Визначення механічних властивостей 3d-друкованих полімерних виробів методами структурної механіки

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorСоловей, В. В.
dc.contributor.authorКарвацький, А. Я.
dc.contributor.authorЛазарєв, Т. В.
dc.contributor.authorМікульонок, І. О.
dc.contributor.authorОмельчук, І. В.
dc.date.accessioned2023-03-10T09:35:22Z
dc.date.available2023-03-10T09:35:22Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractenMathematical models of stress-strain state (SSS) for modeling tests of polymer composite samples obtained by fused deposition modeling (FDM) in approximations of isotropic and orthotropic media are formulated. An algorithm for solving the inverse SSS problem to determine the effective mechanical properties in the orthotropic approximation of composite products printed by the FDM method has been developed. Numerical models have been developed to solve inverse SSS problems to determine the effective orthotropic mechanical properties of composite products with different degrees of reinforcement, obtained using additive technologies based on the FDM method. The grid convergence of the developed numerical models by the method of double recalculation is investigated. It is established that the used mesh of geometric models of product samples leads to errors in determining the vector of the modulus of elasticity in the range of 0–3.19%, and the vector of the shear modulus does not exceed 0.05–0.2%. Numerical experiments to determine the effective mechanical properties of samples of composite polymeric materials in the approximation of orthotropic homogeneous medium were performed. The obtained results are compared with the data of calculations by analytical dependences to determine the effective mechanical properties of composite materials. It is shown that the results of numerical studies agree satisfactorily with the corresponding data obtained from analytical dependences in the range of 0.081–5.696%. It is established that all three components of the vectors of modulus of elasticity and shear increase with the degree of reinforcement. The largest increase is observed for the components of vectors E3 and 1 2 G ,G , which is due to the reinforcement in the direction Z, and the difference between the values of the components of vectors E1 and E2 and G1 and G2 is due to the cross-sectional asymmetry of the strand. Dependences for operative prediction of effective orthotropic mechanical properties of composites based on PLA + KEVLAR 29 within the limits of change in the volume fraction of reinforcing fibers up to 5% are obtained. To develop new composite materials with predetermined properties, it is not necessary to perform multivariate, rather complex and cumbersome numerical experiments in solving the inverse SSS problem.uk
dc.description.abstractukСформульовано математичні моделі задач напружено-деформованого стану (НДС) для моделювання випробувань зразків полімерних композитів, отриманих методом пошарового наплавлення fused deposition modeling; FDM), у наближеннях ізотропного і ортотропного середовищ та розроблено відповідні числові моделі розв’язання цих задач. Розроблено алгоритм розв’язання оберненої задачі НДС для визначення ефективних механічних властивостей композитних виробів, надрукованих за методом FDM, який базується на отриманні осереднених розв’язків задач НДС для гетерогенного ізотропного середовища і використанні закону Гука для гомогенного ортотропного середовища. Проведено числові експерименти з визначення ефективних механічних властивостей зразків композитних полімерних матеріалів в наближенні ортотропного гомогенного середовища. Виконано порівняння отриманих результатів з даними, одержаними за аналітичними залежностями для визначення ефективних механічних властивостей композитних матеріалів. Отримано залежності ефективних механічних властивостей полімерних композитів від об’ємної частки армувального волокна, що потрібно для оперативного прогнозування механічних характеристик під час розробки нових матеріалів.uk
dc.format.pagerangeС. 16-32uk
dc.identifier.citationВизначення механічних властивостей 3d-друкованих полімерних виробів методами структурної механіки / Соловей В. В., Карвацький А. Я., Лазарєв Т. В., Мікульонок І. О., Омельчук І. В. // Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2021. – № 2 (20). – С. 16-32. – Бібліогр.: 21 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-9741.2.2021.235853
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/53541
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження» : збірник наукових праць, 2021, № 2 (20)uk
dc.subjectадитивні технологіїuk
dc.subjectметод пошарового наплавленняuk
dc.subjectполімерний композитuk
dc.subjectмеханічні властивостіuk
dc.subjectнапружено-деформований станuk
dc.subjectчислове моделюванняuk
dc.subjectadditive technologiesuk
dc.subjectfused deposition modelinguk
dc.subjectpolymer compositeuk
dc.subjectmechanical propertiesuk
dc.subjectstress-strain stateuk
dc.subjectnumerical modelinguk
dc.subject.udc[678.073:004.356.2]:004.942]-026.56(045)uk
dc.titleВизначення механічних властивостей 3d-друкованих полімерних виробів методами структурної механікиuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPI-ChemInzh_2021_2_p16-32.pdf
Розмір:
1.49 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 2 (20)