Исследование акустическим методом упругих свойств листов из закрытоячеистых пенополиолефинов при статическом растяжении

Широкое использование пенополиолефинов в стратегически важных отраслях промышленности обусловлено их высокими тепло-, звуко и виброизоляционными свойствами, при этом в процессе применения эти материалы подвергаются различным механическим воздействиям, приводящим к их деформации и изменению свойств. Целью работы являлось исследование упругих свойств листов из закрытоячеистых пенополиолефинов разной кратности вспенивания при статическом растяжении с использованием акустического теневого амплитудного метода. В работе представлена методика экспериментальных исследований коэффициента прохождения акустической волны под воздействием статической растягивающей нагрузки, основанная на использовании амплитудного теневого метода, в процессе реализации которого производится одновременная регистрация амплитуды прошедшего сквозь лист пенополиолефина и значения статического растягивающего напряжения. Исследования коэффициента прохождения акустической волны проведены на листах из закрытоячеистых пенополиолефинов марки ISOLON 500 разной кратности вспенивания и толщины. Показано, что в процессе растяжения листов пенополиолефина наблюдаются две области: область упругости, в которой изменение относительного удлинения образца и изменение коэффициента прохождения акустической волны происходит линейно, и область текучести, в которой наблюдается нелинейная зависимость. Полученные результаты использованы для определения разрушающего растягивающего напряжения, модуля упругости и структурно-чувствительного параметра акустической тензометрии – коэффициента упруго-акустической связи по прохождению, при этом наблюдалась существенная зависимость от направления приложения растягивающей нагрузки (вдоль и поперёк листа). Для подтверждения этих областей деформации листов пенополиолефина исследована восстанавливаемость образцов при нагрузках 30 % и 70 % от разрушающего растягивающего напряжения. Полученные результаты подтвердили, что при 30 % от разрушающего растягивающего напряжения наблюдается область упругости, при 70 % от разрушающего растягивающего напряжения – область текучести, а также позволили оценить степень восстановления упругих свойств образцов после снятия растягивающей нагрузки.

1. Акимова В.М. Обзор пенополимеров под микроскопом / В.М. Акимова // Тенденции развития науки и образования. – 2022. – № 92-15. – С. 113-116. DOI: 10.18411/trnio-12-2022-711

2. Колосова А.С. Современные газонаполненные полимерные материалы и изделия / А.С. Колосова, Е.С. Пикалов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2020. – № 10. – С. 54-67.

3. Панкратов А.В. Влияние минеральных наполнителей на свойства химически сшитого пенополиэтилена / А.В. Панкратов, Г.Н. Матюхина, Ю.Т. Панов, О.А. Фридман // Пластические массы. – 2010. – № 7. – С. 32-34.

4. Дементьев А.Г. Деформирование химически сшитого пенополиэтилена. 2. Связь между структурой, механическими свойствами и термическим деформированием пенополиэтилена / А.Г. Дементьев, Г.Н. Матюхина, А.В. Панкратов // Пластические массы. – 2013. – № 5. – С. 16-19.

5. Волынский А.Л. Визуализация структурных перестроек, сопровождающих деформацию аморфного полиэтилентерефталата / А.Л. Волынский, Т.Е. Гроховская, А.И. Кулебякина [и др.] // Высокомолекулярные соединения. Серия А. – 2006. – Т. 48, № 5. – С. 823-833.

6. Дементьев А.Г. Деформирование химически сшитого пенополиэтилена. 1. Термическое деформирование пенополиэтилена / А.Г. Дементьев, Г.Н. Матюхина, А.В. Панкратов // Пластические массы. – 2013. – № 4. – С. 8-12.

7. Дементьев А.Г. Влияние ячеистой структуры на восстановление размеров деформированного пенополиэтилена. / А.Г. Дементьев, Ю.А. Куликов // Высокомолекулярные соединения. – 1991. – Серия Б, Т. 33, № 9. – С. 650-655.

8. Леньков С.В. Акустические поверхностные волны в пористо-упругих двухфазных средах / С.В. Леньков // Химическая физика и мезоскопия. – 2023. – Т. 25, № 3. – С. 375-384. DOI: 10.15350/17270529.2023.3.33

9. Черноус Д.А. Методы расчета механических характеристик пороматериалов малой плотности (обзор) / Д.А. Черноус, Е.М. Петроковец, Д.А. Конек, С.В. Шилько // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2001. – Т. 7, № 4. – С. 533-545.

