Разработка дисперсно-наполненных композитов на основе полиимида и полиэфиримида с повышенной усталостной долговечностью тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Богданов Алексей Алексеевич

• Богданов Алексей Алексеевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Богданов Алексей Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Суперконструкционные полимеры и композиты на их основе

1.2 Усталость полимерных композитов

1.3 Методы оценки усталостных повреждений в полимерных композитах

1.3.1 Прямые методы оценки поврежденности

1.3.2 Косвенные методы оценки поврежденности

1.4 Постановка задач исследования

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Материалы исследований

2.2 Методики исследований

3 Разработка экспериментального испытательного комплекса для оценки усталостных повреждений дисперсно-наполненных полимерных композитов

3.1 Разработка метода оценки деформационно-прочностных характеристик и усталостных повреждений

3.2 Тестирование экспериментального комплекса на примере дисперсно-

наполненных ПЭИ композитов

Выводы по главе

4 Влияние материала матрицы и аспектного соотношения КУВ на параметры петель гистерезиса и усталостные свойства композитов полиимида и полиэфиримида

4.1 ИК и КР спектроскопия матриц ПИ и ПЭИ

4.2 Растровая электронная микроскопия структуры композитов

4.3 Испытания на статическое растяжение

4.4 Испытания на усталость

4.4.1 Потери энергии на гистерезис

4.4.2 Секущий и динамический модули

4.4.3 Циклическая ползучесть

4.5 Рентгеновская дифракция после испытаний на усталость

4.6 Обсуждение результатов

Выводы по главе

5 Влияние массовой доли КУВ и амплитуды циклических нагрузок на усталостные свойства дисперсно-наполненных ПЭИ композитов

5.1 Статическое растяжение

5.2 Усталостные испытания

5.3 Оценка снижения жесткости

5.4 Оценка циклической ползучести

5.5 Моделирование усталостной долговечности

5.6 Моделирование снижения жесткости

5.7 Моделирование циклической ползучести

5.8 Тестирование разработанной модели

5.9 Обсуждение результатов

Выводы по главе

ОБОБЩЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка дисперсно-наполненных композитов на основе полиимида и полиэфиримида с повышенной усталостной долговечностью»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Современные отрасли науки и техники, такие как аэрокосмическая, авиационная, судостроение, автомобилестроение, строительство, медицина и др. широко используют полимерные композиционные материалы (ПКМ), однако из-за того, что требования к свойствам материалов постоянно ужесточаются и доступные на рынке составы перестают им соответствовать, требуется разработка новых материалов. Ввиду этого возрос интерес к высокотемпературным и высокопрочным термопластам, таким как полиимид (ПИ) и полиэфиримид (ПЭИ), из-за возможности создания на их основе ПКМ, армированных волокнами, с уникальными эксплуатационными свойствами и способных работать в жестких условиях эксплуатации (высокие нагрузки, агрессивные среды, повышенные температуры). Это открывает широкие возможности для внедрения новых термопластичных материалов для нужд двигателестроения, судостроения, нефтегазовой отрасли и т.д. Ключевое преимущество термопластов по сравнению с реактопластами заключается в значительном сокращении производственного цикла, где многочасовое формование в автоклаве может замениться штамповкой. Кроме того, термопласты обладают высокими физико-механическими свойствами и вязкостью разрушения, обладают приемлемым уровнем FST-свойств (токсичность при горении), хранятся при комнатной температуре и вторично перерабатываются. Термопластичные композиты возможно соединять методом сварки, что может сократить расходы на сборку и повысить надежность конструкций. Мировые авиапроизводители сейчас используют такие материалы в «простых» элементах: скобы фюзеляжа (Airbus A350XWB), кронштейны крыльев и центроплана (Bombardier C-Series), панели пола кабины пилота (Airbus A400M) и т.д. В дальнейшем ожидается появление новых проектов по созданию более сложных узлов и конструкций из термопластичных композитов. Преимуществами термопластичных композитов с дисперсным армированием волокнами является возможность массового производства изделий традиционным методом литья под давлением, 3D печатью и

производства объемных изделий сложной формы, что затруднено для слоистых композитов с непрерывным армированием.

Сопротивление усталости является важным эксплуатационным параметром для конструкционного применения материалов, при этом для ПИ и ПЭИ композитов с дисперсным армированием практически отсутствуют данные о связи структуры с усталостным поведением. Для проектирования ПКМ с требуемыми свойствами необходимо установить закономерности влияния на них состава и структуры, которые определяются материалом матрицы и наполнителей, распределением наполнителей в объеме, формой (аспектным соотношением) и объемной долей наполнителей, а также адгезией. Изменением одного или нескольких параметров, влияющих на состав и структуру материала, можно в значительной степени изменить его свойства.

Другой проблемой является то, что при циклическом нагружении дисперсно-наполненных ПКМ основное время наработки до разрушения занимает стадия накопления рассеянных повреждений на интерфейсе «матрица-наполнитель», которые в силу малого размера трудно выявлять традиционными методами неразрушающего контроля.

Таким образом, разработка методов оценки усталостных повреждений и проектирования дисперсно-наполненных ПКМ с повышенным сопротивлением усталости является актуальной научно-технической проблемой. Проведение таких исследований требует создания новых аппаратных и программных средств, являющихся частью автоматизированных измерительных комплексов, способных оперативно выполнять обработку больших объемов информации, производить высокоточные измерения, качественно и наглядно представлять полученные результаты.

Исследования в рамках тематики настоящей диссертации ориентированы на приложения к разработке композиционных материалов для машиностроения (подшипники, шестерни, зубчатые передачи и т.д.) с повышенным сопротивлением усталостному разрушению.

Область исследования входит в список приоритетных направлений Стратегии научно-технологического развития РФ, утвержденных указом Президента от 01.12.2016 № 642, по направлению: а) переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям,

роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта.

Область исследования входит в перечень приоритетных направлений фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021 - 2030 гг., утвержденного распоряжением Председателем Правительства РФ от 31.12.20 № 3684-р, направление 1.3.2.2. Структурные исследования конденсированных сред, связь структуры и свойств; 1.3.2.10. Физическое материаловедение и физика дефектов; 1.4.1.4. Новые полимерные, композитные, нано- и сверхтвердые материалы; 1.4.2.3. Физико-химические основы синтеза функциональных материалов для различных областей современной техники).

Степень разработанности темы исследования. Заметный вклад в исследования усталости ПКМ внесли Avanzini A., Bernasconi A., Eftekhari M., Friedrich K., Jain A., Karger-Kocsis J., Mortazavian S., Talreja R, Wang S. и др. Однако, несмотря на большое количество опубликованных работ, в настоящее время известно небольшое число публикаций, посвященных системным исследованиям влияния состава и структуры на усталостные свойства дисперсно-наполненных ПКМ. Практически отсутствуют обобщенные данные об усталостном поведении ПИ и ПЭИ композитов, а также влияния типа, длины, содержания КУВ на их долговечность в различных условиях циклического нагружения.

Объектом исследования являются композиты на основе суперконструкционных термопластов ПИ и ПЭИ, комплексы и средства исследования усталостных свойств полимерных композитов.

Предметом исследования являются методы оценки усталостных повреждений в ПКМ и модель связи структуры и усталостных свойств композитов.

Целью диссертационного исследования является разработка дисперсно-наполненных композитов полиимида и полиэфиримида с повышенной усталостной долговечностью путем установления взаимосвязи их состава и структуры с определяемыми на экспериментальном испытательном комплексе характеристиками механического гистерезиса.

Задачи:

1. Разработка и тестирование экспериментального испытательного комплекса, реализующего бесконтактный способ измерения деформации и расчета параметров петель механического гистерезиса, с целью оценки структурного и деформационного факторов усталостного разрушения дисперсно-наполненных полимерных композитов.

2. Установление влияния параметров петель гистерезиса на усталостную долговечность и возможности ее повышения в композитах полиимида (ПИ) и полиэфиримида (ПЭИ) при варьировании материала матрицы, аспектного соотношения коротких углеродных волокон (КУВ) в диапазоне 14-280 (длина КУВ 100-2000 мкм) при одинаковом максимальном напряжении в цикле.

3. Разработка дисперсно-наполненных полимерных ПЭИ композитов с повышенным сопротивлением усталости путем установления взаимосвязи между массовой долей КУВ (в диапазоне 10-30%) и амплитудой циклической нагрузки с величиной коэффициента демпфирования.

Научная новизна исследования

1. Проведено совершенствование метода исследования эксплуатационных (усталостных) свойств дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов, реализующее автоматизированное проведение усталостных испытаний с синхронизацией во времени регистрации данных «нагрузка-деформация» и расчёт параметров петель гистерезиса, включая коэффициент демпфирования, структурный и деформационный фактор усталостного разрушения (п. 6 паспорта специальности). Установлены закономерности усталостного разрушения при циклическом растяжении комплексно наполненного композита антифрикционного назначения ПЭИ/10КУВ/10ПТФЭ, показавшие

преобладающую роль структурного фактора над деформационным, что приводило к повышению коэффициента демпфирования (п. 5 паспорта специальности).

2. В работе впервые обобщены и систематизированы закономерности влияния материала полимерной матрицы и аспектного соотношения коротких углеродных волокон на структуру и усталостную долговечность композитов на основе полиимида и полиэфиримида, и выявлена взаимосвязь каждого из этих параметров с величиной структурного и деформационного фактора, а также коэффициентом демпфирования (п. 2 паспорта специальности).

3. Установлены закономерности влияния массовой доли углеродного волокна в ПЭИ композитах на модуль, предел текучести, коэффициент демпфирования и усталостную долговечность при различных уровнях напряжений в цикле. Впервые проведено сравнение способов повышения усталостной долговечности при варьировании материала матрицы, длины и массовой доли волокна, выявлены наиболее эффективные из них (п. 2 паспорта специальности).

Теоретическая и практическая значимость диссертации и использование полученных результатов. Результаты, представленные в диссертационной работе, расширяют научные представления в области полимерного материаловедения и заключаются в выявлении взаимосвязи состава и структуры с сопротивлением усталости композитов на основе полиимида и полиэфиримида в условиях циклического растяжения и использованы в учебном процессе Национального исследовательского Томского политехнического университета, приложение А. Для различных амплитуд напряжений обоснована возможность повышения сопротивления усталости композитов на основе ПИ и ПЭИ путем определения рационального типа, длины и содержания коротких углеродных волокон (КУВ). Развит подход к проектированию ПИ- и ПЭИ композитов с заданным сопротивлением усталостному разрушению.

ПИ и ПЭИ композиты с повышенным сопротивлением усталости, что достигается малой потерей жесткости и малым развитием неупругих деформаций, рекомендуются для изготовления деталей, работающих в условиях высоких циклических нагрузок: поршневые уплотняющие кольца, подшипники

скольжения, шестерни, рабочие колеса насосов, зубчатые колеса, вентили, детали двигателей (уплотнения). Также полученные результаты могут быть применены при выборе или проектировании ПКМ для таких деталей как втулки, муфты и другие конструкционные детали, работающие в жестких условиях и агрессивных средах.

Результаты по аттестации усталостных свойств антифрикционного композита ПЭИ/КУВ/ПТФЭ и рекомендации по их повышению использованы для разработки подшипников железнодорожного транспорта при выполнении программы Фонда содействия инновациям «СТАРТ 1» «Разработка состава и технологии производства композиционного материала для высокотермостойкого полимерного сепаратора» в ООО «ДКМ Инжиниринг» (г. Екатеринбург), приложение Б.

