Numeryczna homogenizacja kompozytów ceramiczno- polimerowych z wykorzystaniem mikrotomografii komputerowej

Marcin Nowak
Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN

Przedmiotem badań są kompozyty ceramiczno-polimerowe o przenikających się fazach (ang. Interpenetrating Phase Composite, IPC). Kompozyty tego typu otrzymywane są w wyniku procesu infiltracji ceramicznej preformy żywicą polimerową. Struktura otrzymanych kompozytów składa się z dwóch ciągłych wzajemnie przenikających się faz. Pierwszą fazę stanowi pianka korundowa o porowatości od 76 do 90%. Fazę drugą wypełniającą pory pianki stanowi żywica polimerowa. W zależności od porowatości użytej pianki korundowej otrzymywane są kompozyty o różnych własnościach efektywnych.
W celu określenia własności efektywnych badanych kompozytów przeprowadzono numeryczną homogenizację z wykorzystaniem mikrotomografii komputerowej. Wyprodukowane próbki kompozytu zostały przebadane z użyciem mikrotomografu komputerowego. Uzyskane dane w postaci zbioru płaskich zdjęć posłużyły do wygenerowania za pomocą programu ScanIP+FE siatek metody elementów skończonych. Otrzymane siatki elementów zostały w dalszej kolejności zaimportowane do programu Abaqus, w którym przeprowadzono symulacje numeryczne procesów deformacji. Uzyskane rozkłady naprężeń i odkształceń po zastosowaniu odpowiednich metod uśredniania pozwoliły na określenie poszukiwanych własności efektywnych.