ЯК ЗМІНЮЮТЬСЯ ВЛАСТИВОСТІ КОМПОЗИЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ, ЯКЩО ОДНА З НИХ НЕЗМІННА?
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2025-12-95-101Ключові слова:
експериментально-статистична модель, ізопараметричний аналіз, полегшений гіпсобетон, ценосфера, перліт, міцність, щільність.Анотація
Статтю відкривають кілька слів про історію та важливість у розвитку цивілізації композиційних матеріалів, дисперсних систем з багатокомпонентними дисперсійним середовищем та дисперсною фазою. Це та методологія полів властивостей матеріалів в координатах рецептурно-технологічних факторів, які описуються експериментально-статистичними (ЕС) моделями – передумови дослідження, представленого у цій статті. Одним із основних засобів методології є випадкове сканування рецептурно-технологічних полів. Цілі роботи ‒ показати, як цей інструмент дозволяє оцінити зміну властивостей, якщо одна з них має бути незмінною, на прикладі вирішення двох завдань у дослідженні полегшеного гіпсобетону, з ценосферами та перлітом як заповнювачами. Розподіл розміру мікросфер із середнім близько 0.1 мм та середній розмір частинок перліту 0.3-0.5 мм можуть припустити досить компактне їхнє пакування та формування відносно стабільного каркасу. Використовуються ЕС-моделі залежностей щільності та міцностей на стиск та вигині від вмісту заповнювачів та дозувань двох хімічних добавок, побудовані за даними спланованого натурного експерименту. В обчислювальних експериментах генеруються склади (заповнювача при фіксованих середніх значеннях дозування добавок), оцінки для них властивостей по моделям дозволяють виконати ізопараметричний аналіз. У першому прикладі з аналізу виключаються склади, при яких рівень щільності бетону виходить за задані межі ізопараметричного коридору. Оцінюються зміни міцностей за умови приблизно постійної необхідної щільності. Можуть бути визначені найбільш міцні за цієї умови. У другому прикладі необхідною постійною має бути забезпечена міцність на стиск. Оцінюються зміни щільності та міцності на вигин за цієї умови, за їх рівнями у складах, що залишилися в ізопараметричному коридорі для міцності на стиск. У цьому випадку можуть бути визначені найлегші композиції заданої міцності. Електронна мікроскопія може бути рекомендована для візуалізації та розуміння механізмів явищ у міжфазних шарах «матриця-інертні заповнювачі». Ізопараметричний аналіз виявився дуже корисним у матеріалознавстві.
Посилання
[1] R. Patle, N.A. Dubey, "Dispersed Phase Reinforcement-Based Composite Classification System", African Journal of Biological Sciences, 6 (6), pp. 6901-6908, 2024.
[2] M. Sidney, "High Performance Concrete: Where Do We Go from Here?", Brittle Matrix Compos., 8, pp. 15–23, 2006.
[3] C. Shi, Y.L. Mo, High-Performance Construction Materials. New York, World Scientific Publishing Co. Pte Ltd., 2008.
[4] W.P. De Wilde, C.A. Brebbia, S. Hernández, High Performance Structures and Materials. VI, Ashurst (UK), WIT Press, 2010.
[5] T.V. Lyashenko, V.A. Voznesensky, Composition-process fields methodology in computational building materials science. Odessa, Astroprint, 2017.
[6] T. Lyashenko, "Composition-process fields methodology for design of composites structure and properties, Int.Symp", Brittle matrix composites 11, Warsaw, Institute of Fundamental Technological Research PAS, pp. 289-298, 2015.
[7] D.C. Montgomery, Design and Analysis of Experiments, 10th ed. John Wiley & Sons, 2019.
[8] Bradley Jones, Douglas C. Montgomery, Design of Experiments: A Modern Approach, 1st Edition, Wiley, 2019.
[9] T.V. Lyashenko, N.R. Antoniuk, N.V. Khlytsov, I.K. Bichev, "Computational experiments when studying materials properties influenced by "mixture" factors", Modern construction and architecture, no. 9, pp. 62-70, 2024.
[10] K. Moskalova, T. Lyashenko, A. Aniskin, M. Orešković, "Modelling the Influence of Composition on the Properties of Lightweight Plaster Mortar and Multicriteria Optimisation", Materials, 16(7):2846, 2023.
[11] V.A. Voznesensky, Statystychni metody planuvannia eksperymentu v tekhniko-ekonomichnykh doslidzhenniakh. 2-he vydannia. Finansy ta statystyka, 1981.
[12] T.V. Lyashenko, A.D. Dovgan, "Isoparametric analysis when studying composite materials", Bulletin of Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture, vol. 66, pp. 72-78, 2017.
[13] T. Lyashenko, V. Kersh, D. Kersh, "Modelling the effect of composition on the properties of gypsum concrete containing cenospheres", 18 ibausil, Weimar (Germany), vol. 1, pp. 416-423, 2012.
[14] T. Wandell, "Cenospheres: From Wastes to Profits", The American Ceramic Society Bulletin 75, 6, pp. 79-81, 1996.
[15] K.N. Lapko, "Inorganic hollow microspheres – high performance fillers for building materials", Modern dry mixes technologies in construction, 2006, pp. 106-110.
[16] A.A. Pashkevich, E.G. Pervushin, D.V. Oreshkin, "Hollow glass microspheres and forming structural cement systems", Building Physics in XXI century, 2006, pp. 147-150.
[17] V.A. Voznesensky, Suchasni sposoby optymizatsii kompozytsiinykh materialiv. K.: Budivelnyk, 1983.
[18] V.A. Voznesensky, T.V. Lyashenko, B.L. Ogarkov, Chislennye metody resheniya stroitel’no-tekhnologicheskikh zadach na EVM. K.: Vyshcha shkola, 1989.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
