Стаття

Отримано 22.10.2023

Доопрацьовано 19.02.2024

Прийнято 27.03.2024

Взято з Вип. 115, Ч. 1, 2024

Сторінки 67 -80

Shlyun, N., & Zaiets, J. (2024). THERMOMECHANICAL DEFORMATION OF CARBON NANOTUBES IN POLYMER MATRIXES. Automobile Roads and Road Construction, (115.1), 67-80. https://doi.org/10.33744/0365-8171-2024-115.1-067-080

ТЕРМОМЕХАНІЧНІ ДЕФОРМУВАННЯ КАРБОНОВИХ НАНОТРУБОК В ПОЛІМЕРНИХ МАТРИЦЯХ

Наталія Шлюнь Юлія Заєць

Виконано теоретичне дослідження ефектів зародження внутрішньоструктурних термонапружень в полімерних матеріалах, армованих карбоновими нанотрубками, що викликані термомеханічною несумісністю цих матеріалів. На базі моделювання нанотрубки пружною циліндричною оболонкою із зведеними значеннями товщини, модуля пружності, коефіцієнта Пуассона і коефіцієнта лінійного термічного розширення побудовані диференціальні рівняння її термопружної взаємодії з епоксидним, поліамідним, фенолформальдегідним, поліефірним, полікарбонатним, полістирольним та поліпропіленовим середовищами в однорідних і неоднорідних полях температури. Знайдені розв’язки цих рівнянь в замкненій формі. Побудовані функції розподілення термонапружень в матричному середовищі та термічних зусиль в стінці нанотрубки. Продемонстровано, що термонапруження в матричному середовищі мають вигляд концентраторів на інтерфейсній поверхні між фазами системи та спадають обернено пропорційно квадрату відстані до осі нанотрубки. Показано, що інтенсивності цих термонапружень зростають зі збільшенням несумісності термомеханічних параметрів фаз системи

карбонові нанотрубки, полімерні матеріали, термомеханічна несумісність, внутрішньоструктурні термонапруження, математичне моделювання, концентратори напружень
  1. Gupta, S.S., Bosco, F., & Batra, R.C. (2010). Wall thickness and elastic moduli of single-walled carbon nanotubes from frequencies of axial, torsional and inextensional modes of vibration. Computational Materials Science, 47, 1049-1059.
  2. Monteiro, A.O., Cachim, P.B., & Costa, P.M. (2014). Mechanics of filled carbon nanotubes. Diamond and Related Materials, 44, 11-25.
  3. Dai, L., & Sun, J. (2016). Mechanical properties of carbon nanotubes-polymer composites. In Carbon nanotubes - current progress of their polymer composites. 
  4. Han, Z., & Fina, A. (2011). Thermal conductivity of carbon nanotubes and their polymer nanocomposites: A review. Progress in Polymer Science, 36(7), 914-944. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2010.11.004.
  5. Han, Z., & Fina, A. (2011). Thermal conductivity of carbon nanotubes and their polymer nanocomposites: A review. Progress in Polymer Science, 36(7), 914-944.
  6. Kwon, Y.K., & Kim, P. (2006). Unusually high thermal conductivity in carbon nanotubes. In High thermal conductivity materials (pp. 227-265). New York: Springer.
  7. Wang, P., Xiang, R., & Maruyama, S. (2018). Thermal conductivity of carbon nanotubes and assemblies. In Advances in heat transfer (Vol. 50, pp. 43-122). Amsterdam: Elsevier.
  8. Shliun, N.V., & Zaiets, Yu.O. (2022). On the internal mechanism of thermal damage in reinforced composites with thermomechanical incompatibility of their phases. Bulletin of the National Transport University. Series “Technical Sciences”, 3(53), 427-432.
  9. Elwardany, M., Planche, J.-P., & King, G. (2020). Universal and practical approach to evaluate asphalt binder resistance to thermally-induced damage. Construction and Building Materials, 255, 1-18.
  10. Elwardany, M.D., King, G., Planche, J.P., Rodezno, C., Christensen, D., Fertig III, R.S., Kuhn, K.H., & Bhuiyan, F.H. (2019). Internal restraint damage mechanism for age-induced pavement surface damage. Asphalt Paving Technology: Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 88.
  11. Kovalenko, A.D. (1970). Fundamentals of thermoelasticity. Kyiv: Naukova Dumka.
  12. Gulyaev, V.I., Mozgovyi, V.V., Shliun, N.V., Zaiets, Yu.O., Bilobrytska, O.I., & Shevchuk, L.V. (2023). Internal structural thermal stresses in composites with thermomechanically incompatible parameters of their fractions. Kyiv: Lyra-K.
  13. Gulyayev, V.I., Mozgovyi, V.V., Shlyun, N.V., Shevchuk, L.V., & Bilobrytska, O.I. (2022). Negative thermomechanical effects in granular composites with incompatible thermomechanical parameters of their components. International Review of Mechanical Engineering, 16(4), 188-197. doi: 10.15866/ireme.v16i4.21996.
  14. Qian, D., Wagner, G.J., Liu, W.K., Yu, M.F., & Ruoff, R.S. (2002). Mechanics of carbon nanotubes. Applied Mechanics Reviews, 55(6), 495-532.

https://doi.org/10.33744/0365-8171-2024-115.1-067-080