Influence of electrophysical impacts on the flexural strength of a cured monolayer reinforced with continuous carbon fiber
https://doi.org/10.35164/0554-2901-2023-9-10-21-25
Abstract
The effect of ultrasonic and microwave treatment of a monolayer formed by three-dimensional printing from prepregs reinforced with continuous carbon fiber on its three-point bending strength has been investigated. Empirical strain–stress relationships were obtained and the microstructure was investigated. The highest efficiency of electrophysical treatment (increase by 54–72 %) is observed for specimens exposed to microwave field in the deformation range of 0.5–1.3 mm.
Keywords
Supporting agencies: The work was carried out with the support of the RNF grant 23-79-00039 "Substantiation of the methodology of complex modification of composite materials for extreme operating conditions based on the study of phase-structural transformations under the influence of electrophysical influences of various frequency ranges"
About the Authors
I. V. Zlobina
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov; National Research Centre “Kurchatov Institute”
Russian Federation
Russian Federation
Saratov
Moscow
N. V. Bekrenev
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov
Russian Federation
Russian Federation
Saratov
A. S. Egorov
National Research Centre “Kurchatov Institute”
Russian Federation
Russian Federation
Moscow
T. M. Alukaev
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov
Russian Federation
Russian Federation
Saratov
References
1. Antonov F. Continuous Fiber Reinforced Composites from Anisoprint: How New Materials and Technologies Can Change Manufacturing // Research & Development in Material science. Vol. 12. Iss. 4. P. 1284–1286.
2. Петров В.М., Безпальчук С.Н., Яковлев С.П. О влиянии структуры на прочность изделий из пластиков, получаемых методом 3D-печати // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. 2017. Т. 9. № 4. С. 765–776. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29922481&ysclid=lp80v421tj891056443.
3. Ning F. [et al.] Additive manufacturing of carbon fiber reinforced thermoplastic composites using fused deposition modeling: Effects of process parameters on tensile properties // Journal of composite materials. Vol. 51. Iss. 4. P. 451–462.
4. Polyzos E. A. [et al.] Multi Scale Analytical Methodology for the Prediction of Mechanical Properties of 3D-printed Materials with continouos Fibres // Additive Manufacturing. V. 36. 2020. P. 101394.
5. Wang F. [et al.] Fiber-matrix Impregnation Behavior During Additive Manufacturing of continouos Carbon Fiber reinforced Polylactic Acid Composites // Additive Manufacturing. V. 37. 2021. P. 101661.
6. Кулезнев В.С., Шершнев А.С. Химическая и физическая модификация полимеров. Москва: Химия, 1990.
7. Негров Д.А. Влияние энергии ультразвуковых колебаний на структуру и свойства полимерного композиционного материала на основе политетрафторэтилена : дис. ... канд. тех. наук. Омск, 2009.
8. Brovko A.V., Murphy E.K., Rother M. Waveguide microwave imaging: spherical inclusion in a dielectric sample // IEEE microwave and Wireless Comp. Lett. 2008. Vol. 18. № 9. P. 647–649.
9. Microwave processing of materials / National Materials Advisory Board. Washington: National Academy Press, 1994.
10. Архангельский Ю.С. Справочная книга по СВЧ-электротермии. Саратов: Научная книга, 2011.
11. Злобина И.В., Бекренев Н.В. О механизме повышения механических характеристик отвержденных полимерных композиционных материалов под действием СВЧ электромагнитного поля // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2022. Т. 22. № 2. С. 158–169.
12. Влияние сверхвысокочастотного электромагнитного поля на межслоевую прочность в отвержденных полимерных композиционных материалах / И.В. Злобина [и др.] // Журнал технической физики. 2023. Т. 93. Вып. 2. С. 237–340.
13. Kim T., Lee J., Lee K.-H. Microwave heating of carbon-based solid materials // Carbon Letter. 2014. Vol. 15. №.1. P. 15–24.
14. Museok K. Microwave Curing of Carbon-Epoxy Composites: Process Development and Material Evaluation. London: Imperial College London Department of Aeronautics, 2016.
15. Кестельман В.Н. Физические методы модификации полимерных материалов. Москва: Химия, 1980.
16. Формование изделий из радиопрозрачных материалов с использованием СВЧ-излучения / Г.А. Морозов [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Т. 14. № 1. 2012. С. 573–576.
17. Нефедов В.Н., Мамонтов А.В., Сайгин И.А. Термообработка стержневых диэлектрических материалов с использованием микроволнового излучения // Актуальные проблемы электронного приборостроения : мат. Междунар. науч.-тех. конф. / под ред. А.А. Захарова [и др.]. Саратов: Изд-во Сарат. гос. тех. ун-та имени Гагарина Ю.А., 2016. Т. 2. С. 436–441.
18. Микроволновый метод создания равномерного распределения температуры в объемных диэлектрических материалах / В.Н. Нефедов [и др.] // Метрология. 2010. № 12. С. 36–41.
19. Нефедов В.Н. Сверхвысокочастотные устройства для высокоэффективной термообработки материалов больших площадей : дис. ... д-ра тех. наук. М., 2001.
Review
For citations:
Zlobina I.V., Bekrenev N.V., Egorov A.S., Alukaev T.M. Influence of electrophysical impacts on the flexural strength of a cured monolayer reinforced with continuous carbon fiber. Plasticheskie massy. 2023;(9-10):21-25. (In Russ.) https://doi.org/10.35164/0554-2901-2023-9-10-21-25
Views:
225
Email this article 