Методология и методы диссертационного исследования. Основными методами исследования в работе являются циклические испытания, измерение деформаций бесконтактным методом корреляции цифровых изображений (англ. digital image correlation, DIC), расчёт параметров петель гистерезиса и растровая электронная микроскопия. Также проводились измерения физико-механических свойств, использованы методы планирования эксперимента и статистической обработки данных.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный экспериментальный комплекс для автоматизированного проведения циклических испытаний позволяет оценивать сопротивление усталости полимерных композитов через расчет коэффициента демпфирования, значение которого определяется вкладом структурного (СФ) и деформационного (ДФ) факторов, а также уровнем внешнего приложенного напряжения.

2. Увеличение аспектного соотношения КУВ в композитах на основе ПИ и ПЭИ снижает величину деформационного фактора (ДФ), но одновременно сопровождается повышением величины структурного фактора, что при возрастании длины КУВ до 2000 мкм и возникновении «обедненных» ими зон ограничивает возможность дальнейшего повышения усталостной долговечности.

3. Увеличение массовой доли КУВ длиной 200 мкм в дисперсно-наполненных ПЭИ композитах при циклическом нагружении обусловливает существенное повышение долговечности за счёт преобладающего влияния деформационного фактора над структурным и является эффективным подходом к повышению сопротивления усталостному разрушению.

Степень достоверности результатов. Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается использованием современных исследовательских методов и поверенного оборудования, систематическим характером проведения экспериментов и измерений, статистической обработкой данных, а также согласованностью полученных результатов с данными подобных работ других авторов.

Апробация результатов. Результаты данной работы были представлены на всероссийских и международных семинарах и конференциях: The 3rd International Workshop of Advanced Manufacturing Technologies, Scoltech, April 18-19, 2023, Moscow, Russia; Международная конференция «Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии», г. Томск, Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, 11-14 сентября 2023 года; Школа молодых ученых "Закономерности структурного скейлинга и многомасштабная кинетика развития поврежденности при много- и сверхмногоцикловых нагружениях", ИМСС УрО РАН, г. Пермь, Россия, 9-11 ноября 2021 г.; XVI Международная конференция памяти академика Эдуарда Степановича Горкунова «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций», г. Екатеринбург, Россия, 16-20 мая 2022 г.; 50th Anniversary international summer school-conference "Advanced Problems in Mechanics", St. Petersburg, Russia, June 20-24, 2022 г.; Всероссийская конференция «Проблемы прочности авиационных конструкций и материалов», СибНИА им. С.А. Чаплыгина, г. Новосибирск, Россия, 7-10 сентября 2022.

Личный вклад автора состоит в обзоре научной литературы, разработке (в соавторстве) экспериментального испытательного комплекса, проведении

циклических испытаний, получения полей деформаций, расчёте параметров петель гистерезиса с помощью программных средств, статистической обработке полученных результатов и разработке модели усталости композитов. Постановка задач, обсуждение всех научных результатов и положений, изложенных в работе, проведено совместно с научным руководителем профессором С.В. Паниным. По результатам исследования написаны статьи в соавторстве и сделаны доклады на научных конференциях.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 4 статьи в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК и 5 статей в зарубежных изданиях, индексируемых Scopus и Web of Science.

Соответствие диссертации паспорту специальности. Содержание диссертационной работы соответствует паспорту научной специальности 2.6.17. Материаловедение (технические науки) по направлениям исследований «Теоретические и экспериментальные исследования фундаментальных связей состава и структуры металлических, неметаллических материалов и композитов с комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств с целью обеспечения надежности и долговечности деталей, изделий, машин и конструкций» (п. 1); «Установление закономерностей физико-химических и физикомеханических процессов, происходящих в гетерогенных и композиционных структурах» (п. 2); «Установление закономерностей и критериев оценки разрушения металлических, неметаллических и композиционных материалов и функциональных покрытий от действия механических нагрузок и внешней среды» (п. 5); «Разработка и совершенствование методов исследования и контроля структуры, испытание и определение физико-механических и эксплуатационных свойств металлических, неметаллических и композиционных материалов и функциональных покрытий» (п. 6).

Работа выполнена в рамках государственных научных программ и проектов фундаментальных научных исследований: НИР государственного задания ИФПМ СО РАН «Роль структурных трансформаций в формировании эксплуатационных характеристик материалов арктического назначения» № FWRW-2021-0010 (2021-

2024 гг.); грант РНФ «Разработка гибридных композиционных материалов с повышенными механическими и функциональными свойствами на основе термореактивных и термопластичных матриц» № 19-79-10148 (2020-2021 гг.); грант РНФ «Развитие метода УЗ-консолидации слоистых волоконно-армированных композитов на основе перспективных термопластичных матриц ПЭЭК и ПЭИ» № 21-19-00741 (2021-2023 гг.); грант РНФ «Разработка слоистых композитов с комбинированным армированием, обладающих повышенной ударной вязкостью и трещиностойкостью» № 21-79-10385 (2021-2024 гг.).

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, обобщения полученных результатов, заключения, списка сокращений и обозначений, списка публикаций по теме диссертации и списка литературы из 231 использованного источника, а также 3 приложений. Всего 161 страницы, в том числе 51 рисунок и 16 таблиц.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1 Суперконструкционные полимеры и композиты на их основе

Полимерные композиты, армированные высокомодульными волокнами, получили широкое распространение в передовых отраслях промышленности [1]. Длительное время основными связующими (матрицами) для их изготовления были реактопласты (эпоксидные, полиэфирные, фенолформальдегидные и пр. матрицы). Одновременно, для получения высоких показателей прочностных свойств использовали армирование непрерывными волокнами (тканями), либо высокие степени наполнения [2]. В последнее время широкое распространение получили термопластичные связующие, позволяющие как исключить ряд свойственных для реактопластов недостатков, так и получать более сложные с позиции методов переработки изделия [3-6].

Полимерные композиты, армированные короткими волокнами (Short fiber reinforced polymer composites / SFRP), не позволяют достичь уровня прочности, сопоставимого с таковым для непрерывных армирующих волокон, но являются более технологичными [7]. Это позволяет активно использовать их для изготовления широкой номенклатуры изделий, рисунок 1.1. Последние, в процессе эксплуатации неизбежно испытывают воздействие циклических нагрузок, способных привести к развитию процессов усталости. Они, прежде всего инициируются на межфазных границах раздела в силу существенного различия модулей упругости компонентов; однако размер дефектов, способных приводить к быстропротекающему разрушению, весьма мал и не детектируется большинством методов неразрушающего контроля [8,9]. Таким образом, понимание механизмов усталостного разрушения полимерных композитов, армированных короткими волокнами, равно как и методов контроля таких изменений, представляет несомненный научный и практический интерес.

Рисунок 1.1 - Конструкционные изделия, изготовленные методами литья под давлением и 3D печатью из дисперсно-упрочненных суперконструкционных

полимеров

Применение суперконструкционных полимеров (High-Performance Polymers / HPP) в качестве высокотемпературной/высокопрочной матрицы, рисунок 1.2, позволяет существенно расширить спектр применения SFRP для промышленных приложений. С другой стороны, они менее популярны в настоящее время по сравнению с нанокомпозитами [10]. Однако, для конструкционных приложений нанонаполнители далеко не всегда способны обеспечить эффект повышения прочности, сопоставимый с введением коротких волокон. Также не следует забывать о финансовых аспектах промышленного применения нанонаполнителей

[ПД2].

High-performance thermoplastic polymers

аз со l-и

О оо U

и О

О I-

и

150 °С-

Р?

зоо °с

Engineering

Рисунок 1.2 - Пирамида суперконструкционных полимерных материалов, включающая термопласты с аморфной и полукристаллической структурой

Полиимиды (ПИ) - относятся к классу суперконструкционных полимеров (НРР), обладают повышенной термоокислительной стабильностью, модулем упругости, радиационной и химической стойкостью, а также сохраняют высокие механические свойства в широком диапазоне температур. [13-15]. По указанным причинам данные полимеры привлекательны для изготовления деталей узлов трения [16,17], однако чистый ПИ характеризуется высоким коэффициентом трения и низкой износостойкостью. Одним из способов решения этого вопроса является наполнение ПИ твердосмазочными наполнителями, снижающими их коэффициенты трения [18-21] (например, политетрафторэтилен (ПТФЭ) [22]), однако в большинстве случаев это сопровождается снижением прочностных свойств композитов [23-26], что можно компенсировать дополнительным введением армирующих волокон [27]. Ключевым аспектом проектирования армированных полимерных композитов является обеспечение адгезии между полимерной матрицей и наполнителями [28]. Эту проблему можно решить путем обработки волокна связующим агентом. В работе [29] исследованы механические и трибологические свойства композитов на основе ПИ, нагруженных ПТФЭ и измельченными углеродными волокнами (МУВ) для работы в узлах трения. Показано, что скорость изнашивания композита «ПИ+ПТФЭ+МУВ» снизилась в ~310 раз для металлополимерного трибологического контакта и в ~285 раз для керамико-полимерного (по сравнению с ненаполненным ПИ). Эксплуатация полимерных композитов в составе узлов трения предполагает не только контактное давление и износ, но и различные виды периодических нагрузок, что предъявляет повышенные требования к их механическим характеристикам. Однако аспекты связи их структуры как со статической, так и с циклической прочностью подробно не рассматривались.

Полиэфиримид (ПЭИ) представляет собой аморфный инженерный термопластик с прочностью, термостойкостью и огнестойкостью, сопоставимыми с традиционным полиимидом (ПИ), при этом обладает лучшей технологичностью, что важно для стандартных методов литья под давлением [30], а также меньшей стоимостью. Это обстоятельство привело к появлению на рынке большого

количества композитов на основе ПЭИ различного назначения, определяемого, прежде всего, как типами, так и содержанием армирующих наполнителей. Таким образом, стоимость, технологичность и температурная стабильность становятся ключевыми факторами при выборе того или иного типа (марки) коммерчески доступных композиционных материалов [31].

Идея гибридных материалов (композитов) заключается в комбинации двух и более материалов для получения характеристик, недоступных для них по отдельности, рисунок 1.3 [32]. В итоге становятся доступными комбинации свойств ПКМ, лучших для обоих компонентов, что позволяет решать задачи, где свойства монолитных материалов недостаточны.

Material

Material

Property P1

Рисунок 1.3 - Возможности гибридизации. Свойства гибридного материала связаны со свойствами составляющих его материалов, объединенных одним из

нескольких возможных способов [32]

Основные методы армирования для получения полимерных композитов представлены на рисунке 1.4а. Для того, чтобы в ПКМ получить лучшую комбинацию свойств обоих компонентов, известен метод проектирования «А + Б + конфигурация + масштаб». Он подразумевает что путём варьирования формы, масштаба частиц и объемной доли возможно влиять на итоговые свойства ПКМ, как показано на рисунке 1.4б на примере алюминиевых сплавов.

