Расчет электрофизических свойств дисперсно-наполненного композита
| Parent link: | Вычислительная механика сплошных сред.— , 2008- Т. 10, № 1.— 2017.— [С. 5-16] |
|---|---|
| Corporate Author: | |
| Other Authors: | , , , , , , |
| Summary: | Заглавие с экрана Полимерные материалы позволяют относительно просто менять их свойства с помощью структурной модификации, а именно за счет введения наполнителей различной природы. При этом химическая природа полимерной матрицы получаемой композиции не затрагивается, а свойства, в том числе деформационно-прочностные, теплофизические и электрофизические, могут заметно отличаться от исходных. В работе обсуждается такой способ определения эффективных электрофизических характеристик неоднородных материалов, использование которого возможно и в тех случаях, когда материал в разных фазах имеет свойства, отличающиеся на несколько порядков. Рассматриваются композиции, состоящие из полимерных матриц, наполненных порошковыми электропроводящими материалами. Формулировка краевых задач электростатики и электропроводности для ячейки периодичности композиционного материала основывается на фундаментальных соотношениях электрофизики. Составляющими математической модели являются дифференциальные уравнения в частных производных, которые решаются методом конечных элементов (МКЭ). В результате находятся поля потенциала и напряженности электрического поля. Сопоставлением интегральных характеристик (энергии электромагнитного поля, мощности тепловых потерь) ячейки периодичности композита и гипотетического однородного материала устанавливаются эффективные электрофизические характеристики композитного материала: диэлектрическая проницаемость и удельная электрическая проводимость. В качестве примеров анализируются электрофизические свойства нескольких композиций, в частности, композиции из полиэтилена (матрица), наполненного порошком металла (армирующие включения). Кроме того проводится сравнение численных и экспериментальных результатов для композиций из силикона, наполненных графитом и медью. The properties of polymeric materials can be relatively easily changed during structural modifications by introducing fillers of different nature. Meanwhile, the chemical nature of the polymeric matrix of the resulting composition remains unchanged, whereas the thermophysical and electrophysical properties of the composition, including its strain-strength characteristics, can be markedly different from the properties of the matrix. This paper considers the method of determining the effective electrophysical characteristics of inhomogeneous materials when different material phases have properties that differ by several orders of magnitude. The compositions of polymer matrices filled with electrically conducting powder materials are investigated. Electrostatic and electrical conductivity boundary-value problems for the cell periodicity of a composite material are formulated using the basic equations of electrophysics. Partial differential equations used in the mathematical model of the material in an electric field are solved by the finite element method (FEM). Analysis of the results makes it possible to evaluate the electric potential and the electric field intensity in the composite. Such effective electrophysical characteristics of the composite material as dielectric constant and specific electric conductivity are obtained by comparing the integral characteristics (electromagnetic field energy, heat loss power) of the periodicity cells of a composite and a hypothetical homogeneous material. As an example, the electrophysical properties of several composites, in particular a composite based on polyethelene (matrix) filled with metal powder (reinforced particles), are considered. In addition, a comparison of the numerical and experimental results for the silicone-based compositions filled with graphite and copper is performed. Режим доступа: по договору с организацией-держателем ресурса |
| Published: |
2017
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://elibrary.ru/item.asp?id=29928586 |
| Format: | Electronic Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=667180 |