Барсуков Р.В., Голых Р.Н., Барсуков А.Р., Маняхин И.А. «Стенд для оптических исследований кавитационных явлений в расплавах полимеров при воздействии на них ультразвуковыми колебаниями» Механика композиционных материалов и конструкций, 31, № 4, с. 468-478 (2025)

Рассмотрен оптический стенд, предназначенный для исследования условий возникновения кавитационных явлений в расплавах оптически прозрачных полимерных материалов и других оптически прозрачных средах. В основе работы стенда лежит модуляция оптического излучения инфракрасного диапазона, проходящего через прозрачный полимер, за счет колебаний кавитационных пузырьков, возникающих в момент перехода изначально твердого полимера в жидкое состояние. Изучение кавитации в расплавах полимеров имеет большую практическую значимость, поскольку с одной стороны кавитация и порождаемые ею вторичные гидродинамические явления могут способствовать ускорению диффузионных процессов, протекающих на границе раздела слоистых материалов при их ультразвуковой сварке. С другой стороны, зарождающиеся кавитационные пузырьки впоследствии трансформируются в несхлопывающиеся газовые полости, наличие которых при остывании полимера ослабляет прочность сварного соединения. Таким образом, при реализации ультразвуковой сварки к факторам, определяющим качество формируемого сварного соединения, помимо амплитуды ультразвукового воздействия, силы сжатия свариваемых материалов, времени ультразвукового воздействия, можно отнести наличие или отсутствие кавитационных явлений в расплаве полимерного материала. Результатом работы стенда являются спектры сигнала с выхода оптического сенсора, которые отражают наличие или отсутствие пульсаций кавитационных пузырьков, а также частоты, на которых возникают эти пульсации. Работоспособность стенда проверена как на жидких средах, так и на примере оптически прозрачного полимерного материала (органическое стекло). Представленный стенд позволит изучить и максимально раскрыть потенциал ультразвуковой сварки полимерных материалов, и, в частности, позволит выработать методы реализации ультразвуковой сварки разнородных полимерных материалов.

Корнев Ю.В., Гилязова Р.Ф., Муромцев Д.Н., Майский А.В., Карнет Ю.Н. «Исследование механических свойств эластомерных композитов для применения в конструкциях гасителей колебаний. Метод наноиндентирования» Механика композиционных материалов и конструкций, 31, № 4, с. 589-605 (2025)

Исследованы эластомерные композиты, разработанные для применения в составе конструкций гасителей колебаний. Проведены оценки механических свойств данных композитов в зависимости от состава и добавок частиц породы шунгит различной дисперсности. Исследованы гистерезисные (диссипативные) свойства композитов, а также ползучесть данных материалов при наноиндентировании. Проводилась оценка микромеханических характеристик образцов эластомерных композитов, а также кривых ползучести до и после облучения ультрафиолетом (УФ). Для полученных в ходе эксперимента зависимостей глубины индентирования от времени была выбрана такая аппроксимирующая математическая функция, параметры которой являются реальными вязкоупругими и вязкопластическими характеристиками материала. Данная аппроксимирующая функция соответствует функции механической модели четырёх параметров Максвелла–Фойгта. Разработаны эластомерные композиты с усовершенствованным составом и улучшенными механическими характеристиками для применения в качестве элементов конструкций гасителей колебаний. Установлено, что требуемый комплекс механических характеристик данных материалов достигается за счёт применения в составе комбинации бутилкаучука и СКЭПТ, а также добавления субмикрочастиц породы шунгит (5 об. %). Показано, что добавка субмикрочастиц породы шунгит в составе эластомерных композитов на основе смеси (комбинации) бутил каучука и СКЭПТ позволяет повысить относительный гистерезис (до 39%) данных материалов при сохранении упруго-прочностных свойств. Разработан метод количественной оценки воздействия УФ излучения на свойства эластомерных композитов по анализу кинетики образования трещин и кластеров на поверхности образца и экспериментальной оценке микромеханических свойств методом наноиндентирования. Установлено, что воздействие УФ по-разному влияет на структуру поверхности и на микромеханические характеристики образцов в зависимости от состава. При изучении образцов эластомерных композитов на основе СКЭПТ и комбинации бутил каучука и СКЭПТ установлено, что добавка микро- и особенно, субмикрочастиц породы шунгит увеличивает устойчивость данных композитов к воздействию УФ и позволяет повысить работоспособность данных материалов в качестве элементов конструкций гасителей колебаний. Для исследованных образцов эластомерных композитов при анализе кривых ползучести при наноиндентировании в случае четырёхпараметрической модели были получены следующие характеристики: упругие составляющие ( )12,ЕE, вязкостные составляющие ( )12,ηη. Установлено, что после воздействия УФ облучения на композит заметно снижается упругая составляющая 1Е (на 15%), вязкостная составляющая 1ν (на 10%), а вязкостная составляющая 2η изменяется наиболее существенно (до 3 раз).