения ударной нагрузки ди-латантными материалами не хуже чем в стеклопластикам. Поэтому использование дилатантных материалов представляет собой новое перспективное направление разработки защитных конструкций.

Особенности деформирования дилатантных материалов реали-вованы в конструктивном решении демпфирующих ударные нагрузки ващитных преград.

Проведены испытания слоистых защитных преград о использованием дилатантных материалов. Определены параметры демпфирования ' предложенных конструкций при различной скорости нагруже-ния( БО м/с ,100 м/с, 200 м/с), при различной форме пробойника.

Показано, что ячеистая и слоистая преграда наиболее эффективны в отношении трансформации импульса.

Показано, что решающую роль в снижении действующих напряжений играют не столько потери анергии за очэт теплопередачи при контакте пробойника со средой, сколько изменение характера нагружения за счет испольвованя дисперсной среди, обладающей дилатантными свойствами.'

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показано, что явление дилатансии может эффективно усилить демпфирование ударной нагрузки композиционны;,«! материалами (КМ). Определены условия».при которых этот эффект максимален. Среди них: концентрация наполнителя, размер частиц наполнителя, физико-механические параметры наполнителя, вявкооть матрицы. Разработаны демпфирующие материалы и защитные конструкции на их основе.

2. Разработан методический подход в создании демпфирующих композиционных материалов, заключающейся в комплексном исследовании математической модели и физических свойств КМ. Этот подход определяет новое перспективное направление в разработке

защитных конструкций и позволяет «значительно удешевить разработку новых КМ.

3. Разработана математическая модель деформирования дила-тантной системы, позволяющая при разработке демпфируюйц-.х КМ оценить роль визига-механических (прочность, модуль упругости, коэффициент трения), структурно-геометрических (размер частиц, дисперность, упаковка) параметров наполнителя и вязкости матрицу, а также изучить механизм разрушения структуры материала при ударе.

4. Установлены главные составляющие демпфирующего эффекта дилатантных ПКМ: делокализация приложенной ударной нагрузки, трение между частицами, вязкое течение чаотиц в матрице, раз-рупенке частиц наполнителя.

5. Показано, что эффективность делокализации нагрузки зависит в основном от структурной упаковки наполнителя в матрице, уменьшается при возрастании трения медду частицами наполнителя и вязкости матрицы и максимальна в КМ с монодисперсным наполнителем. Диссипативные потери энергии удара в дилатантных КМ увеличиваются с увеличением вязкости, экстремально зависят от концентрации наполнителя в матрице, коэффициента трения наполнителя, размера и прочности частиц наполнителя.

0. ¡Заявлены граничные услсзия развития днлатантного процесса, в тем числе существование критического давления Ркр< хклзэ ютсрого дилатантный эффект исчезает. Установлено наличие пороговой концентрации наполнителя ?><[>, при которой происходит ресксо изменение механических свойств композиций; величина пороговой концентрации наполнителя понижается при повышении дисперсности. •

7. Сослала оригинальная установка и методика для динамических испытаний ¡-31, позволялся определить демпфирующую способность 10.1 по величине импульса, поглазаемого материалом за цикл нагрухенпо - разгрузка.

0. Рассмотрена возмачяоеть создания конструкций на основе дилатантных материалов, в которых оптимально сочетаются достоинства конструктивных решений л преимущества ноеых материалов, позеолягздя максимально облегчить, упростить и удеие^ вить защитную конструкцию. Проведены успешные испытания разработанных материалов на экспериментальной базе FFT "Злорма".

- 16 -

Основные положения диссертации опубликованы в семи печатных работах.

1. Денисов И.Е., Гриднева Г.Ю. Разработка дилатантных материалов, демпфирующих ударные и другие динамические нагрузки. - Технология, динамика и конструирование приборов и машин. : Сб. научн. тр. / Орловский филиал Московского института приборостроения. - Т.1. - Орел. - 1992. - С.172.

2. Денисов И.Е., Гриднева Г.Ю. Диссипация механической энергии высокоскоростного удара и принципы улучшения защитных свойств материала.: Сб. научн. тр. / Орловский филиал Московского института приборостроения. - Т.2. - Орел. - 1993. -

3. Крашенинников А.И.; Терновых A.M., Денисов U.E., Гриднева Г.Ю. Математическое моделирование деформирования дилатантных систем. - Междунар. научно-технич. конфер.// " Методы и средства оценки и повышения надежности приборов, устройств и систем ". - Пенза. - 1992. - С.132.

4. Крашенинников А.И., Лучников А.П., Богданов Ю.С., Матъякубов И.Б., Гриднева Г.Ю. Разработка физических основ технологии получения высоконаполненных металл - полимерных композиций на оонове порошков. - Реферативный сборник. // "Проблемы современных материалов и технологий, производство наукоемкой продукции". - Пермь.- 1994. - С.27.

б. Крашенинников А.И., Денисов И.Е., Гриднева Г.Ю. Моделирование динамики деформирования композиций о диоперснш наполнителем. - Информатика и радиотехника: Сб. научн. тр. / Моск. гос. ин-т радиотехники, электрониш! и автоматики / - М.: 1994. - С.110-113.

6. Гриднева Г.Ю. • Влияние отруктуры дисперсного наполнения полимерных композитов на их демпфирующую спосбнсть. - Физика, тонкопленочных материалов: Сб. научн. ст. / Бел ИИХСТ / -Гомель. - 1994. - С.95-99.

7. Гриднева Г.Ю., Денисов И.Е., Крашенинников А.И. Исследование фиэико-механических свойотв композиций о дисперсным наполнителем при ударном нагрулении. - Физика тонкопленочных материалов: Сб. научн. ст. / Бел ИИХСТ / - Го«»™ - 1QQ'1 -

С.121.

С.100-101