10. Hong K. Моделирование растяжения полиэтилена: влияние температуры и степени кристалличности/ K. Hong, GStrobl// Высокомолекулярные соединения. Серия А. – 2008. – Т. 50, № 5. – С. 760-772.

11. Белокуров В.Н. Механизм деформации вязкоупругих полимерных материалов в резонансных режимах / В.Н. Белокуров, Д.В. Шагунов // Интернет-журнал "Науковедение". – 2015. – Т. 7, № 1(26). – С. 93. DOI: 10.15862/129TVN115

12. Хохлов А.В. Немонотонность, знакопеременность и другие особенности поведения коэффициента Пуассона линейно вязкоупругих материалов при растяжении с постоянной скоростью / А.В. Хохлов // Проблемы прочности и пластичности. – 2019. – Т. 81, № 3. – С. 271-291. DOI: 10.32326/1814-9146-2019-81-3-271-291

13. Ефимов А.В. Влияние скорости растяжения на механические характеристики предварительно прокатанных пленок полиэтилентерефталата / А.В. Ефимов, С.Л. Баженов, А.В. Бобров, Т.Е. Гроховская // Высокомолекулярные соединения. Серия А. – 2017. – Т. 59, № 3. – С. 234-242. DOI: 10.7868/S2308112017030038

14. Демидов А.Н. Исследование механических характеристик биоразлагаемых полимеров методами растяжения и кинетического индентирования / А.Н. Демидов, М.А. Каримбеков, А.Ю. Марченков [и др.] // Технология металлов. – 2022. – № 10. – С. 46-51. DOI: 10.31044/1684-2499-2022-0-10-46-51

15. Патлажан С.А. Деформационное поведение полиэтилена высокой плотности ниже предела текучести: влияние скорости разгрузки / С.А. Патлажан // Высокомолекулярные соединения. Серия А. – 2008. – Т. 50, № 5. – С. 789-796.

16. Bobrova EYu, Popov II, Zhukov AD, Ganzhuntsev MI. Fatigue strength of foamed polymers. Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2022;4(56):29-38. DOI: 10.36622/VSTU.2022.56.4.003

17. Пилипенко А.С. Оценка долговечности вспененных полиолефинов / А.С. Пилипенко, Б.И. Ефимов, В.И. Кращенко, Е.О. Безверхова // Инновации в жизнь. – 2020. – № 2(33). – С. 129-136.

18. Черноуc Д.А. Анализ деформирования жестких пороматериалов / Д.А. Черноус, С.В. Шилько // Известия высших учебных заведений. СевероКавказский регион. Серия: Естественные науки. – 2003. – № 1(121). – С. 23-27.

19. Bogdan O.P. Evaluation of Nonuniformity of Elastic Properties of Sheets Made from Closed-Сell Polyolefin Foams by Acoustic Method / O.P. Bogdan, D.V. Zlobin, O.V. Murav'eva [et al.]. // Devices and Methods of Measurements. – 2021. – Vol. 12, No. 1. – P. 58-66. DOI: 10.21122/2220-9506-2021-12-1-58-66

20. Богдан О.П. Методы акустического контроля пористых материалов / О.П. Богдан, А.В. Блинова, Л.А. Денисов // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. – 2024. – Т. 11, № 3. – С. 68-72. DOI: 10.24892/RIJIE/20240301

21. Муравьева О.В. Влияние плотности листов терморасширенного графита на прохождение акустической волны / О.В. Муравьева, Л.А. Денисов, О.П. Богдан, А.В. Блинова // Дефектоскопия. – 2024. – № 12. – С. 44-58. DOI: 10.31857/S0130308224120047

22. Богдан О.П. Исследование плотности образцов из терморасширенного графита акустическим амплитудно-теневым методом / О.П. Богдан, О.В. Муравьева, А.В. Блинова, Д.В. Злобин // Дефектоскопия. – 2023. – № 8. – С. 21-31. DOI: 10.31857/S0130308223080031

23. Богдан О.П. Исследование характеристик листов пенополиэтилена акустическими методами / О.П. Богдан, О.В. Муравьева, А.В. Платунов, Д.С. Рысев // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. – 2020. – Т. 23, № 2. – С. 61-68. DOI: 10.22213/2413-1172-2020-2-61-68