Unidirectional

Laminate Reinforcement

Chopped fiber

о oo о о о о о

о о о о о

о о о

о о о

ООО ООО О О О О

ООО о

о о. о

. о о о 0 ° - - °

о о

ООО о

Particulate

1000 800 600

■if 400

О-

о

111

t/i з

■о 200 о

Е «

OS

£ 100

40

Composite design Stiffness/Density

10

_ Criterion of

excellence EWp •

Upper bound /

Beryllium ч (fibers) У

/.' V- -„„-Alumina

• x -w? /

-' Lower bound, 6 (particles)-^

w

\ Volume ' A \ fraction 7

¥ m / \0?\

-- m)

V^'Lower bound f/ ' (particlesj- '

5'

Aluminum /

alloys 2

1000

а

2000 3000 4000 5000 6000

Density p (kg/m3)

б

Рисунок 1.4 - (а) Виды композитов по схеме расположения волокна: однонаправленные непрерывные, послойно разнонаправленные, рубленое

волокно и измельченное волокно; (б) Участок диаграммы свойств Е - р алюминиевых сплавов с бериллием и оксидом алюминия (А1203). Границы получены по правилу смеси. Диагональные контуры отображают критерий

превышения Е1/2/р [32]

При создании полимерных композитов конструкционного назначения (без особых требований к дополнительным функциональным свойствам, таким как тепло- и электрофизические, антифрикционные, биологические и т.п.) термопластичные полимеры обычно в высокой степени наполняются короткими волокнами (порядка 20-40 мас. %). Это обеспечивает многократное увеличение их модуля упругости, предельной прочности на разрыв и предела текучести, но снижает деформацию при разрушении. В отличие от ламинатов, дисперсно-наполненные композиты рассчитаны на нагрузки, сравнимые с несущей способностью полимерной матрицы. С увеличением эксплуатационных нагрузок из-за многократного различия модулей упругости компонентов на их многочисленных границах развиваются интенсивные деформационные процессы, завершающиеся локальными разрушениями. Роль матрицы определяется не только обеспечением адгезионного взаимодействия с наполнителями, но и существенным

влиянием на механические свойства композитов. Это во многом определяется как молекулярной структурой, так и степенью кристалличности.

Вопросам повышения адгезии посвящено большое количество работ. Например в работе [33] показано, что обработка КУВ в растворе HNO3 диамином повышала адгезию между наполнителем и полимером, улучшая механические свойства композита [33]. Кроме того, были предложены различные модификации КУВ для повышения адгезии [34-36].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Богданов Алексей Алексеевич, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Short Fibre-Polymer Composites. 1st ed. / ed. S. K. De J.R.W. Sawston, UK: Woodhead Publishing, - 1996. - 272 p.

2. Buragohain M.K. Composite structures: Design, mechanics, analysis, manufacturing, and testing // Composite Structures: Design, Mechanics, Analysis, Manufacturing, and Testing / ed. Buragohain M.K. Boca Raton, FL, USA: CRC Press, - 2017. - 1-732 p. doi: 10.1201/9781315268057.

3. Xu Z. et al. Bending property and fracture behavior of continuous glass fiber-reinforced PEEK composites fabricated by the wrapped yarn method // High Perform. Polym. - 2019. - V. 31, No. 3. - pp. 321-330. doi: 10.1177/0954008318767500.

4. Miller A., Wei C., Gibson A.G. Manufacture of polyphenylene suifide (PPS) matrix composites via the powder impregnation route // Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. - 1996. - V. 27, No. 1. - pp. 49-56. doi: 10.1016/1359-835X(95)00010-Y.

5. Zuo P. et al. Overall Investigation of Poly (Phenylene Sulfide) from Synthesis and Process to Applications—A Review // Macromol. Mater. Eng. - 2019. - V. 304, No. 5. - pp. 1800686. doi: 10.1002/mame.201800686.

6. Sun B., Yu J. High-performance composites and their applications // Porous Lightweight Composites Reinforced with Fibrous Structures. Berlin/ Heidelberg, Germany: Springer Berlin Heidelberg, - 2017. - pp. 341-368. doi: 10.1007/978-3-662-53804-3_13.

7. Harris B. Fatigue in Composites: Science and Technology of the Fatigue Response of Fibre-Reinforced Plastics // Fatigue in Composites: Science and Technology of the Fatigue Response of Fibre-Reinforced Plastics / ed. Harris B. Sawston, UK: Woodhead Publishing, - 2003. - 1-742 p. doi: 10.1533/9781855738577.

8. Guedes R.M. Creep and fatigue in polymer matrix composites // Creep and Fatigue in Polymer Matrix Composites. Sawston, UK: Woodhead Publishing, - 2019. - 1586 p. doi: 10.1016/C2017-0-02292-9.

9. Robinson P., Greenhalgh E., Pinho S. Failure Mechanisms in Polymer Matrix

Composites: Criteria, Testing and Industrial Applications // Failure Mechanisms in Polymer Matrix Composites: Criteria, Testing and Industrial Applications. 1st ed. / ed. Paul Robinson E.G. and S.P. Sawston, UK: Woodhead Publishing, - 2012. - pp. 1-450. doi: 10.1533/9780857095329.

10. Friedrich K., Schlarb A.K. Tribology of Polymeric Nanocomposites: Friction and Wear of Bulk Materials and Coatings: Second Edition // Tribology of Polymeric Nanocomposites: Friction and Wear of Bulk Materials and Coatings: Second Edition. Amsterdam, The Netherlands: Elsevier, - 2013. - 1-808 p. doi: 10.1016/C2011-0-09093-2.

11. Arash B., Wang Q., Varadan V.K. Mechanical properties of carbon nanotube/polymer composites // Sci. Rep. - 2014. - V. 4, No. 1. - pp. 6479. doi: 10.1038/srep06479.

12. Raza K. et al. Design and development of thermally conductive hybrid nanocomposites in polysulfone matrix // Polym. Compos. - 2019. - V. 40, No. 4. - pp. 1419-1432. doi: 10.1002/pc.24879.

13. Wang Q., Zhang X., Pei X. Study on the synergistic effect of carbon fiber and graphite and nanoparticle on the friction and wear behavior of polyimide composites // Mater. Des. Elsevier Ltd, - 2010. - V. 31, No. 8. - pp. 3761-3768. doi: 10.1016/j.matdes.2010.03.017.

14. McKeen L.W. 6 - Polyimides // The Effect of UV Light and Weather on Plastics and Elastomers (Fourth Edition). Fourth Edi / ed. McKeen L.W. William Andrew Publishing, - 2019. - pp. 167-184. doi: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816457-0.00006-X.

15. Constantin C.P. et al. Biocompatibility of polyimides: A mini-review // Materials (Basel). - 2019. - V. 12, No. 19. doi: 10.3390/ma12193166.

16. Theiler G., Gradt T. Influence of counterface and environment on the tribological behaviour of polymer materials // Polym. Test. - 2021. - V. 93, No. 9. - pp. 106912. doi: 10.1016/j. polymertesting.2020.106912.

17. Liu H., Pei X., Wang Q. A comparative investigation of thermal and tribological properties of thermoplastic and thermosetting polyimides with similar structural

formulae // J. Macromol. Sci. Part B Phys. - 2011. - V. 50, No. 11. - pp. 21162128. doi: 10.1080/00222348.2011.557607.

18. Zhao G. et al. Friction and wear of fiber reinforced polyimide composites // Wear. Elsevier, - 2013. - V. 301, No. 1-2. - pp. 122-129. doi: 10.1016/j.wear.2012.12.019.

19. Dong F. et al. The lubricity and reinforcement of carbon fibers in polyimide at high temperatures // Tribol. Int. Elsevier, - 2016. - V. 101. - pp. 291-300. doi: 10.1016/j.triboint.2016.04.035.

20. Lv M. et al. Friction and wear behaviors of carbon and aramid fibers reinforced polyimide composites in simulated space environment // Tribol. Int. Elsevier, -2015. - V. 92. - pp. 246-254. doi: 10.1016/j.triboint.2015.06.004.

21. Kumar R. et al. Performance of polyimide and PTFE based composites under sliding, erosive and high stress abrasive conditions // Tribol. Int. Elsevier Ltd, -2020. - V. 147, No. February. - pp. 106282. doi: 10.1016/j.triboint.2020.106282.

22. Harris K.L. et al. Wear Debris Mobility, Aligned Surface Roughness, and the Low Wear Behavior of Filled Polytetrafluoroethylene // Tribol. Lett. Springer US, -2015. - V. 60, No. 1. - pp. 1-8. doi: 10.1007/s11249-015-0581-7.

23. Hou X. et al. Poly (ether ether ketone) composites reinforced by graphene oxide and silicon dioxide nanoparticles: Mechanical properties and sliding wear behavior // High Perform. Polym. - 2018. - V. 30, No. 4. - pp. 406-417. doi: 10.1177/0954008317701549.

24. Pan Y., Mao J., Ding J. Fatigue performance of hydroxyapatite filled polyetheretherketone functional gradient biocomposites // Mater. Technol. Taylor & Francis, - 2018. - V. 33, No. 12. - pp. 761-768. doi: 10.1080/10667857.2018.1503222.

25. Abu Bakar M.S. et al. Tensile properties, tension-tension fatigue and biological response of polyetheretherketone-hydroxyapatite composites for load-bearing orthopedic implants // Biomaterials. - 2003. - V. 24, No. 13. - pp. 2245-2250. doi: 10.1016/S0142-9612(03)00028-0.

26. Avanzini A. et al. Fatigue behavior and cyclic damage of peek short fiber reinforced

composites // Compos. Part B Eng. Elsevier Ltd, - 2013. - V. 45, No. 1. - pp. 397406. doi: 10.1016/j.compositesb.2012.06.008.

27. Samyn P., Schoukens G. Tribological properties of PTFE-fiilled thermoplastic polyimide at high load, velocity, and temperature // Polym. Compos. - 2009. - V. 30, No. 11. - pp. 1631-1646. doi: 10.1002/pc.20737.

28. Li J., Cheng X.H. Friction and wear properties of surface-treated carbon fiber-reinforced thermoplastic polyimide composites under oil-lubricated condition // Mater. Chem. Phys. - 2008. - V. 108, No. 1. - pp. 67-72. doi: 10.1016/j.matchemphys.2007.09.003.

29. Panin S. V. et al. The effect of annealing of milled carbon fibers on the mechanical and tribological properties of solid-lubricant thermoplastic polyimide-based composites // Polym. Eng. Sci. - 2020. - V. 60, No. 11. - pp. 2735-2748. doi: 10.1002/pen.25504.

30. McKeen L.W. Chapter 7 - Polyimides // Fatigue Tribol. Prop. Plast. Elastomers. Oxford, UK: William Andrew, - 2010. - pp. 149-173. doi: 10.1016/B978-0-08-096450-8.00007-7.

31. Mazinova I., Florian P. Materials selection in mechanical design // Lecture Notes in Mechanical Engineering. Burlington, MA, USA: Butterworth-Heinemann, -2014. - V. 16. - 145-153 p. doi: 10.1007/978-3-319-05203-8_21.

32. Mazinova I., Florian P. Materials selection in mechanical design // Lecture Notes in Mechanical Engineering. Oxford, UK: Elsevier, - 2014. - V. 16. - 145-153 p. doi: 10.1007/978-3-319-05203-8_21.

33. Zhang X., Pei X., Wang Q. The tribological properties of acid- and diamine-modified carbon fiber reinforced polyimide composites // Mater. Chem. Phys. -2009. - V. 115, No. 2-3. - pp. 825-830. doi: 10.1016/j.matchemphys.2009.02.024.

34. Nie P. et al. Preparation and tribological properties of polyimide/carboxyl-functionalized multi-walled carbon nanotube nanocomposite films under seawater lubrication // Tribol. Lett. - 2015. - V. 58, No. 1. - pp. 1-12. doi: 10.1007/s11249-015-0476-7.

