Одной из важнейших характеристик конструкционных материалов является их жесткость. Обеспечение требуемой жесткости является залогом долговечности и эффективной эксплуатации конструкции. Вариация составов полимерных композиционных материалов (ПКМ), внедрение в их структуру различных добавок и модификаторов приводит к изменению не только эксплуатационных свойств композитов, но также и их жесткости. Достижение положительного эффекта по ряду одних свойств может привести к потере других. В данной статье представлено описание технологии формования полимерных композиционных материалов с гибридной матрицей. Особенностью данных материалов является то, что гибридная матрица формируется двумя материалами, один из которых (основное связующее) после формования полностью отверждается, а второй сохраняет свое «жидкое» состояние и представляет в структуре композита самостоятельную фазу. Такие ПКМ обладают переменной по объему материала жесткостью, вследствие чего возникает необходимость экспериментального исследования влияния количества и схемы локации компонента «жидкой» фазы на данный показатель. Изложена технология лабораторного метода определения жесткости образцов ПКМ, заключающаяся в измерении максимального прогиба плоского образца под действием статически приложенной нагрузки. Измерение осуществлюсь на образцах углепластиков с гибридной матрицей, формируемой эпоксидным связующим и силиконовым эластомером. Оценивалось влияние количества и схемы локации силиконового эластомера в структуре композита, а также масштабного эффекта на величину максимального прогиба. Количество силиконового эластомера суммарно во всех зонах локации принималось 0,25 и 0,50 мл, при этом варьировалось количество зон локации и их направление относительно длины образца. Установлено, что продольная локация силиконового эластомера в образцах ПКМ приводит к наибольшему снижению их жесткости. Количество силиконового эластомера в зоне локации не оказывает существенного влияния на изменение жесткости образцов. Увеличение количества слоев армирующей ткани в 2 раза позволяет снизить прогиб испытуемых образцов в 7–10 раз в зависимости от прикладываемой нагрузки, а удвоение ширины образцов и зон локации силиконового эластомера приводит к уменьшению максимального прогиба в 2 раза. С увеличением толщины ПКМ у образцов с силиконовым эластомером значения максимального прогиба под действием различных статически приложенных нагрузок аналогичны значениям данного показателя углепластиков такой же толщины без компонента «жидкой» фазы.

1. Дориомедов М.С. Российский и мировой рынок полимерных композитов (обзор) // Труды ВИАМ. 2020. №6-7 (89). С. 29-37. doi: 10.18577/2307-6046-2020-0-67-29-37

2. Тимошков П.Н. Хрульков А.В., Язвенко Л.Н. Композиционные материалы в автомобильной промышленности (обзор) // Труды ВИАМ. 2017. № 6. С. 61–68. doi: 10.18577/2307–6046–2017–0–6–7–7

3. Рудской А.И., Баурова Н.И. Технологическая наследственность при производстве и эксплуатации конструкционных материалов // Технология металлов. 2019. №2. С 2-10. doi: 10.31044/1684-2499-2019-2-0-2-10

4. Трунилина А.В., Баурова Н.И. Полимерные композиты со свойствами биодеградации // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2019. №1. С. 9-13. doi: 10.31044/1994-6260-2019-0-1-9-13

5. Баурова Н.И., Зорин В.А. Выбор моделей для оценки долговечности полимеров на различных масштабных уровнях // Теоретические основы химической технологии. 2018. №5. С. 567-572. doi: 10.1134/S0040357118050019

6. Grib V.V., Zorin V.A., Baurova N.I. Determination of the resources of machine components made of polymeric composite materials on the basis of cumulative evidence // Polymer Science, Series D. 2018. №. 4. P. 431-435. doi: 10.1134/S1995421218040068

7. Баурова Н.И., Зорин В.А., Приходько В.М. Информационная модель состояния технической системы // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2017. №6. С. 11-16.

8. Gorodetskii M.A., Nelyub V.A., Malysheva G.V., Shaulov A.Y. et al. Technology of forming and the properties of reinforced composites based on an inorganic binder // Russian Metallurgy (Metally). 2018. № 13. P. 1195–1198. doi: 10.1134/S0036029518130074

9. Nelyub V.A. Technologies of metallization of carbon fabric and the properties of the related carbon fiber reinforced plastics // Russian Metallurgy. 2018. № 13. P. 1199–2101. doi: 10.1134/S0036029518130189

10. Maung P.P., Htet T.L., Malysheva G.V. Simulation and optimization of vacuum assisted resin infusion process for large-sized structures made of carbon fiber-reinforced plastic // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. V. 709. № 2. P. 022041. doi: 10.1088/1757–899X/709/2/022041

11. Nelyub V.A., Malysheva G.V. Modern treatment technologies of carbon fibre for ensuring the high strength carbon fibre reinforced plastic production // MATEC Web of Conferences. 2017. V. 129. P. 02001. doi: 10.1051/matecconf/201712902001

12. Nelyub V.A., Borodulin A.S., Kobets L.P., Malysheva G.V Thixotropy hysteresis and structure formation in elastomeric suspensions // Inorganic Materials: Applied Research. 2018. № 9(4). P. 603–608. doi: 10.1134/S2075113318040238

13. Malysheva G.V., Guzeva T.A. Technological support for decreasing the porosity of polymer composite products // Russian Metallurgy (Metally). 2021. № 2021(13). P. 1692–1695. doi: 10.1134/S0036029521130139

14. Neluyb V.A., Malysheva G.V., Komarov I.A. New technologies for producing multifunctional reinforced carbon plastics // Materials Science Forumthis. 2021. P. 196–202. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.1037.196

15. Maung P.P., Thant Kyaw P., Malysheva G.V. Optimization of technological modes for moulding composites using vacuum infusion technology // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. № 971(3). P. 032048. doi: 10.1088/1757–899X/971/3/032048

16. Орешко Е.И. Ерасов В.С., Гриневич Д.В., Шершак П.В. Обзор критериев прочности материалов // Труды ВИАМ. 2019. №9. С. 108-126. doi: 10.18577/2307-6046-2019-0-9-108-126

17. Кирюшина В.В., Ковалева Ю.Ю., Степанов П.А., Коваленко П.В. Исследование влияния масштабного фактора на прочностные свойства полимерных композиционных материалов // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2019. №1. С. 97–106. doi: 10.26583/npe.2019.1.09

18. Арутюнян А.Р. Формулировка критерия усталостной прочности композиционных материалов // Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия. 2020. Т. 7 (65). №. 3. С. 511–517. doi: 10.21638/spbu01.2020.313

19. Kosenko E.A., Nelyub V.A. Evaluation of the stress–strain state of a polymer composition material with a hybrid matrix // Polymer Science – Series D. 2022. № 15(2). P. 240–244. doi: 10.1134/S1995421222020137

20. Kosenko E.A., Baurova N.I., Zorin V.A. Mechanical properties of carbon fiber reinforced plastics with various types of hybrid matrices at negative temperatures // Russian Metallurgy (Metally). 2021. № 2021(13). P. 1705–1708. doi: 10.1134/S0036029521130103