Статья: Микроструктура и физико-механические свойства полимерных труб, армированных стекловолокном: 3D фрактальное моделирование

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.