Моделирование структуры композиционных материалов с заранее заданными тепловыми свойствами: новые методы измерения


DOI: 10.34759/tpt-2022-14-12-539-554

Авторы

Ходунков В. П.1*, Заричняк Ю. П.2**

1. Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева, Санкт-Петербург, Россия
2. Национальный исследовательский университет ИТМО, Кронверкский просп., 49, Санкт-Петербург, 197101, Россия

*e-mail: walkerearth@mail.ru
**e-mail: zarich4@gmail.com

Аннотация

Представлен обзор наиболее используемых методов моделирования композиционных материалов с заранее заданными тепловыми свойствами, даны результаты анализа их эффективности. Рассмотрены новые прикладные методы моделирования и измерения тепловых свойств композитов (теплопроводности), среди которых абсолютные методы измерения. Представлены тепловые модели и уравнения измерения методов, дана оценка ожидаемой точности предсказания заданных значений теплопроводности и результатов измерений.

Ключевые слова:

композиционный материал, моделирование, структура, тепловые свойства, теплопроводность, измерение, электротепловая аналогия, абсолютный метод

Библиографический список

  1. Maxwell J.C. A treatise on electricity and magnetism. Vol. 1. Oxford University Press, 1873, 500 p.

  2. Wiener O. Die Theorie des Mischkörpers für das Feld der stationären Strömung. Abhandlung: Die Mittelwertsätze für Kraft, Polarization und Energie. Proceedings of the Mathematical and Physical Class of the Royal Saxon Society of Sciences, band 32, no. 6, Leipzig, 1912, 509 р.

  3. Оделевский В.И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем // Журнал технической физики. 1951. Т. 21. Вып. 6. С. 667–685.

  4. Meredith R.E., Tobias C.W. Conductivities in emulsions. Journal. Electrochem Society, 1961, vol. 108, pp. 286–290. DOI: 10.1149/1.2428064

  5. Миснар А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций. Москва: Мир, 1968. 464 с.

  6. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Ленинград: Энергия, 1974. 264 с.

  7. Эдвабник В.Г. К теории обобщенной проводимости сме сей // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1. Ч. 2. C. 28–35.

  8. Анисимова М.А. Микромеханика формирования упругих и тепловых характеристик металломатричных композитов с многофазной переходной зоной между включени ями и матрицей: дис. ... канд. физ.-мат. наук. Томск, 2021. 117 с.

  9. Сулаберидзе В.Ш., Скорнякова Е.А. Оценка параметров расчетных моделей теплопроводности композиционных материалов с полимерным связующим по экспериментальным данным // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2020. Т. 18. № 4. С. 57–64. DOI: 10.18503/1995-2732- 2020-18-4-57-64

  10. Черных А.А., Шмырин А.М. Исследование теплопроводности композиционных материалов с шаровидным наполнителем // Вычислительная механика сплошных сред. 2020. Т. 13. № 1. С. 34–43. DOI: 10.7242/1999-6691/ 2020.13.1.3

  11. Sharapov A.I., Korshikov V.D., Chernykh A.A., Peshkova A.V. A method of researching the thermal conductivity coefficient of dispersion composite materials. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 2020, vol. 55, iss. 1, pp. 148–155. URL: https://dl.uctm.edu/journal/web/j2020-1

  12. Zarubin V.S., Kuvyrkin G.N., Savel’yeva I.Yu. Effektivnaya teploprovodnost’ kompozita v sluchaye otkloneniy formy vklyucheniy ot sharovoy [The effective thermal conductivity of the composite in the case of deviations of the shape of the inclusions from the ball]. Mathematical Modeling and Computational Methods, 2014, no. 4, pp. 3–17.

  13. Ngo I.L., Jeon S., Byon C. Thermal conductivity of transparent and flexible polymers containing fillers: A literature review. International Journal of Heat Mass Transfer, 2016, vol. 98, pp. 219–226. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijheat- masstransfer.2016.02.082

  14. Гаврилин И.В. Композиционные материалы в машиностроении: обзорная информация. Москва, 1989. 40 с.

  15. Sevostianov I., Kachanov M. On some controversial issues in effective field approaches to the problem of the overall elastic properties. Mechanics of Materials, 2014, vol. 69, pp. 93–105.

  16. Способ создания двухкомпонентного композита с заданной теплопроводностью: пат. Рос. Федерация / Ходунков В.П., Заричняк Ю.П. – № 2020123354; заявл. 08.07.2020; опубл. 28.05.2021. Бюл. № 16.

  17. Способ создания металлокомпозита с предсказуемой теплопроводностью: пат. Рос. Федерация / Ходунков В.П., Заричняк Ю.П. – № 2020123353; заявл. 08.07.2020; опубл. 28.12.2020. Бюл. № 1.

  18. Теплофизические измерения: учеб. пособие / Е.С. Платунов, И.В. Баранов, С.Е. Буравой, В.В. Курепин; под ред. Е.С. Платунова. Санкт-Петербург, 2010. 738 с.

  19. Пономарев С.В., Мищенко С.В. Устройство для измерения теплофизических свойств веществ методами регулярных режимов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2021. Т. 27. № 1. С. 6–13. DOI: 10.17277/vestnik.2021.01.pp.006-013

  20. Балабанов П.В., Савенков А.П. Теоретические и практические аспекты измерения теплофизических свойств гетерогенных материалов: монография. Тамбов, 2016. 188 с.

  21. Пономарев С.В., Мищенко С.В., Дивин А.Г. Теоретические и практические аспекты теплофизических измерений: монография. В 2 книгах. Книга 1. Тамбов, 2006. 204 с.

  22. Теоретические и практические основы теплофизических измерений / под ред. С.В. Пономарева. Москва, 2008. 408 с.

  23. Способ измерения теплофизических свойств анизотропных материалов методом линейного импульсного источника теплоты: пат. Рос. Федерация / Пономарев С.В., Була нова О.В., Дивин А.Г. – № 2015147065; заявл. 02.11.2015; опубл. 15.03.2017. Бюл. № 8. – 21 с.

  24. Способ определения теплопроводности материалов: пат. Рос. Федерация / Соколов Н.А. – № 2004133748; заявл. 16.11.2004; опубл. 20.05.2006. Бюл. № 14. – 7 с.

  25. Абсолютный способ дифференциально-сканирующей кондуктометрии разнородных твердых материалов: пат. Рос. Федерация / Ходунков В.П., Заричняк Ю.П. – № 2020138458; заявл. 23.11.2020; опубл. 16.06.2021. Бюл. № 17. – 17 с.

  26. Абсолютный способ дифференциально-сканирующей тепловой кондуктометрии: пат. Рос. Федерация / Ходунков В.П., Заричняк Ю.П. – № 2020138452; заявл. 23.11.2020; опубл. 13.09.2021. Бюл. № 26. – 15 с.

  27. Фокин В.М., Бойков Г.П., Видин Ю.В. Основы технической теплофизики. Москва, 2004. 172 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024