35. Jianguo Z., Gang D. Mechanical properties of polyimide composite reinforced with

carbon nanotubes and carbon fibers // J. Thermoplast. Compos. Mater. - 2015. - V. 28, No. 8. - pp. 1250-1259. doi: 10.1177/0892705714563127.

36. Song J. et al. Improved tribological properties of polyimide composites by micro-nano reinforcement // J. Appl. Polym. Sci. - 2019. - V. 136, No. 35. - pp. 1-9. doi: 10.1002/app.47900.

37. Valueva M.I. et al. High-Temperature Carbon Fiber Reinforced Plastics Based on a Thermoreactive Polyimide Binder // Inorg. Mater. Appl. Res. - 2021. - V. 12, No. 6. - pp. 1581-1589. doi: 10.1134/S2075113321060290.

38. Zhang Y.Y. et al. Experimental and theoretical investigations of the viscoelastic behaviour of short carbon fiber reinforced polyetherimide composites // Compos. Struct. Elsevier Ltd, - 2022. - V. 298, No. June. - pp. 116016. doi: 10.1016/j.compstruct.2022.116016.

39. Lee E. seok et al. Effect of hydrogen plasma-mediated surface modification of carbon fibers on the mechanical properties of carbon-fiber-reinforced polyetherimide composites // Compos. Part B Eng. - 2017. - V. 116. - pp. 451458. doi: 10.1016/j.compositesb.2016.10.088.

40. Sun Z. et al. Temperature-dependent mechanical properties of polyetherimide composites reinforced by graphene oxide-coated short carbon fibers // Compos. Struct. Elsevier Ltd, - 2021. - V. 270, No. April. - pp. 114075. doi: 10.1016/j.compstruct.2021.114075.

41. DuPont. Properties of DuPont VESPEL. [Electronic resource]. - 1995. - pp. 44. URL: https://www.dupont.com/solution-finder/results.html?BU=vespel (accessed on 27 February 2023).

42. Hegde S., Satish Shenoy B., Chethan K.N. Review on carbon fiber reinforced polymer (CFRP) and their mechanical performance // Mater. Today Proc. Elsevier Ltd., - 2019. - V. 19. - pp. 658-662. doi: 10.1016/j.matpr.2019.07.749.

43. Mortazavian S., Fatemi A. Fatigue of short fiber thermoplastic composites: A review of recent experimental results and analysis // Int. J. Fatigue. Elsevier Ltd, -2017. - V. 102. - pp. 171-183. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2017.01.037.

44. Shrestha R., Simsiriwong J., Shamsaei N. Mean strain effects on cyclic deformation

and fatigue behavior of polyether ether ketone (PEEK) // Polym. Test. Elsevier Ltd,

- 2016. - V. 55. - pp. 69-77. doi: 10.1016/j.polymertesting.2016.08.002.

45. Shrestha R., Simsiriwong J., Shamsaei N. Load history and sequence effects on cyclic deformation and fatigue behavior of a thermoplastic polymer // Polym. Test. Elsevier Ltd, - 2016. - V. 56. - pp. 99-109. doi: 10.1016/j.polymertesting.2016.09.026.

46. Flemming T., Kress G., Flemming M. Fatigue fracture behavior of a new aligned short-carbon-fiber reinforced thermoplastic prepreg // Adv. Compos. Mater. - 1996.

- V. 5, No. 3. - pp. 225-230. doi: 10.1163/156855196X00266.

47. Friedrich K. et al. Fatigue behaviour of aligned short carbon-fibre reinforced polyimide and polyethersulphone composites // J. Mater. Sci. - 1985. - V. 20, No. 9. - pp. 3353-3364. doi: 10.1007/BF00545205.

48. Г.Н. Петрова, Э.Я. Бейдер. Конструкционные материалы на основе армированных термопластов. Российский химический журнал», т. LIV, № 1, 2010 г. URL: https://viam.ru/sites/default/files/scipub/2009/2009-205376.pdf (дата обращения: 25.01.23).

49. Mahmoud Zaghloul M.Y., Yousry Zaghloul M.M., Yousry Zaghloul M.M. Developments in polyester composite materials - An in-depth review on natural fibres and nano fillers // Compos. Struct. - 2021. - V. 278, No. 8. - pp. 114698. doi: 10.1016/j.compstruct.2021.114698.

50. Zaghloul M.Y., Zaghloul M.M.Y., Zaghloul M.M.Y. Influence of Stress Level and Fibre Volume Fraction on Fatigue Performance of Glass Fibre-Reinforced Polyester Composites // Polymers (Basel). - 2022. - V. 14, No. 13. - pp. 1-20. doi: 10.3390/polym14132662.

51. Mahmoud Zaghloul M.Y., Yousry Zaghloul M.M., Yousry Zaghloul M.M. Physical analysis and statistical investigation of tensile and fatigue behaviors of glass fiber-reinforced polyester via novel fibers arrangement // J. Compos. Mater. - 2023. - V. 57, No. 1. - pp. 147-166. doi: 10.1177/00219983221141154.

52. Zaghloul M.M.Y., Zaghloul M.M.Y. Influence of flame retardant magnesium hydroxide on the mechanical properties of high density polyethylene composites //

J. Reinf. Plast. Compos. - 2017. - V. 36, No. 24. - pp. 1802-1816. doi: 10.1177/0731684417727143.

53. Zaghloul M.M.Y., Zaghloul M.Y.M., Zaghloul M.M.Y. Experimental and modeling analysis of mechanical-electrical behaviors of polypropylene composites filled with graphite and MWCNT fillers // Polym. Test. - 2017. - V. 63. - pp. 467474. doi: 10.1016/j.polymertesting.2017.09.009.

54. Zaghloul M.M.Y.M. Mechanical properties of linear low-density polyethylene fire-retarded with melamine polyphosphate // J. Appl. Polym. Sci. - 2018. - V. 135, No. 46. - pp. 1-12. doi: 10.1002/app.46770.

55. Xie K. et al. Study on structure-performance relationship of RGO enhanced polypropylene composites with improved atomic oxygen resistance // Compos. Part B Eng. - 2022. - V. 239, No. May. doi: 10.1016/j.compositesb.2022.109970.

56. Xie K. et al. Surface effect of the MgCl2 support in Ziegler-Natta catalyst for ethylene polymerization: A computational study // Appl. Surf. Sci. Elsevier B.V., -2022. - V. 589, No. February. - pp. 153002. doi: 10.1016/j.apsusc.2022.153002.

57. Shchegolkov A. V. et al. The Effect of Multi-Walled Carbon Nanotubes on the Heat-Release Properties of Elastic Nanocomposites // J. Compos. Sci. - 2022. - V. 6, No. 11. doi: 10.3390/jcs6110333.

58. Hugaas E., Echtermeyer A.T. Filament wound composite fatigue mechanisms investigated with full field DIC strain monitoring // Open Eng. - 2021. - V. 11, No. 1. - pp. 401-413. doi: 10.1515/eng-2021-0041.

59. Qiao Y., Salviato M. Micro-computed tomography analysis of damage in notched composite laminates under multi-axial fatigue // Compos. Part B Eng. Elsevier Ltd, - 2020. - V. 187, No. September 2019. - pp. 107789. doi: 10.1016/j.compositesb.2020.107789.

60. Battams G.P., Dulieu-Barton J.M. Data-rich characterisation of damage propagation in composite materials // Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. Elsevier Ltd, - 2016. - V. 91. - pp. 420-435. doi: 10.1016/j.compositesa.2016.08.007.

61. Boufaida Z. et al. Influence of the fiber/matrix strength on the mechanical properties of a glass fiber/thermoplastic-matrix plain weave fabric composite // Compos. Part

A Appl. Sci. Manuf. Elsevier Ltd, - 2015. - V. 75. - pp. 28-38. doi: 10.1016/j.compositesa.2015.04.012.

62. Berer M. et al. Investigation of the dynamic mechanical behavior of polyetheretherketone (PEEK) in the high stress tensile regime // Mech. Time-Dependent Mater. - 2014. - V. 18, No. 4. - pp. 663-684. doi: 10.1007/s11043-013-9211-7.

63. Movahedi-Rad A.V., Keller T., Vassilopoulos A.P. Modeling of fatigue behavior based on interaction between time- and cyclic-dependent mechanical properties // Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. Elsevier, - 2019. - V. 124, No. March. - pp. 105469. doi: 10.1016/j.compositesa.2019.05.037.

64. Pastukhov L. V., Govaert L.E. Crack-growth controlled failure of short fibre reinforced thermoplastics: Influence of fibre orientation // Int. J. Fatigue. Elsevier Ltd, - 2021. - V. 143, No. September 2020. - pp. 105982. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2020.105982.

65. Hiley M.J. Fractographic study of static and fatigue failures in polymer composites // Plast. Rubber Compos. Process. Appl. - 1999. - V. 28, No. 5. - pp. 210-227. doi: 10.1179/146580199101540358.

66. Skinner T. et al. Fatigue damage behavior in carbon fiber polymer composites under biaxial loading // Compos. Part B Eng. - 2019. - V. 174. - pp. 106942. doi: 10.1016/j.compositesb.2019.106942.

67. Friedrich, K. and Carlsson, L.A. and Gillespie, J.W. Jr. and Karger-Kocsis, J., "Fracture of Thermoplastic Composites" In: Thermoplastic Composite Materials, Ed. L.A. Carlsson. Amsterdam: Elsevier, 1991.

68. SABIC Innovative Plastics. Ultem* and Siltem* resins - Products and markets guide. [Electronic resource] // SABIC Innovative Plastics. URL: https://www.sabic.com (accessed: 01.05.2022).

69. Schulte K., Friedrich K., Horstenkamp G. Temperature-dependent mechanical behaviour of PI and PES resins used as matrices for short-fibre reinforced laminates // J. Mater. Sci. - 1986. - V. 21, No. 10. - pp. 3561-3570. doi: 10.1007/BF02403003.

70. Ansari M.T.A., Singh K.K., Azam M.S. Fatigue damage analysis of fiber-reinforced polymer composites—A review // J. Reinf. Plast. Compos. - 2018. - V. 37, No. 9.

- pp. 636-654. doi: 10.1177/0731684418754713.

71. Mortazavian S., Fatemi A. Fatigue behavior and modeling of short fiber reinforced polymer composites: A literature review // Int. J. Fatigue. Elsevier Ltd, - 2015. -V. 70. - pp. 297-321. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2014.10.005.

72. Sieberer S., Nonn S., Schagerl M. Fatigue behaviour of discontinuous carbon-fibre reinforced specimens and structural parts // Int. J. Fatigue. Elsevier, - 2020. - V. 131, No. October 2019. - pp. 105289. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2019.105289.

73. Stadler G. et al. Investigation of the influence of viscoelastic behaviour on the lifetime of short fibre reinforced polymers // Polymers (Basel). - 2020. - V. 12, No. 12. - pp. 1-13. doi: 10.3390/polym12122874.

74. Magino N. et al. Accounting for viscoelastic effects in a multiscale fatigue model for the degradation of the dynamic stiffness of short-fiber reinforced thermoplastics // Comput. Mech. Springer Berlin Heidelberg, - 2023. - V. 71, No. 3. - pp. 493515. doi: 10.1007/s00466-022-02246-y.

75. Hwang W., Han K.S. Fatigue of Composites—Fatigue Modulus Concept and Life Prediction // J. Compos. Mater. - 1986. - V. 20, No. 2. - pp. 154-165. doi: 10.1177/002199838602000203.

