ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ СТРУКТУР НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИМЕРНЫХ АДДИТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ


https://doi.org/10.21822/2073-6185-2018-45-4-8-17

Полный текст:


Аннотация

Цель. Применение аддитивных технологий является одним из перспективных направлений совершенствования производства изделий различного назначения в условиях перехода к цифровой экономике. Метод. Послойное построение объектов сложной формы в соответствии с разработанной твердотельной моделью из материалов с различными механическими и теплофизическими свойствами позволяет направленно регулировать распределение различных компонентов в объеме композиционного материала и формировать топологические структуры, обеспечивающие рациональное соотношение различных эксплуатационных характеристик и надежность функционирования изделия. Результат. На основе экспериментальных исследований установлено, что упрочняющее топологическое армирование объектов 3D печати из пластика ABS композитом, состоящим из углеродных волокон и эпоксидной смолы ЭД-20, наряду с увеличением изгибной прочности и прочности на растяжение способствует повышению теплопроводности материала более, чем на 18 % и температуропроводности – на 20 %. Выполнено компьютерное моделирование элементарных ячеек композиционного материала, состоящих из полимерной матрицы, углеродного волокна и специальных профильных включений с повышенной теплопроводностью, что позволило определить возможность дополнительного повышения теплопроводности в зависимости от относительного диаметра волокна и процентного содержания дополнительного компонента в количестве от 46 до 75 %. Вывод. Показано, что аддитивные технологии являются эффективным инструментом создания универсальных топологий, позволяющих технологически управлять сочетанием как механических, так и теплофизических свойств конструкционных материалов за счет определения рационального взаимного расположения их компонентов в зависимости от назначения и уровня достижения требуемых характеристик.


Об авторах

Н. В. Бекренев
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Россия

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Техниче-
ская механика и детали машин»

410054, г. Саратов, ул. Политехническая 77, Россия



М. В. Макарова
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Россия

студентка

410054, г. Саратов, ул. Политехническая 77, Россия



С. П. Павлов
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Россия

доктор физико-математических наук, профессор, кафедра "Математика и
моделирование"

410054, г. Саратов, ул. Политехническая 77, Россия



Список литературы

1. Публичный аналитический доклад по направлению «Новые производственные технологии» [Электронный ресурс] / М.: Сколковский Институт Науки и Технологий – 2015. – 210 с. – Режим доступа: URL: https://maginnov.ru/assets/files/analytics/publichnyj-analiticheskij-doklad-po-napravleniyu-novyeproizvodstvennye-tehnologii.pdf. (30.11.2018)

2. Bourell D. L. A Brief History of Additive Manufacturing and the 2009 Roadmap for Additive Manufacturing: Looking Back and Looking Ahead [Текст] / D. L. Bourell, J. J. Beaman, Jr., M. C. Leu, and D. W. Rosen // RapidTech 2009: U.S. –Turkey Workshop on Rapid Technologies. Erfurt, 2009. P. 5-11.

3. The 3-D Printing Revolution: Dreams Made Real One Layer at a Time [Текст] / R. Ehrenberg // Science News. – 2013. March 9. – P. 20-25.

4. Козлов Б. Г. Предпосылки роста аддитивных технологий в России [Электронный ресурс] / Б. Г. Козлов // Екатеринбург, Междунар. выставка «ИННОПРОМ-2017». – Режим доступа: URL: https://www.innoprom.com/media/presentations/kruglyy-stol-additivnye-tekhnologii-luchshie-praktiki/. (30.11.2018)

5. Антонов Ф. К. 3D-печать композитов: тренды, перспективы, применение [Электронный ресурс] / Ф. К. Антонов // Екатеринбург, Междунар. выставка «ИННОПРОМ-2017». – Режим доступа: URL: https://www.innoprom.com/media/presentations/kruglyy-stol-additivnye-tekhnologii-luchshie-praktiki/. (30.11.2018)

6. Павлов С. П. Оптимизация формы термоупругих тел [Текст] / С. П. Павлов, В. А. Крысько. – Монография. – Саратов: Изд-во СГТУ, 2000. – 160 с.

7. Павлов С. П. Оптимальное армирование стержней в задачах кручения [Текст] / С. П. Павлов, М. В. Жигалов, Т. С. Балабуха // Межвуз. научн. сб. «Проблемы прочности элементов конструкций под действием нагрузок и рабочих сред». Саратов: Изд-во СГТУ, 2009. – С.151-157.

8. Павлов С. П. Влияние свойств межфазового слоя на эффективные механические характеристики нано композитов [Текст] / С. П. Павлов, Р. С. Пальков // Материалы V междунар. конф. «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (DFMN-2013). М., 2013 г. – С. 554-556.

9. Ahmad A. A. Optimal Design of Tow-Placed Pressurized Fuselage Panels for Maximum Failure Load with Bucking Considerations [Текст] / A. A. Ahmad, M. M. Abdalla, and Z. Gurdal // Journal of Aircraft. – 2010. – Vol. 47. – №. 3. – P. 775-782.

10. Nomura, Т. Simultaneous optimization of topology and orientation of anisotropie material using isoparametric projection method [Текст] / Tsuyoshi Nomura, Ercan M. Dede, Tadayoshi Matsumori, Atushi Kawamoto // 11th World congress on structural and multidisciplinary optimization (7-12th June 2015). – Sydney, Australia, 2015.

11. Злобина И. В. Исследование прочности модифицированных в СВЧ электромагнитном поле объектов 3D печати, армированных композитом с углеродным волокном [Текст] / И. В. Злобина, Н. В. Бекренев, С. П. Павлов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. – 2017. – Т. 17. – № 4. – С. 70-81.

12. Злобина И. В. Методика проектирования и изготовления деталей сложной формы с применением аддитивных технологий с применением неметаллических композиционных материалов с топологической структурой [Текст] / И. В. Злобина, Н. В. Бекренев, С. П. Павлов // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2017. – № 6. – С. 69-75.

13. Павлов С. П. Оптимизация армирования элементов микромеханических приборов для геологических изысканий: компьютерное моделирование и эксперимент [Текст] / С. П. Павлов, Н. В. Бекренев, И. В. Злобина и др. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2018. – Т. 329. – № 3. – С. 44-52.

14. Фалилеев А.Д. Практическая реализация метода Паркера для определения температуропроводности [Текст] // Современные техника и технологии: сб. XVIII междунар. научно-практ. конф. В 3 т. – Т. 3. – Томск. – 2012. – С. 137-138.

15. Вавилов В. П. Определение теплофизических характеристик материалов методом термографии [Текст] / В. П. Вавилов, В. Г. Торгунаков, Д. А. Нестерук и др. // Известия Томского политехнического университета. – 2006. – Т. 309. – № 2. – С. 130-134.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Бекренев Н.В., Макарова М.В., Павлов С.П. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ СТРУКТУР НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИМЕРНЫХ АДДИТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2018;45(4):8-17. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2018-45-4-8-17

For citation: Bekrenev N.V., Makarova V.M., Pavlov S.P. STUDY OF THE EFFECT OF COMPLEX-COMPOSITE STRUCTURES ON THE THERMAL CHARACTERISTICS OF THE POLYMER ADDITIVE MATERIALS. Herald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences. 2018;45(4):8-17. (In Russ.) https://doi.org/10.21822/2073-6185-2018-45-4-8-17

Просмотров: 25

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-6185 (Print)
ISSN 2542-095X (Online)