Toughness versus stiffness of PP particulate composites modeling and experimental approach

0332105 - ÚFM 2010 RIV PT eng A - Abstrakt
Hutař, Pavel - Majer, Zdeněk - Náhlík, Luboš - Knésl, Zdeněk - Nezbedová, E.
Toughness versus stiffness of PP particulate composites modeling and experimental approach.
[Modelování a experimentální přístup určení vztahu mezi tuhostí versus pevností PP částicového kompozitu.]
15th International Conference on Composite Structures. Porto: University of Porto, 2009 - (Ferreira, A.). s. 1-2
[International Conference on Composite Structures /15./. 15.6.2009-17.6.2009, Porto]
Grant CEP: GA AV ČR(CZ) KJB200410803; GA ČR GA106/07/1284
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z20410507
Klíčová slova: particulate composite * multiscale modeling * fracture toughness * stiffness
Kód oboru RIV: JL - Únava materiálu a lomová mechanika

This contribution is focused on particulate composites, namely on composites with polypropylene matrix (PP) and rigid (CaCO3) fillers. Generally, the addition of rigid particles to a polymeric matrix has an embrittling effect on the composite. Using very fine isometric filler of sub-micron range with proper surface treatment and good final dispersion enable to achieve enhancement of toughness without significant reduction of its stiffness. The role of filler size and interphase properties on micro- and macro-behaviour of particulate composites is analysed from the experimental as well theoretical point of view. The attention is focused on fracture toughness and stiffness values. It is concluded that one of the possible sources of a toughening mechanism on micro- level is a blunting of the micro-crack caused by its interaction with coated particles. The results of numerical simulations are compared with relevant results determined experimentally.

Práce se zaměřuje na čističové kompozity, konkrétně na kompozity s polypropylenovou matricí (PP) a tuhým plnivem (CaCO3). Obecně platí, že přidáním tuhé částice do polymerní matrice vede ke zkřehnutí kompozitu. Použitím velmi jemných plniv sub-mikronové velikosti s vhodnou povrchovou úpravou a rovnoměrným rozmístěním v kompozitu lze dosáhnout zvýšení houževnatosti a zároveň zamezit výraznému zkřehnutí kompozitu. Vliv velikosti plniva a uvažování mezifáze jsou zde studovány jak z mikro tak i z makro pohledu a to jak experimentálně, tak i teoreticky. Pozornost je věnována hlavně lomové houževnatosti a tuhosti. Ukázalo se, že jedním z mechanismů vedoucí ke zvýšení houževnatosti na mikro úrovni je navedení trhliny do mezifáze mezi částicí a matricí. Výsledky numerických simulací jsou porovnány s relevantními experimentálními daty.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0177447