76. Cain K.J., Glinka G., Plumtree A. Cyclic damage characterization of an off-axis unidirectional graphite bismaleimide composite // Can. Metall. Q. - 2006. - V. 45, No. 4. - pp. 433-440. doi: 10.1179/cmq.2006.45.4.433.

77. Krummenacker J., Hausmann J. Determination of fatigue damage initiation in short fiber-reinforced thermoplastic through acoustic emission analysis // J. Compos. Sci.

- 2021. - V. 5, No. 8. doi: 10.3390/jcs5080221.

78. Li A., Huang J., Zhang C. Enabling rapid fatigue life prediction of short carbon fiber reinforced polyether-ether-ketone using a novel energy dissipation-based model // Compos. Struct. Elsevier Ltd, - 2021. - V. 272, No. 6. - pp. 114227. doi: 10.1016/j.compstruct.2021.114227.

79. Shiozawa D. et al. Fatigue damage evaluation of short carbon fiber reinforced

plastics based on thermoelastic temperature change and second harmonic components of thermal signal // Materials (Basel). - 2021. - V. 14, No. 17. doi: 10.3390/ma14174941.

80. Schreier H., Orteu J.J., Sutton M.A. Image correlation for shape, motion and deformation measurements: Basic concepts, theory and applications. Boston, MA, MA: Springer US, - 2009. - 321 p. doi: 10.1007/978-0-387-78747-3.

81. Pan B. Recent Progress in Digital Image Correlation // Exp. Mech. - 2011. - V. 51, No. 7. - pp. 1223-1235. doi: 10.1007/s11340-010-9418-3.

82. Zanuy C., Ulzurrun G.S.D., Curbach M. Experimental determination of sectional forces in impact tests: Application to composite RC-HPFRCC beams // Eng. Struct. Elsevier Ltd, - 2022. - V. 256. - pp. 114004. doi: 10.1016/j.engstruct.2022.114004.

83. Aycock K.I. et al. Full-field microscale strain measurements of a nitinol medical device using digital image correlation // J. Mech. Behav. Biomed. Mater. Elsevier Ltd, - 2021. - V. 114, No. November 2020. doi: 10.1016/j.jmbbm.2020.104221.

84. Roberts B.C., Perilli E., Reynolds K.J. Application of the digital volume correlation technique for the measurement of displacement and strain fields in bone: A literature review // J. Biomech. Elsevier, - 2014. - V. 47, No. 5. - pp. 923-934. doi: 10.1016/j.jbiomech.2014.01.001.

85. Liu C., Chen Z., He X. Application of 3D-DIC in experimental study on mechanical properties of civil structures // Dongnan Daxue Xuebao (Ziran Kexue Ban)/Journal Southeast Univ. (Natural Sci. Ed. - 2014. - V. 44, No. 2. - pp. 339-344. doi: 10.3969/j.issn.1001-0505.2014.02.020.

86. Mahal M. et al. Using digital image correlation to evaluate fatigue behavior of strengthened reinforced concrete beams // Eng. Struct. Elsevier Ltd, - 2015. - V. 105. - pp. 277-288. doi: 10.1016/j.engstruct.2015.10.017.

87. Yu Q.-Q., Wu Y.-F. Fatigue Strengthening of Cracked Steel Beams with Different Configurations and Materials // J. Compos. Constr. - 2017. - V. 21, No. 2. - pp. 112. doi: 10.1061/(asce)cc.1943-5614.0000750.

88. Li D. et al. Fatigue crack propagation behavior of RC beams strengthened with CFRP under cyclic bending loads // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. - 2018. - V.

41, No. 1. - pp. 212-222. doi: 10.1111/ffe.12673.

89. Bhasin A. et al. Quantitative Comparison of Energy Methods to Characterize Fatigue in Asphalt Materials // J. Mater. Civ. Eng. - 2009. - V. 21, No. 2. - pp. 8392. doi: 10.1061/(asce)0899-1561 (2009)21:2(83).

90. Roux S., Hild F. Stress intensity factor measurements from digital image correlation: Post-processing and integrated approaches // Int. J. Fract. - 2006. - V. 140, No. 1-4. - pp. 141-157. doi: 10.1007/s10704-006-6631-2.

91. Pan B. et al. Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: A review // Meas. Sci. Technol. - 2009. - V. 20, No. 6. doi: 10.1088/0957-0233/20/6/062001.

92. Vavrik D., Jandejsek I. Experimental evaluation of contour J integral and energy dissipated in the fracture process zone // Eng. Fract. Mech. Elsevier Ltd, - 2014. -V. 129. - pp. 14-25. doi: 10.1016/j.engfracmech.2014.04.002.

93. Curt J. et al. An algorithm for structural health monitoring by digital image correlation: Proof of concept and case study // Opt. Lasers Eng. Elsevier Ltd, -2022. - V. 151, No. November 2020. - pp. 106842. doi: 10.1016/j.optlaseng.2021.106842.

94. Weidner A. et al. Microstructure and local strain fields in a high-alloyed austenitic cast steel and a steel-matrix composite material after in situ tensile and cyclic deformation // Steel Res. Int. - 2011. - V. 82, No. 9. - pp. 990-997. doi: 10.1002/srin.201100087.

95. Yoneyama S., Morimoto Y., Takashi M. Automatic evaluation of mixed-mode stress intensity factors utilizing digital image correlation // Strain. - 2006. - V. 42, No. 1. - pp. 21-29. doi: 10.1111/j.1475-1305.2006.00246.x.

96. Liang H. et al. Fatigue crack growth acceleration in S355 steel under a single and periodic underload // Int. J. Fatigue. Elsevier Ltd, - 2022. - V. 158, No. January. -pp. 106744. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2022.106744.

97. Yang R.C. A regularized finite-element digital image correlation for irregular displacement field // Opt. Lasers Eng. - 2014. - V. 56. - pp. 67-73. doi: 10.1016/j.optlaseng.2013.12.013.

98. Hild F., Roux S. Comparison of Local and Global Approaches to Digital Image Correlation // Exp. Mech. - 2012. - V. 52, No. 9. - pp. 1503-1519. doi: 10.1007/s11340-012-9603-7.

99. Srilakshmi R., Ramji M., Chinthapenta V. Fatigue crack growth study of CFRP patch repaired Al 2014-T6 panel having an inclined center crack using FEA and DIC // Eng. Fract. Mech. Elsevier Ltd, - 2015. - V. 134. - pp. 182-201. doi: 10.1016/j.engfracmech.2014.12.012.

100. He Y., Makeev A., Shonkwiler B. Characterization of nonlinear shear properties for composite materials using digital image correlation and finite element analysis // Compos. Sci. Technol. Elsevier Ltd, - 2012. - V. 73, No. 1. - pp. 64-71. doi: 10.1016/j.compscitech.2012.09.010.

101. Ubaid J., Kashfuddoja M., Ramji M. Strength prediction and progressive failure analysis of carbon fiber reinforced polymer laminate with multiple interacting holes involving three dimensional finite element analysis and digital image correlation // Int. J. Damage Mech. - 2014. - V. 23, No. 5. - pp. 609-635. doi: 10.1177/1056789513504123.

102. Hu L. et al. Debonding development in cracked steel plates strengthened by CFRP laminates under fatigue loading: Experimental and boundary element method analysis // Thin-Walled Struct. Elsevier Ltd., - 2021. - V. 166, No. April. - pp. 108038. doi: 10.1016/j.tws.2021.108038.

103. Réthoré J., Roux S., Hild F. From pictures to extended finite elements: extended digital image correlation (X-DIC) // Comptes Rendus - Mec. - 2007. - V. 335, No. 3. - pp. 131-137. doi: 10.1016/j.crme.2007.02.003.

104. Kalteremidou K.A. et al. On the use of acoustic emission to identify the dominant stress/strain component in carbon/epoxy composite materials // Mech. Res. Commun. Elsevier Ltd, - 2021. - V. 111. - pp. 103663. doi: 10.1016/j.mechrescom.2021.103663.

105. Broughton W.R. et al. An experimental assessment of open-hole tension-tension fatigue behaviour of a GFRP laminate // Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. Elsevier Ltd, - 2011. - V. 42, No. 10. - pp. 1310-1320. doi:

10.1016/j.compositesa.2011.05.014.

106. Pannier Y., Foti F., Gigliotti M. High temperature fatigue of carbon/polyimide 8-harness satin woven composites. Part I: Digital Image Correlation and Micro-Computed Tomography damage characterization // Compos. Struct. Elsevier, -2020. - V. 244, No. March. - pp. 112255. doi: 10.1016/j.compstruct.2020.112255.

107. Schijve J. Fatigue of structures and materials // Fatigue of Structures and Materials / ed. Schijve J. Dordrecht: Springer Netherlands, - 2009. - 1-622 p. doi: 10.1007/978-1-4020-6808-9.

108. Baxter T. The development and application of the load-stroke hysteresis technique for evaluating fatigue damage development in composite materials. Virginia Polytechnic Institute and State University, - 1994. - 156 p.

109. Ruggles-Wrenn M.B., Noomen M. Fatigue of unitized polymer/ceramic matrix composites with 2D and 3D fiber architecture at elevated temperature // Polym. Test. Elsevier Ltd, - 2018. - V. 72. - pp. 244-256. doi: 10.1016/j.polymertesting.2018.10.024.

110. Abbasnezhad N. et al. Influence of loading conditions on the overall mechanical behavior of polyether-ether-ketone (PEEK) // Int. J. Fatigue. Elsevier, - 2018. - V. 109, No. September 2017. - pp. 83-92. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2017.12.010.

111. McKeen L.W. Fatigue and tribological properties of plastics and elastomers // Fatigue and Tribological Properties of Plastics and Elastomers. - 2009. - 1-303 p. doi: 10.1016/C2009-0-203 51-5.

112. Takahara A., Magome T., Kajiyama T. Effect of glass fiber-matrix polymer interaction on fatigue characteristics of short glass fiber-reinforced poly(butylene terephthalate) based on dynamic viscoelastic measurement during the fatigue process // J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. - 1994. - V. 32, No. 5. - pp. 839-849. doi: 10.1002/polb.1994.090320507.

113. Benaarbia A., Chrysochoos A., Robert G. Kinetics of stored and dissipated energies associated with cyclic loadings of dry polyamide 6.6 specimens // Polym. Test. Elsevier Ltd, - 2014. - V. 34. - pp. 155-167. doi: 10.1016/j.polymertesting.2014.01.009.

114. Tao G., Xia Z. A non-contact real-time strain measurement and control system for multiaxial cyclic/fatigue tests of polymer materials by digital image correlation method // Polym. Test. - 2005. - V. 24, No. 7. - pp. 844-855. doi: 10.1016/j.polymertesting.2005.06.013.

115. Vassilopoulos A.P. Fatigue Life Prediction of Composites and Composite Structures // Fatigue Life Prediction of Composites and Composite Structures. 2nd ed. / ed. Vassilopoulos A.P. Woodhead Publishing, - 2020. - 1-750 p. doi: 10.1016/C2017-0-02509-0.

116. Matthews F.L. et al. Finite element modelling of composite materials and structures // Finite element modelling of composite materials and structures. Woodhead Publishing, - 2000. doi: 10.1533/9781855738928.

117. Talreja R. Damage and fatigue in composites - A personal account // Compos. Sci. Technol. - 2008. - V. 68, No. 13. - pp. 2585-2591. doi: 10.1016/j.compscitech.2008.04.042.

