ALFABUILD

Объектом исследования является микроструктура труб из стекло-базальтопластика (GFRP/BFRP) и взаимосвязь между их мультифрактальными размерами и физико-механическими свойствами. Структура многих материалов характеризуется неоднородностью на различных длинах волн, которая часто оценивается по геометрическим характеристикам их элементов. Однако сложность этих структурных элементов затрудняет количественный анализ. Метод. В исследовании использовался фрактальный формализм для оценки неоднородной микроструктуры труб из стекло-базальтопластика. Для оценки структурной неоднородности были проанализированы мультифрактальные размеры матричных волокон и эпоксидного компонента. Результаты. Значения неоднородности были определены с помощью функции мультифрактального спектра f(α) как для матричных волокон, так и для эпоксидного компонента. Чувствительность прочности на сжатие гибридных композитных труб из стеклопластика/углепластика к этим показателям неоднородности варьировалась от 0,06 до 0,63 для матричных волокон и от 0,17 до 0,44 для эпоксидного компонента. Коэффициенты корреляции фрактальных моделей находились в диапазоне от 0,75 до 0,81, что обеспечивало достаточный уровень точности для оценки прочности труб на сжатие. Такая точность позволяет рассматривать предложенный метод как неразрушающий способ оценки качества композитных труб из стеклопластика/углепластика.

Объектом исследования является микроструктура стекло-базальтовых пластиковых композитных труб и взаимосвязь между их фрактальной размерностью и физико-механическими свойствами. Метод. Исследование включает проведение физических экспериментов по измерению и анализу свойств стеклопластиковых и стекло-базальтопластиковых композитных труб. Эксперименты включают испытания на прочность, модуль упругости, разрушение, изгиб и другие механические характеристики. Результаты. В статье рассматривается возможность моделирования микроструктуры стекло-базальтовых пластиковых композитных труб с помощью 3D-фрактального анализа. Массовый состав труб: 70% ровинга и 30% связующего вещества. Оценка фрактальной размерности микроструктуры проводилась в масштабе 300 мкм с акцентом на границах между структурными элементами (волокнистой матрицей и эпоксидным компонентом труб). Была установлена однозначная зависимость между фрактальной размерностью стекло-базальтовых волокон в трёхмерном пространстве, межфазными границами в двумерном пространстве и прочностью на разрыв, прочностью на сжатие и модулем Юнга. С увеличением фрактальной размерности стекло-базальтовых волокон с 2,055 до 2,245 и межфазных границ с 1,228 до 1,415 наблюдалось улучшение физико-механических свойств труб. Увеличение длины и фрактальной размерности границ раздела указывает на более высокие затраты энергии при разрушении трубы, что приводит к улучшению прочностных характеристик. Рассчитанные математические модели позволяют с удовлетворительной практической точностью прогнозировать физико-механические свойства стекло-базальтовых композитных труб на основе фрактального анализа микроструктуры.