Аннотации:
Представлены результаты построения полуэмпирического уравнения состояния полимерного композита, армированного S2 стекловолокном. Уравнение состояния включает в себя тепловую и холодную составляющие. Для описания холодной составляющей уравнения состояния было проведено обоснование выбора формы (m и n) потенциала межмолекулярного взаимодействия, адекватно описывающего структуру взаимодействий в компонентах композиционного материала. Для описания тепловой составляющей данного уравнения состояния свободная энергия Гельмгольца определялась в приближении Дебая. При построении уравнения состояния было показано, что уравнение состояния полимерного композита, армированного S2 стекловолокном, может быть представлено в форме Ми–
Грюнайзена. Предложен вид зависимости коэффициента Грюнайзена от объема и подход к определению коэффициента Грюнайзена при начальных условиях проведения эксперимента по ударно-волновому воздействию на композиционный материал. Построены экспериментальные и расчетные ударные адиабаты полимерного композита, армированного S2 стекловолокном. Равенство первой и второй производных экспериментальной и теоретической ударных адиабат в точке, определяющей начальное состояние композитного материала, позволило определить коэффициенты, входящие структуру (m и n) потенциала межмолекулярного взаимодействия компонентов композиционного материала. Сравнение давлений, рассчитанных по определенному в работе уравнению состояния полимерного композита, армированного S2 стекловолокном, с экспериментальной ударной адиабатой показало, что они совпадают с расхождением менее 1 %. This article presents the results of building a semi-empirical equation of state for S2 glass-fiber reinforced polymer composite. The equation of state includes the heat and cold elements. To describe the cold element of the equation of state, the substantiation has been performed for the choice of the form (m and n) of the intermolecular potential adequately describing the structure of interactions in the composite material’s components. To describe the heat element of this equation of state, the Helmholtz free energy has been determined with the Debye approximation. When building the equation of state, it has been shown that the equation of state for S2 glass-fiber reinforced polymer composite can be presented in the form of a Mie–Grüneisen equation. A type of dependency has been suggested between the Grüneisen coefficient and the volume, as well as an approach to determining the Grüneisen coefficient at
the initial conditions of holding an experiment on the shock-wave exposure of the composite material. Experimental and calculated shock adiabats have been built for the for S2 glass-fiber reinforced polymer composite. The equality of the first and second derivatives of the experimental and theoretical shock adiabats in the point determining the initial state of the composite material has allowed to determine the coefficients being part of the structure (m and n) of the intermolecular potential of the composite material’s components. The comparing of the pressures calculated as per the work-determined equation of state for S2 glass-fiber reinforced polymer composite, with an experimental shock adiabat, has shown that those correspond with a difference of less than 1 %.
Описание:
Ю.М. Ковалев
Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Российская Федерация
E-mail: yum_kov@mail.ru
Yu.M. Kovalev
South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation
E-mail: yum_kov@mail.ru