118. Friedrich K. et al. Effect of short fibre reinforcement on the fatigue crack propagation and fracture of PEEK-matrix composites // Composites. - 1986. - V. 17, No. 3. - pp. 205-216. doi: 10.1016/0010-4361(86)91004-9.

119. Quaresimin M., Talreja R. Fatigue of fiber reinforced composites under multiaxial loading // Fatigue Life Predict. Compos. Compos. Struct. - 2010. - pp. 334-389. doi: 10.1533/9781845699796.2.334.

120. Jain A. Hybrid multiscale modelling of fatigue and damage in short fibre reinforced composites // Multi-Scale Continuum Mechanics Modelling of Fibre-Reinforced Polymer Composites. Amsterdam, The Netherlands: Elsevier, - 2020. - pp. 691720. doi: 10.1016/B978-0-12-818984-9.00023-8.

121. Krause M., Hausherr J.M., Krenkel W. (Micro)-Crack detection using local Radon transform // Mater. Sci. Eng. A. Elsevier B.V., - 2010. - V. 527, No. 26. - pp. 71267131. doi: 10.1016/j.msea.2010.07.085.

122. Martulli L.M. et al. Morphology-induced fatigue crack arresting in carbon fibre sheet moulding compounds // Int. J. Fatigue. Elsevier, - 2020. - V. 134, No. January. - pp. 105510. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2020.105510.

123. Rolland H. et al. Fatigue damage mechanisms of short fiber reinforced PA66 as observed by in-situ synchrotron X-ray microtomography // Compos. Part B Eng. Elsevier, - 2018. - V. 143, No. October 2017. - pp. 217-229. doi: 10.1016/j.compositesb.2017.12.051.

124. Cosmi F., Bernasconi A. Micro-CT investigation on fatigue damage evolution in short fibre reinforced polymers // Compos. Sci. Technol. Elsevier Ltd, - 2013. - V. 79. - pp. 70-76. doi: 10.1016/j.compscitech.2013.02.008.

125. Bernasconi A., Cosmi F., Taylor D. Analisys of the fatigue properties of different specimens of a 10% by weight short glass fibre reinforced polyamide 6.6 // Solid State Sci. Elsevier Ltd, - 2014. - V. 37. - pp. 108-113. doi: 10.1016/j.polymertesting.2014.08.017.

126. Bernasconi A., Cosmi F., Zappa E. Combined effect of notches and fibre orientation on fatigue behaviour of short fibre reinforced polyamide // Strain. - 2010. - V. 46, No. 5. - pp. 435-445. doi: 10.1111/j.1475-1305.2009.00667.x.

127. Ayadi A. et al. An original approach to assess elastic properties of a short glass fibre reinforced thermoplastic combining X-ray tomography and finite element computation // Compos. Struct. Elsevier Ltd, - 2015. - V. 125. - pp. 277-286. doi: 10.1016/j.compstruct.2015.02.005.

128. Mrzljak S. et al. Constant temperature approach for the assessment of injection molding parameter influence on the fatigue behavior of short glass fiber reinforced polyamide 6 // Polymers (Basel). - 2021. - V. 13, No. 10. - pp. 1569. doi: 10.3390/polym13101569.

129. Arif M.F. et al. Multiscale fatigue damage characterization in short glass fiber reinforced polyamide-66 // Compos. Part B Eng. Elsevier Ltd, - 2014. - V. 61. -pp. 55-65. doi: 10.1016/j.compositesb.2014.01.019.

130. Rudolph H. V., Ivers H., Harbich K.W. Application of X-ray refraction topography to fibre reinforced plastics // Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. - 2001. - V. 32, No. 3-4. - pp. 473-476. doi: 10.1016/S1359-835X(00)00057-9.

131. Raphael I. et al. On the role of the spherulitic microstructure in fatigue damage of pure polymer and glass-fiber reinforced semi-crystalline polyamide 6.6 // Int. J.

Fatigue. Elsevier, - 2019. - V. 126, No. 4. - pp. 44-54. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2019.04.036.

132. Drummond J.L. Degradation, fatigue, and failure of resin dental composite materials // J. Dent. Res. - 2008. - V. 87, No. 8. - pp. 710-719. doi: 10.1177/154405910808700802.

133. Belmonte E. et al. Local microstructure and stress distributions at the crack initiation site in a short fiber reinforced polyamide under fatigue loading // Polym. Test. Elsevier Ltd, - 2016. - V. 54. - pp. 250-259. doi: 10.1016/j.polymertesting.2016.06.013.

134. Blais P., Toubal L. Single-Gear-Tooth Bending Fatigue of HDPE reinforced with short natural fiber // Int. J. Fatigue. - 2020. - V. 141, No. 5. - pp. 105857. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2020.105857.

135. Yamamoto T., Hyakutake H. Comparison of strength and damage for notched FRP plates made by injection molding with that from machining // Adv. Compos. Mater. Off. J. Japan Soc. Compos. Mater. - 2003. - V. 11, No. 4. - pp. 351-363. doi: 10.1163/156855102321669172.

136. Palmstingl M., Salaberger D., Koch T. Morphology and fatigue behaviour of short-glass fibre-reinforced polypropylene // Springer Ser. Mater. Sci. - 2017. - V. 247. - pp. 315-334. doi: 10.1007/978-3-319-41879-7_22.

137. Casado J.A. et al. The assessment of fatigue damage on short-fiber-glass reinforced polyamides (PA) through the surface roughness evolution // Polym. Compos. -2006. - V. 27, No. 4. - pp. 349-359. doi: 10.1002/pc.20192.

138. Casado J.A. et al. Analysis of fatigue behaviour of notched specimens made of fibreglass reinforced polyamide by means of a cohesive model // Polym. Test. Elsevier, - 2017. - V. 64, No. 9. - pp. 337-344. doi: 10.1016/j.polymertesting.2017.10.021.

139. Klimkeit B. et al. Fatigue damage mechanisms in short fiber reinforced PBT+PET GF30 // Mater. Sci. Eng. A. Elsevier B.V., - 2011. - V. 528, No. 3. - pp. 15771588. doi: 10.1016/j.msea.2010.10.081.

140. Ha J.C., Yokobori A.T., Takeda H. Effect of fatigue damage on toughening of short-

fiber-reinforced polymer composites // J. Mater. Sci. - 1999. - V. 34, No. 9. - pp. 2103-2111. doi: 10.1023/A:1004567911562.

141. Subramanian C., Senthilvelan S. Fatigue performance of discontinuous fibre-reinforced thermoplastic leaf spring // Proc. Inst. Mech. Eng. Part L J. Mater. Des. Appl. - 2010. - V. 224, No. 3. - pp. 93-100. doi: 10.1243/14644207JMDA319.

142. Waber R. Characterisation of fatigue damage in reinforced thermoplastics under dynamic loads // Materwiss. Werksttech. - 1997. - V. 28, No. 1. - pp. 25-33. doi: 10.1002/mawe.19970280109.

143. Imaddahen M.A. et al. Multi-scale analysis of short glass fiber-reinforced polypropylene under monotonic and fatigue loading // Polym. Compos. - 2020. -V. 41, No. 11. - pp. 4649-4662. doi: 10.1002/pc.25740.

144. Nony-Davadie C. et al. Mechanical characterization of anisotropy on a carbon fiber sheet molding compound composite under quasi-static and fatigue loading // J. Compos. Mater. - 2019. - V. 53, No. 11. - pp. 1437-1457. doi: 10.1177/0021998318804612.

145. Mansouri L. et al. Static and fatigue behaviors of short glass fiber-reinforced polypropylene composites aged in a wet environment // J. Compos. Mater. - 2019. - V. 53, No. 25. - pp. 3629-3647. doi: 10.1177/0021998319861142.

146. Solfiti E. et al. Static and fatigue behavior of injection molded short-fiber reinforced PPS composites: Fiber content and high temperature effects // Eng. Fail. Anal. Elsevier Ltd, - 2021. - V. 126, No. February. - pp. 105429. doi: 10.1016/j.engfail anal .2021.105429.

147. Subramanian C., Senthilvelan S. Short-term flexural creep behavior and model analysis of a glass-fiber-reinforced thermoplastic composite leaf spring // J. Appl. Polym. Sci. - 2011. - V. 120, No. 6. - pp. 3679-3686. doi: 10.1002/app.33564.

148. Anaya-Ramirez R.C., Rios-Soberanis C.R., Herrera-Franco P.J. Effect of fiber surface treatments in HDPE-henequen short fiber-reinforced composites: Static characterization and fatigue // J. Mater. Sci. - 2022. - pp. 15762-15776. doi: 10.1007/s10853-022-07608-8.

149. Shahzad A., Isaac D.H. Fatigue properties of hemp and glass fiber composites //

Polym. Compos. - 2014. - V. 35, No. 10. - pp. 1926-1934. doi: 10.1002/pc.22851.

150. Zhong J. et al. Enhancing fatigue properties of styrene butadiene rubber composites by improving interface adhesion between coated aramid fibers and matrix // Compos. Part B Eng. Elsevier Ltd, - 2019. - V. 172, No. 4. - pp. 485-495. doi: 10.1016/j.compositesb.2019.05.091.

151. Kasap S.O. et al. Ultrasonic evaluation of thermal fatigue of composites // J. Eng. Mater. Technol. Trans. ASME. - 1992. - V. 114, No. 2. - pp. 132-136. doi: 10.1115/1.2904151.

152. Suzuki M. et al. A Study on Fatigue Fracture Mechanisms of Short Fiber Reinforced PET Composite by the Acoustic Emission Methed (Effects of Loading Direction and Fiber Content) // Trans. Japan Soc. Mech. Eng. Ser. A. - 1990. - V. 56, No. 525. - pp. 1036-1043. doi: 10.1299/kikaia.56.1036.

153. Blais P., Toubal L. Fatigue of short-natural-fiber-reinforced high-density polyethylene: Stochastic modeling of single-gear-tooth bending // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. - 2021. - V. 44, No. 5. - pp. 1241-1256. doi: 10.1111/ffe.13426.

154. Sekine H., Nemura M. The Micromechanics Study of Fracture of a Glass Fiber Reinforced SMC Composite under Fatigue Loading // Trans. Japan Soc. Mech. Eng. Ser. A. - 1989. - V. 55, No. 512. - pp. 756-764. doi: 10.1299/kikaia.55.756.

155. Barré S., Benzeggagh M.L. On the use of acoustic emission to investigate damage mechanisms in glass-fibre-reinforced polypropylene // Compos. Sci. Technol. -1994. - V. 52, No. 3. - pp. 369-376. doi: 10.1016/0266-3538(94)90171-6.

156. Watanabe T., Fujii T. Long fiber effect on static and fatigue strengths of discontinuous fiber reinforced thermoplastics with Polypropylene matrix // Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, A Hen/Transactions Japan Soc. Mech. Eng. Part A. -1998. - V. 64, No. 623. - pp. 1976-1983. doi: 10.1299/kikaia.64.1976.

157. Mechakra H. et al. Mechanical characterizations of composite material with short Alfa fibers reinforcement // Compos. Struct. Elsevier Ltd, - 2015. - V. 124. - pp. 152-162. doi: 10.1016/j.compstruct.2015.01.010.

158. Kuriyama T., Mizoguchi M., Ogawa T. Effect of injection speed on internal

structure and mechanical properties in short glass fibre reinforced polyamide injection mouldings // Polym. Polym. Compos. - 2004. - V. 12, No. 5. - pp. 423431. doi: 10.1177/096739110401200507.

