Медников Станислав Владимирович, к.ф.-м.н., доцент, кафедра физики
Scopus Author ID 57212473929
400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28
Stanislav V. Mednikov, Cand. Sci. (Phys.-Math), Associate Professor, Department of Physics
Scopus Author ID 57212473929
28, pr. im. V.I. Lenina, Volgograd, 400005
Кравченя Павел Дмитриевич, к.ф.-м.н., старший преподаватель, кафедра «Электронно-вычислительные машины и системы»
Scopus Author ID 36628612400
400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28
Pavel D. Kravchenya, Cand. Sci. (Phys.-Math), Senior Lecturer, Department of Electronic Computers and Systems
Scopus Author ID 36628612400
28, pr. im. V.I. Lenina, Volgograd, 400005
Пономарев Алексей Сергеевич, заведующий лабораторией, кафедра «Вычислительная техника»
400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28
Alexander S. Ponomarev, Head of the Laboratory, Department of Computer Engineering
28, pr. im. V.I. Lenina, Volgograd, 400005
Тужиков Олег Олегович, д.т.н., доцент, заведующий кафедрой общей и неорганической химии
Scopus Author ID 12645529200
400005, Волгоград, пр-т им. В.И. Ленина, д. 28
Oleg O. Tuzhikov, Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor, Head of the Department of General and Inorganic Chemistry
Scopus Author ID 12645529200
28, pr. im. V.I. Lenina, Volgograd, 400005
Objectives. The work sets out to model the ozone corrosion of vulcanizates as a percolation phase transition, similar in the scheme of development of continual percolation on a plane, during which the growing regions of the new phase form a single “spanning” cluster. In this case, the continuity of the sample is broken, being divided into two parts. In the presented model, the ozone corrosion process is divided into two stages. At the first stage, ozone corrosion of the material occurs mainly along the perimeters of already ozonized surface areas, which leads to their growth and subsequent merging. Upon contact of adjacent surface areas consisting of ozonolysis products loaded with two-dimensional tension, corrosion cracks begin to appear on the surface. At the second stage of the corrosion process, corrosion cracks that grow deeply into the material due to its stress state lead to the penetration of ozone into the internal regions of the sample. The article presents the results of computer-simulation and real experiments carried out on ozone corrosion of technical vulcanizates in a plane stressed state.
Methods. Computer simulation of the time dependence of the total contact length of the areas of ozone corrosion products and the initial vulcanizate was carried out using a C++ program developed by the authors. Real experiments were carried out on a TOM-1000 setup. Samples for research by the TOM (technical ozone resistance of materials[1]) method comprise thin disks, which are clamped along the contour and subjected to one-sided two-dimensional tension by compressed air pressure. From the side of the opposite plane, the sample is exposed to the ozone flow. The installation makes it possible to create in the sample a relative deformation of up to 100% increase in the surface area.
Results. Computer simulation allowed, in combination with direct measurements of the time dependence of ozone absorption, the dynamics of the destruction of vulcanizates in an ozone environment to be investigated. A numerical parameter of the ozone resistance of vulcanizates—the coefficient of ozone resistance—is proposed. This coefficient is almost linearly related to the time before the onset of cracking, but it is more accurate because it does not require visual observation of the ozonolysis process.
Conclusions. The results of computer simulation are in good agreement with the results of real experiments.
Цели. Озонная коррозия вулканизатов моделируется как перколяционный фазовый переход, аналогичный по схеме развития континуальной перколяции на плоскости, в процессе которой разрастающиеся области новой фазы образуют единый «перекидывающийся» кластер. Процесс озонной коррозии представляется разделенным на две стадии. На первой стадии процесс озонопоглощения происходит на границах корродированных участков с окружающей поверхностью вулканизата, поэтому поглощение образцом озона вначале возрастает, затем уменьшается по мере смыкания участков увеличивающейся корродированной поверхности. При соприкосновении соседних участков поверхности, состоящих из продуктов озонолиза, под воздействием двумерного напряжения на поверхности начинают появляться коррозионные трещины. На второй стадии коррозионные трещины проникают в глубь материала из-за его напряженного состояния, сопровождаясь проникновением озона во внутренние области образца. Изменение в процессе озонолиза общей длины линии контакта областей продуктов озонолиза с поверхностью, еще не подвергнутой озонной коррозии, отражает общее озонопоглощение корродирующего образца. Целью данной работы является экспериментальное исследование и компьютерное моделирование процессов зарождения трещин в образцах технических вулканизатов, находящихся в плоском напряженном состоянии, вследствие воздействия озона.
Методы. Компьютерное моделирование временной зависимости общей длины контакта областей продуктов озонной коррозии и исходного вулканизата осуществлялось с помощью разработанной авторами программы на языке C++. Реальные эксперименты по регистрации кинетики озонопоглощения озона шинными вулканизатами проводились на установке ТОМ-1000. Образцы для исследований по методу ТОМ[1] (техническая озоностойкость материалов) представляют собой тонкие диски, защемленные по контуру и подвергаемые одностороннему двумерному растяжению давлением сжатого воздуха. Со стороны противоположной плоскости образец подвергается воздействию потока озона. Установка дает возможность создания в образце относительной деформации до 100% увеличения площади поверхности.
Результаты. Компьютерное моделирование позволило, в сочетании с прямыми измерениями временной зависимости озонопоглощения, исследовать динамику процесса деструкции вулканизатов в среде озона. Предложен численный параметр озоностойкости вулканизатов — коэффициент озоностойкости, который практически линейно связан с временем до начала трещинообразования, однако более точен, т.к. не требует визуального наблюдения за процессом озонолиза.
Выводы. Результаты машинного моделирования находятся в хорошем согласии с результатами реальных экспериментов по регистрации кинетики озонопоглощения образцов шинных вулканизатов в процессе озонолиза, что свидетельствует в пользу правомерности модели двухстадийной коррозии вулканизатов в среде озона.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.