Akadēmiskais centrshttps://doi.org/10.22364/mkm.57.5.09
А. Б. Кудимова1, А. В. Наседкин1, А. А. Наседкина1, А. Раджагопал2
1 Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия
2 Индийский технологический институт Хайдерабада, Хайдерабад, Индия
Компьютерное моделирование композитов, состоящих из пьезокерамической матрицы с металлическими включениями и порами
Полный текст: PDF (RUS)
Исследована задача определения эффективных свойств смесевых композитов, состоящих из пьезокерамической матрицы с металлическими включениями и порами. Проведено сравнение свойств пьезокомпозитов с микро- и с мезопористостью. Для микропористых композитов использовали двухуровневые модели двухфазных структур. Вначале на микроуровне определяли эффективные свойства пьезокерамического материала с порами, а затем на мезоуровне решали задачу гомогенизации для пьезоматериала с эффективными свойствами, найденными на первом этапе, и с проводящими включениями. Мезопористые композиты рассматривали как трехфазные с пьезокерамической матрицей, включениями и порами, расположенными на границах включений. Решение задач гомогенизации осуществлено численно в конечно-элементном пакете ANSYS для представительных объемов с закрытыми структурами включений и пор.Включения и поры моделировались как пьезоэлектрические материалы с экстремальными значениями модуля жесткости и диэлектрической проницаемости. Отмечено, что такой подход сохраняет энергетический баланс между композитной и гомогенной средой сравнения. В качестве примера проведены расчеты эффективных модулей композитов, состоящих из пьезокерамики на основе титаната бария, включений из никеля и пор. Исследованы зависимости эффективных модулей от объемных долей включений и пор, а также от количества мезоразмерных пор на границах включений. Проведен анализ влияния типа пористости на эффективные свойства рассматриваемых пьезокомпозитов.
Ключевые слова: электроупругость, композит пьезоэлектрический, включение металлическое, пора, гомогенизация, модуль эффективный, метод конечных элементов
Поступила в редакцию 30.03.2021
Окончательный вариант поступил 02.06.2021
Перевод статьи на английском языке (Springer):
Computer simulation of composites consisting of piezoceramic matrix with metal inclusions and pores