159. Yamashita A., Takahara A., Kajiyama T. Aggregation structure and fatigue characteristics of (nylon 6/clay) hybrid // Compos. Interfaces. - 1998. - V. 6, No. 3. - pp. 247-258. doi: 10.1163/156855499X00071.

160. Hachiya H., Takayama S., Takeda K. Effect of interface entanglement on fatigue life of polymer alloy and composites // Compos. Interfaces. - 1998. - V. 6, No. 3. - pp. 187-200. doi: 10.1163/156855499X00026.

161. Casado J.A. et al. Fatigue failure of short glass fibre reinforced PA 6.6 structural pieces for railway track fasteners // Eng. Fail. Anal. - 2006. - V. 13, No. 2 SPEC. ISS. - pp. 182-197. doi: 10.1016/j.engfailanal.2005.01.016.

162. Carrascal I.A. et al. Fatigue damage analysis based on energy parameters in reinforced polyamide // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. - 2012. - V. 35, No. 7. -pp. 683-691. doi: 10.1111/j.1460-2695.2011.01665.x.

163. Meneghetti G., Quaresimin M. Fatigue strength assessment of a short fiber composite based on the specific heat dissipation // Compos. Part B Eng. Elsevier Ltd, - 2011. - V. 42, No. 2. - pp. 217-225. doi: 10.1016/j.compositesb.2010.12.002.

164. Meneghetti G. et al. An hysteresis energy-based synthesis of fully reversed axial fatigue behaviour of different polypropylene composites // Compos. Part B Eng. Elsevier Ltd, - 2014. - V. 65. - pp. 17-25. doi: 10.1016/j.compositesb.2014.01.027.

165. Eftekhari M., Fatemi A. On the strengthening effect of increasing cycling frequency on fatigue behavior of some polymers and their composites: Experiments and modeling // Int. J. Fatigue. Elsevier Ltd, - 2016. - V. 87. - pp. 153-166. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2016.01.014.

166. Aglan H.A., Gan Y.X., Zhong W.H. Fatigue fracture resistance analysis of polymer composites based on the energy expended on damage formation // J. Reinf. Plast. Compos. - 2003. - V. 22, No. 4. - pp. 339-360. doi: 10.1177/0731684403022004842.

167. Laiarinandrasana L. et al. Microstructural observations supporting thermography measurements for short glass fibre thermoplastic composites under fatigue loading // Contin. Mech. Thermodyn. Springer Berlin Heidelberg, - 2020. - V. 32, No. 2. -pp. 451-469. doi: 10.1007/s00161-019-00748-4.

168. Kuroshima Y. et al. Evaluation of fatigue strength of short carbon fiber reinforced thermo plastics by monitoring temperature rise in fatigue process // Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, A Hen/Transactions Japan Soc. Mech. Eng. Part A. - 1999. -V. 65, No. 633. - pp. 1105-1109. doi: 10.1299/kikaia.65.1105.

169. Hiwa C., Nakai Y., Kawamura T. Effect of surface treatment for fibers on fatigue behavior of (GF/PP) fuel-injection short-fiber reinforced plastics // Nihon Kikai Gakkai Ronbunshu, A Hen/Transactions Japan Soc. Mech. Eng. Part A. - 1999. -V. 65, No. 631. - pp. 643-648. doi: 10.1299/kikaia.65.643.

170. Noda K., Takahara A., Kajiyama T. Fatigue failure mechanisms of short glass-fiber reinforced nylon 66 based on nonlinear dynamic viscoelastic measurement // Polymer (Guildf). - 2001. - V. 42, No. 13. - pp. 5803-5811. doi: 10.1016/S0032-3861(00)00897-1.

171. Raphael I. et al. A mixed strain rate and energy based fatigue criterion for short fiber reinforced thermoplastics // Int. J. Fatigue. Elsevier, - 2019. - V. 127, No. April. - pp. 131-143. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2019.06.003.

172. Komatsu S., Takahara A., Kajiyama T. Effect of interfacial interaction between glass-fiber and matrix nylon-6 on nonlinear dynamic viscoelasticity and fatigue behavior for glass-fiber reinforced nylon-6 // Polym. J. - 2002. - V. 34, No. 12. -pp. 897-904. doi: 10.1295/polymj.34.897.

173. Ahmadzadeh G.R., Varvani-Farahani A. Ratcheting assessment of GFRP composites in low-cycle fatigue domain // Appl. Compos. Mater. - 2014. - V. 21, No. 3. - pp. 417-428. doi: 10.1007/s10443-013-9341-8.

174. Hour K.Y. et al. Damage Development in a Short Fiber Reinforced Composite // J. Compos. Mater. - 1993. - V. 27, No. 8. - pp. 782-805. doi: 10.1177/002199839302700803.

175. Jinen E. Accumulated strain in low cycle fatigue of short carbon-fibre reinforced

nylon 6 // J. Mater. Sci. - 1986. - V. 21, No. 2. - pp. 435-443. doi: 10.1007/BF01145506.

176. Jinen E. Influence of fatigue damage on tensile creep properties of short carbon fibre reinforced nylon-6-plastic // Composites. - 1989. - V. 20, No. 4. - pp. 329339. doi: 10.1016/0010-4361(89)90658-7.

177. Yu X., Zhang B., Gu B. Creep and Stress Relaxation Performance of Rubber Matrix Sealing Composites after Fatigue Loading // Fibers Polym. - 2022. - V. 23, No. 2.

- pp. 471-477. doi: 10.1007/s12221-021-3207-8.

178. Kangishwar S. et al. A comprehensive review on polymer matrix composites: material selection, fabrication, and application // Polymer Bulletin. Springer Berlin Heidelberg, - 2023. - V. 80, No. 1. - 47-87 p. doi: 10.1007/s00289-022-04087-4.

179. Bhong M. et al. Review of composite materials and applications // Mater. Today Proc. Elsevier Ltd, - 2023. No. June. doi: 10.1016/j.matpr.2023.10.026.

180. Nachtane M. et al. An Overview of the Recent Advances in Composite Materials and Artificial Intelligence for Hydrogen Storage Vessels Design // J. Compos. Sci.

- 2023. - V. 7, No. 3. doi: 10.3390/jcs7030119.

181. Brigante D. New composite materials: Selection, design, and application // New Composite Materials: Selection, Design, and Application. - 2014. - V. 9783319016. - 1-179 p. doi: 10.1007/978-3-319-01637-5.

182. Veazey D., Hsu T., Gomez E.D. Next generation high-performance carbon fiber thermoplastic composites based on polyaryletherketones // J. Appl. Polym. Sci. -2017. - V. 134, No. 6. - pp. 19-21. doi: 10.1002/app.44441.

183. Liaw D.J. et al. Advanced polyimide materials: Syntheses, physical properties and applications // Prog. Polym. Sci. Elsevier Ltd, - 2012. - V. 37, No. 7. - pp. 907974. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2012.02.005.

184. de Leon A.C.C. et al. High performance polymers for oil and gas applications // React. Funct. Polym. - 2021. - V. 162, No. February. doi: 10.1016/j.reactfunctpolym.2021.104878.

185. Alexakou E. et al. PEEK High Performance Polymers: A Review of Properties and Clinical Applications in Prosthodontics and Restorative Dentistry // Eur. J.

Prosthodont. Restor. Dent. - 2019. - V. 27, No. 3. - pp. 113-121. doi: 10.1922/EJPRD_01892Zoidis09.

186. Jean-Fulcrand A. et al. Effect of temperature on tribological performance of polyetheretherketone-polybenzimidazole blend // Tribol. Int. Elsevier Ltd, - 2019. - V. 129, No. June 2018. - pp. 5-15. doi: 10.1016/j.triboint.2018.08.001.

187. Panin S. V. et al. Increasing wear resistance of UHMWPE by loading enforcing carbon fibers: Effect of irreversible and elastic deformation, friction heating, and filler size // Materials (Basel). - 2020. - V. 13, No. 2. - pp. 338. doi: 10.3390/ma13020338.

188. Bogdanov A.A., Panin S. V., Kosmachev P. V. Fatigue Damage Assessment and Lifetime Prediction of Short Fiber Reinforced Polymer Composites—A Review // J. Compos. Sci. - 2023. - V. 7, No. 12. - pp. 484. doi: 10.3390/jcs7120484.

189. Nabavi-Kivi A. et al. Fracture Analysis of a 3D-Printed ABS Specimen: Effects of Raster Angle and Layer Orientation // Phys. Mesomech. - 2023. - V. 26, No. 1. -pp. 19-32. doi: 10.1134/S1029959923010034.

190. Albinmousa J. et al. Estimation of Mixed-Mode I/II Fracture of U-Notched Polycarbonate Specimens Using the TCD and SED Methods // Phys. Mesomech. -2023. - V. 26, No. 1. - pp. 66-81. doi: 10.1134/S1029959923010083.

191. Chawla K.K. Composite materials: Science and engineering, third edition // Composite Materials: Science and Engineering, Third Edition. New York, NY: Springer New York, - 2012. - V. 82, No. 35. - 1-542 p. doi: 10.1007/978-0-38774365-3.

192. Thariq M. et al. Impact Studies of Composite Materials / ed. Mohamed Thariq Hameed Sultan, Shah A.U.M., Naheed Saba. Singapore: Springer Singapore, -2021. - 208 p. doi: 10.1007/978-981-16-1323-4.

193. Kurtz S.M. PEEK Biomaterials Handbook, Second Edition // PEEK Biomaterials Handbook, Second Edition. Norwich, New York: Elsevier, - 2019. - V. 7, No. 2. -1-455 p. doi: 10.1016/C2016-0-02479-8.

194. Chen C.C., Chheda N., Sauer J.A. Craze and Fatigue Resistance of Glassy Polymers // J. Macromol. Sci. Part B. - 1981. - V. 19, No. 3. - pp. 565-588. doi:

10.1080/00222348108015318.

195. Pichon P.G. et al. Simulation and measurement of the self heating and thermal stability of polymers under fatigue sollicitations // ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Proceedings (IMECE). ASMEDC, - 2010. - V. 7, No. PARTS A AND B. - pp. 653-661. doi: 10.1115/IMECE2010-40988.

196. Оптический метод оценки деградации свойств полимерных композитов, армированных углеродными волокнами, при циклическом нагружении / С.В. Панин, А.А. Богданов, П.С. Любутин, А.В. Еремин, Д.Г. Буслович, А.В. Бяков, И.С. Шилько // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2023. - Т. 89, № 1. - С. 46-55.

197. Развитие циклической ползучести при блочном нагружении полукристаллического ПЭЭК / А.А. Богданов, С.В. Панин, П.С. Любутин, М.Г. Остапенко // Известия вузов. Физика. - 2024. - Т. 67, № 7. - С. 68-76.

198. Влияние циклической ползучести на усталостное поведение дисперснонаполненных термопластичных композитов / А.А. Богданов, С.В. Панин, А.В. Еремин, Д.Г. Буслович // Известия вузов. Физика. - 2023. - Т. 66, № 12(793). - С. 62-68.

199. An Automated Optical Strain Measurement System for Estimating Polymer Degradation under Fatigue Testing / A.A. Bogdanov, S.V. Panin, P.S. Lyubutin, A.V. Eremin, D.G. Buslovich, A.V. Byakov // Sensors. - 2022. - V. 22, No. 16. -pp. 1-16. doi: 10.3390/s22166034.

