Исследование механического поведения наполненных эластомеров при двухосном циклическом нагружении - Шадрин (Vladimir V. Shadrin), Владимир Васильевич; Гаришин (Oleg K. Garishin), Олег Константинович; Пелевин (Alexander G. Pelevin), Александр Геннадьевич; Корнев (Yuriy V. Kornev), Юрий Витальевич (Вестник Пермского университета. Физика, 2017)
Экспериментально исследовано механическое поведение наполненных эластомеров в условиях двухосного циклического нагружения. Исследуемые материалы представляют собой дисперсно-наполненные системы, состоящие из низкомодульной высокоэластичной каучуковой матрицы (непрерывная фаза), в которую случайным образом внедрены твёрдые зернистые частицы наполнителя (дисперсная фаза). Для экспериментов на двухосное нагружение использовали специальные образцы крестообразной формы. Их форма и размеры были разработаны на основе теоретических исследований, проведенных в ИМСС УрО РАН. Эти образцы оптимальны с точки зрения получения однородных полей напряжений на рабочей части образца и минимизации размеров нерабочей части. Испытания проводились на четырёхвекторном испытательном стенде Zwick/Roell (единственном в России), позволяющем независимо задавать сложные траектории деформирования в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В качестве объекта исследований брали композиты на основе синтетического бутадиен-стирольного каучука СКС-30АРК (матрица), содержащего различные наполнители: шунгит; кремнекислота (белая сажа), технический углерод (сажа), углеродные нановолокна с сажей. В результате проведённых экспериментов были изучены эффекты размягчения и возникновения наведённой анизотропии в наполненных эластомерах под действием двухосной нагрузки. Установлено, что характер их проявления зависит от типа наполнителя. Показано также, что в случае чистого каучука они практически отсутствуют. В образцах с наполнителем из шунгита или технического углерода циклическое деформирование по одной оси вызывает соответствующее размягчение по той же оси, но никак не сказывается на механическом поведении материала в перпендикулярном направлении. В случае наполнителя в виде смеси технического углерода и углеродных нановолокон циклическое деформирование по одной оси вызывает аналогичное размягчение по другой оси. Для наполнителя из частиц кремнекислоты этот эффект также можно наблюдать, но выражен он существенно слабее чем для углеродных волокон. Таким образом, показано что, варьируя состав и тип наполнителя, можно изменять в необходимую сторону механические свойства композита, делая систему более или менее анизотропной.