Механика композиционных материалов является частью современных исследований твердых тел в условиях деформации.
Задачи и особенности механики композитов
Предметом изучения механики полимерных композитов выступают деформации и разрушения полимерных твердых тел, которые основаны на понятии сплошности тела, т.е. способности материала заполнять весь занимаемый объем, исключая пустоты. Потеря такой способности характеризует предельное сопротивление и прочность материалов и целой конструкции на их основе.
Основными задачами данного направления являются:
- Исследование существующих и разработка новых моделей и способов выявления свойств полимерных композиционных материалов и их структур для дальнейшего проектирования заданного оптимального набора параметров композита;
- Изучение деформационных и разрушающих полимерные изделия процессов с целью их минимизации.
Таким образом, механика композитных материалов основана на изучении поведения и свойств как отдельных полимерных материалов, так и целых изделий на их основе.
Исследования проводятся и в отношении технологий, применяемых в подготовительном и производственном процессах. Полимеры обладают высокой чувствительностью к внешнему воздействию (нагрузкам, изменению температуры, влажности, кислорода, введению химических реактивов и других), поэтому проект технологического режима должен быть предварительно разработан на основе максимально точных и полных расчетов.
Механика композиционных материалов тесно связана с изучением многослойных полимерных соединений. Многие композиты имеют сложную структуру, состоящую из нескольких слоев, каждый из которых зачастую имеет собственную жесткость. Поэтому исследование слоев в отдельности позволит сделать эффективные выводы о жесткости и иных свойствах всей конструкции.
Механическое поведение полимерного композитного материала проявляется в следующих основных качественных характеристиках:
- Прочность армирующих волокон;
- Жесткость матрицы полимера;
- Прочность связи компонентов в структуре композита.
Данные параметры материалов и их соотношение — основа механических свойств полимерных композитов, определяющих механизм их разрушения и деформации.
Виды механики композитов
Механика композитов включает следующие подвиды:
- Конструкционная механика (включает исследования конструкционной прочности, упругости, жесткости изделий, проведение испытаний на выносливость материалов, изгиб композитов, сжатие и растяжение аналитическими, математическими, физическими и иными методами);
- Вычислительная механика (построение моделей сплошных сред на основе компьютерного моделирования и численных методов, направленных на решение вопросов механики деформируемого твердого тела).