200. Анализ деградации свойств при усталости слоистых полимерных композитов (ПЭЭК/ПЭИ) и препрега на основе УВ-ткани с использованием корреляции цифровых изображений / С.В. Панин, А.А. Богданов, В.О. Алексенко, С.А. Бочкарева, П.С. Любутин, И.Л. Панов // Физическая мезомеханика. - 2024. -Т. 27, № 3. - С. 58-78.

201. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023661110 Российская Федерация. Программа построения диаграммы «нагрузка-деформация» по данным силоизмерителя и бесконтактного определения деформации методом корреляции цифровых изображений: // №

2023619833 заявл. 17.05.2023 опубл. 29.05.2023 / П. С. Любутин, А. А. Богданов, С. В. Панин; заявитель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук.

202. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022661285 Российская Федерация. Программа расчёта параметров петель механического гистерезиса по данным DIC для исследования деформационного поведения материалов при циклических испытаниях: // № 2022660222 заявл. 07.06.2022 опубл. 20.06.2022 / П.С. Любутин, А.В. Еремин, А.А. Богданов, С.В. Панин; заявитель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академ.

203. Larkin P. Infrared and Raman Spectroscopy: Principles and Spectral Interpretation // Infrared and Raman Spectroscopy: Principles and Spectral Interpretation. Waltham, MA, USA: Elsevier, - 2011. - V. 9, No. 10. - 1-228 p. doi: 10.1016/C2010-0-68479-3.

204. Estimating Low-and High-Cyclic Fatigue of Polyimide-CF-PTFE Composite through Variation of Mechanical Hysteresis Loops / Panin S.V., Bogdanov A.A., Eremin A.V., Buslovich D.G., Alexenko V.O. // Materials (Basel). - 2022. - V. 15, No. 13. - pp. 1-18. doi: 10.3390/ma15134656.

205. Sastri V.R. High-Temperature Engineering Thermoplastics: Polysulfones, Polyimides, Polysulfides, Polyketones, Liquid Crystalline Polymers, Fluoropolymers, and Polyarylamides // Plastics in Medical Devices. Oxford, United Kingdom: William Andrew, - 2022. - pp. 233-286. doi: 10.1016/b978-0-323-85126-8.00001-1.

206. Johnson R.O., Burlhis H.S. Polyetherimide: a New High-Performance Thermoplastic Resin. // J. Polym. Sci. Polym. Symp. - 1983. - V. 143, No. 70. -pp. 129-143. doi: 10.1002/polc.5070700111.

207. Sônego M. et al. Thermomechanical degradation of polyetherimide (PEI) by friction-based joining and the effects on quasi-static mechanical strength of hybrid

joints // Int. Polym. Process. - 2019. - V. 34, No. 1. - pp. 100-110. doi: 10.3139/217.3679.

208. Svetlichnyi V.M. et al. Aromatic polyetherimides as promising fusible film binders // Polym. Eng. Sci. - 1995. - V. 35, No. 16. - pp. 1321-1324. doi: 10.1002/pen.760351609.

209. Krasnov A.P. et al. Effect of the Chemical Structure of Heat-Resistant Thermoplastics on the Friction on Steel // Dokl. Chem. - 2018. - V. 479, No. 2. -pp. 58-63. doi: 10.1134/S0012500818040080.

210. Sanner M.A., Haralur G., May A. Effect of molecular weight on brittle-to-ductile transition temperature of polyetherimide // J. Appl. Polym. Sci. - 2004. - V. 92, No. 3. - pp. 1666-1671. doi: 10.1002/app.20189.

211. Courvoisier E., Bicaba Y., Colin X. Multi-scale and multi-technical analysis of the thermal degradation of poly(ether imide) // Polym. Degrad. Stab. Elsevier, - 2018.

- V. 147, No. 11. - pp. 177-186. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2017.12.002.

212. Rath T. et al. The flexible PEI composites // Polym. Compos. - 2006. - V. 27, No. 5. - pp. 533-538. doi: 10.1002/pc.20223.

213. Alvaredo-Atienza Â. et al. Fabrication and characterization of peek/pei multilayer composites // Polymers (Basel). - 2020. - V. 12, No. 12. - pp. 1-14. doi: 10.3390/polym12122765.

214. Toro S.A. et al. Optimization of Processing Conditions and Mechanical Properties for PEEK/PEI Multilayered Blends // Polymers (Basel). - 2022. - V. 14, No. 21. -pp. 4597. doi: 10.3390/polym14214597.

215. Kim K.Y., Ye L., Yan C. Fracture behavior of polyetherimide (PEI) and interlaminar fracture of CF/PEI laminates at elevated temperatures // Polym. Compos. - 2005. - V. 26, No. 1. - pp. 20-28. doi: 10.1002/pc.20062.

216. Soldatenkov A.P. et al. A Mesoscale Study of Fatigue Fracture of Near ß Titanium Alloy VT22 after Radial Shear Rolling with Subsequent Aging // Phys. Mesomech.

- 2022. - V. 25, No. 6. - pp. 537-548. doi: 10.1134/S1029959922060066.

217. Manson S.S. Fatigue: A complex subject-Some simple approximations - Both ends of the fatigue spectrum are covered in this lecture. On the one hand, the present state

of understanding of the mechanism is reviewed and the complexity of the process observed. On the othe // Exp. Mech. - 1965. - V. 5, No. 7. - pp. 193-226. doi: 10.1007/BF02321056.

218. Basquin O.H. The exponential law of endurance tests // Proc. Am. Soc. Test. Mater. / ed. Committee on Publications. Atlantic City, New Jersey: Published by the society, - 1910. - V. 10. - pp. 625-630.

219. ASM INTERNATIONAL. Fatigue and fracture - Handbook // ASM International®. Carson City, NV, U.S.A.: ASM International, - 1997. - V. 19. - 2592 p. doi: 10.31399/asm.hb.v19.9781627081931.

220. Bogdanov A.A., Panin S.V. Prediction of Fatigue Life of Polyetherimide/Carbon Fiber Particulate Composites at Various Maximum Stresses and Filler Contents // Polymers (Basel). - 2024. - V. 16, No. 6. - pp. 749. doi: 10.3390/polym16060749.

221. Talreja R., Singh C.V. Damage and failure of composite materials // Damage and Failure of Composite Materials. Cambridge, UK: Cambridge University Press, -2012. - V. 605. - 1-304 p. doi: 10.1017/CBO9781139016063.

222. Tan T.F., Dharan C.K.H. Cyclic hysteresis evolution as a damage parameter for notched composite laminates // J. Compos. Mater. - 2010. - V. 44, No. 16. - pp. 1977-1990. doi: 10.1177/0021998309360942.

223. Adden S., Horst P. Stiffness degradation under fatigue in multiaxially loaded non-crimped-fabrics // Int. J. Fatigue. Elsevier Ltd, - 2010. - V. 32, No. 1. - pp. 108122. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2009.02.002.

224. Jain A. On the multi-axial fatigue modelling of short fibre reinforced composites: Extensions to the Master SN curve approach // Int. J. Fatigue. Elsevier Ltd, - 2021. - V. 145, No. November 2020. - pp. 106106. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2020.106106.

225. Effect of Polymer Matrix on Inelastic Strain Development in PI- and PEI-Based Composites Reinforced with Short Carbon Fibers under Low-Cyclic Fatigue / Panin S.V., Bogdanov A.A., Eremin A.V., Buslovich D.G., Shilko I.S. // Polymers (Basel). - 2023. - V. 15, No. 5. - pp. 1228. doi: 10.3390/polym15051228.

226. Mallick P.K. Processing of Polymer Matrix Composites // Processing of Polymer Matrix Composites: Processing and Applications. - 2017. - 1-341 p. doi:

10.1201/9781315157252.

227. Eftekhari M., Fatemi A. Creep-fatigue interaction and thermo-mechanical fatigue behaviors of thermoplastics and their composites // Int. J. Fatigue. Elsevier Ltd, -2016. - V. 91. - pp. 136-148. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2016.05.031.

228. Naito K. Static and fatigue tensile properties of carbon/glass hybrid fiber-reinforced epoxy composites // Sci. Rep. Nature Publishing Group UK, - 2022. - V. 12, No. 1. - pp. 1-15. doi: 10.1038/s41598-022-10245-5.

229. Eftekhari M., Fatemi A. Variable amplitude fatigue behavior of neat and short glass fiber reinforced thermoplastics // Int. J. Fatigue. Elsevier Ltd, - 2017. - V. 98. - pp. 176-186. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2017.01.030.

230. Nieslony A. et al. New method for evaluation of the Manson-Coffin-Basquin and Ramberg-Osgood equations with respect to compatibility // Int. J. Fatigue. - 2008.

- V. 30, No. 10-11. - pp. 1967-1977. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2008.01.012.

231. Yang M. et al. High-Cycle Fatigue Behavior and Fatigue Strength Prediction of Differently Heat-Treated 35CrMo Steels // Metals (Basel). - 2022. - V. 12, No. 4.

- pp. 1-14. doi: 10.3390/met12040688.

159

Приложение А

Акт использования результатов диссертационной работы в учебном процессе

tomsk £££ томский

polytechnic ффф политехнический university шфш университет

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» (ТПУ)

Акт

о внедрении результатов кандидатской диссертации Богданова Алексея Алексеевича в учебный процесс ТПУ

Настоящим подтверждаю, что результаты диссертации Богданова .Алексея Алексеевича «Разработка дисперсно-наполненных композитов на основе иолиимида и политфиримида с повышенной усталостной долговечностью», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.6.17 -Материаловедение (технические науки), используются в учебном процессе в Отделении материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий Национального исследовательского Томского нолшехнического университета при подготовке образовательной дисциплины «Диагностика материалов» для магистров по направлению 22.04.01 Материаловедение и технологии материалов.

И.о. Директора инженерной школы / \

новых производственных технологий I _B.C. Высокомерный

И.о. Заведующего кафедрой - руководитель отделения на правах кафедры отделения материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий

Приложение Б

Акт о практическом использовании результатов ООО «ДКМ Инжиниринг»

^-Утверждаю

Директор 001

ИНЖИНИРИНГ»

IO.M. Колобов

2024 г.

АКТ

о практическом использовании результатов кандидатской диссертации Богданова Алексея Алексеевича при выполнении проекта Фонда содействия инновациям "СТАРТ 1" «Разработка состава и технологии производства композиционною материала для высокотермостойкого полимерного сепаратора»

Настоящим подтверждаем, что результаты диссертации инженера лаб. MIIKM ИФПМ СО РАН Богданова Алексея Алексеевича «Разработка дисперсно-наполненных композитов на основе нолиимида и полизфиримида с повышенной усталостной долговечностью» были использованы при выполнении опытно-технологических работ » рамках соглашения ИФПМ СО РАН и ООО «ДКМ ИНЖИНИРИНГ» по договору от 25 мая 2023 г. № 1-ОТР-013/23 в рамках выполнения проекта Фонда содействия инновациям "СТАРТ I" «Разработка состава и технологии производства композиционного материала для высокотермостойкого полимерного сепаратора».

Руководитель работ от ИФПМ СО РАН

д.т.н. C.B. Панин

Ответственный исполнитель работ

от ООО «ДКМ Инжиниринг»

161

Приложение В

Разработанный лабораторный программно-аппаратный комплекс испытаний на усталость с измерением параметров петель гистерезиса

Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ для управления аппаратным триггером, испытательной машиной и цифровой камерой для синхронизации данных «нагрузка-деформация», а также для автоматизированного расчёта параметров петель