Fatigue Strength of Foamed Polymers
Authors: Е. Ю. Боброва, , И. И. Попов, , А. Д. Жуков, , М. И. Ганжунцев, 
Published: December 2022

Постановка задачи. Долговечность строительных конструкций во многом зависит от способности теплоизоляционных изделий, в том числе на основе вспененных пластмасс, длительное время противостоять действию знакопеременных нагрузок. Деформации ползучести могут формироваться в пенопластах в результате длительных вибраций, что приводит к нарушению целостности изоляционной оболочки и оказывает влияние на надежность ограждающих конструкций. Разработка и реализация методики оценки усталостной прочности вспененных полимеров является актуальной задачей. Целью исследования является апробация разработанной методики и экспериментальное определение изменения деформаций вибрационной ползучести жестких пенопластов во времени. Результаты. Установлено, что влияние температурных колебаний в сочетании с механическими воздействиями приводит к возникновению циклических напряжений в изоляционном слое, а также влияет на прочность и модуль упругости полимерной матрицы. Оценка характера влияния температуры на усталостную прочность жестких пенопластов показала, что пределы усталостной прочности материалов имеют экстремумы при температуре 20 С. Снижение температуры до -40 С или ее постепенный рост до 80 С приводит к снижению усталостной прочности. Наиболее существенное снижение происходит у пенополиуретанов и карбамидных пенопластов. Выводы. Жесткие газонаполненные пластмассы обладают рядом перспективных свойств, в частности прочностью и пониженной горючестью. Полученные результаты полностью согласуются с современными представлениями о механизме структурных взаимосвязей и их влиянии на свойства вспененных полимеров.

Statement of the problem. The durability of building structures largely depends on the capacity of heat-insulating materials, including foamed polystyrenes, to resist the action of alternating loads for a long time. Vibration creep deformations develop in foams, which, in turn, affect the reliability of the fence structure. The development of a technique for assessing the fatigue strength of foamed polymers and the implementation of this technique is an urgent task. The aim of the study is to test the developed methodology and experimentally determine the change in vibration creep deformations of rigid foams in time. Results. As a result of the studies, it has been established that the effect of temperature fluctuations in combination with mechanical influences not only leads to the occurrence of cyclic stresses in the insulation layer but also affects the mechanical characteristics of the polymer base itself (strength and elastic modulus), in connection with which it is extremely important to assess the nature of the effect of temperature on the fatigue strength of foams, especially since there are no such data in the literature concerning rigid gas-filled plastics. Conclusions. Rigid gas-filled plastics have a number of promising properties, in particular strength and reduced flammability. The results obtained are in full agreement with modern concepts of the relationship between the structure and properties of polymeric materials. The practical significance of the research lies in both obtaining data on the endurance of rigid foams and in the possibility of using the developed technique for other foamed plastics.