Проведено исследование закономерностей ударного разрушения на разных масштабных уровнях образцов эпоксидных композиционных материалов, армированных дисперсным наполнителем (микрочастицами карбида кремния) в различной концентрации. Показано, что высокая степень структурной неоднородности эпоксидных композиционных материалов на различных структурных уровнях является одним из факторов, определяющих их физико-механические свойства. При динамическом деформировании в материале действует развитая иерархия структурных уровней деформации, которая обуславливает самосогласованное деформирование и разрушение всего объема материала при ведущей роли поворотных мод деформации. По этой причине развитие микротрещин (микроскол) обусловлено малой величиной сдвиговой деформации, дополнительно ограниченной наличием частиц упрочняющей фазы. При старте магистральной трещины определяющим является микроуровень, в то время как продвижение фронта трещины определяется макромеханизмами разрушения.

Shock fracture mechanisms of different scales were investigated on epoxy composite materials reinforced with silicon carbide microparticles of different concentrations. It is shown that the high heterogeneity of the epoxy composites at different structural scales is one of the factors responsible for their physical and mechanical properties. Under dynamic loading, the material reveals a developed structural scale hierarchy which provides self-consistent deformation and fracture of the material bulk with the lead of rotational deformation modes. As a result, microcracks develop due to low shear strain limited in addition by reinforcing particles. At the start of a main crack, microscale mechanisms dominate, whereas the propagation of its front is governed by macroscale fracture mechanisms.

Свойствами композиций на полимерных матрицах можно управлять различными способами. Одним из наиболее распространенных способов является структурная модификация, когда за счет армирующих включений изменяются различные эффективные характеристики материала, при этом химическая природа матрицы и включений не меняются. Предложен подход к определению управляющих параметров (фазовый состав, свойства фаз, внутренняя геометрия, характер межфазного взаимодействия), придающих материалу заданные эффективные свойства или попадание их в заранее заданные интервалы. В соответствии с этим подходом на основе решения ограниченного числа прямых задач (задач моделирования), в которых определяют эффективные характеристики по значениям управляющих параметров, в пространстве состояний строят соответствующие поверхности отклика электрических, теплофизических и деформационно-прочностных характеристик на значения управляющих параметров. Анализ поверхностей позволяет определить, существует ли решение для выбранного диапазона заданных эффективных характеристик, и при его наличии конкретизировать область значений управляющих параметров. При необходимости обеспечить одновременное получение для материала как эффективных теплофизических, электрических так и деформационно-прочностных характеристик значения управляющих параметров находятся пересечением соответствующих областей. Предлагаемый метод очевидным образом можно распространить на многофазные материалы.

При разработке полимерных конструкционных материалов триботехнического назначения, в том числе на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), неоднократно показано, что износостойкость, как правило, оказывается выше в случае композиций с большей степенью кристалличности. Экспериментально установлено, что степень кристалличности полимерной матрицы практически не влияет на деформационно-прочностные характеристики соответствующих композиций. Для объяснения эффекта повышения износостойкости в условиях триботехнического нагружения в работе моделируется надмолекулярная структура СВМПЭ. Оценивается влияние степени кристалличности на напряженно-деформированное состояние материала в соответствующем масштабе. Показано, что повышение степени кристалличности приводит к улучшению прочностных свойств матрицы в условиях нагрева, типичных для узлов триботехники. Кристаллитные структуры играют роль силового каркаса при действии нагрузки. Повышение температуры приводит к более быстрой деградации прочностных свойств аморфной фазы матрицы. Этим можно объяснить улучшение эксплуатационных свойств. Рассмотрен пример моделирования композиции, содержащей частицы наполнителя AlO3 микронных размеров с учетом сферолитной структуры; приведено сравнение с экспериментом.

В монографии представлены результаты исследований, выполненных авторами в области механики многослойных анизотропных пластин и оболочек. Получены новые решения задач расчета напряженно-деформированного состояния и определения нагрузок начального разрушения широкого класса различных элементов тонкостенных конструкций. Проведен сравнительный анализ поведения конструкций на основе классической и ряда уточненных теорий пластин и оболочек в геометрически линейной и нелинейной постановках. Представлен оригинальный метода и новые классы аналитических решений обратных задач рационального проектирования композитных пластин и оболочек. для широкого круга специалистов в области механики деформируемого твердого тела, динамики и прочности машин, строительной механики, судостроения, авиакосмической техники, а также преподавателей, аспирантов и студентов.

Рассматривается проблема описания термомеханического поведения полимерных материалов в условиях релаксационных переходов. Предложены новые определяющие соотношения, устанавливающие непрерывную связь тензоров напряжений и деформаций в широком интервале температур, включающем диапазон релаксационного перехода. Разработана и реализована система экспериментов по идентификации материальных функций и констант предложенных определяющих соотношений. Приведены результаты экспериментов по проверке возможностей разработанных математических моделей для прогнозирования полей остаточных напряжений в стеклующихся полимерных изделиях в различных условиях охлаждения. Описаны численные методы решения краевых задач механики стеклующихся материалов. Приведены решения конкретных задач технологической механики полимерных и композиционных материалов и конструкций. Книга предназначена научным и инженерно-техническим работникам, а также аспирантам и студентам старших курсов. занимающимся вопросами механики деформируемого твердого тела.