INVESTIGATION OF NUMBER OF DAILY AND SEASONAL THERMOCYCLES ON PCM SURFACES IN COLD CLIMATE CONDITIONS
KPZWJY
DOI:
https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2026.01.043Keywords:
polymer composite materials, cold climate, thermal cycling, internal stresses, degradation, carbon fibre reinforced plastic, glass fibre reinforced plastic, basalt plastic.Abstract
The paper studies daily and seasonal thermocycles occurring on the surfaces of polymer composite materials under cold climate conditions in Yakutsk. The main attention in the study is paid to the transitions through certain temperature points of freeze-thaw transition 0, -18 and -33 °С depending on the moisture size. It is established that the temperature amplitude on the surfaces of the samples for a day reached up to 40 °С. The obtained results confirm that in the cold climate of Yakutsk, PCM are subjected to multiple freeze-thaw cycles. Internal stresses occur due to differences in thermal expansion coefficients of fibres and polymer matrix not only at seasonal but also daily temperature fluctuations. As a consequence, the formation of microcracks, their fusion and the formation of macro-damage on the surfaces of composite materials are accelerated. Thus, the freeze-thaw thermocycles are one of the main factors of reduction of strength characteristics of PCM and it is necessary to take them into account when designing PCM for cold climate conditions.
References
Старцев В.О. Климатическая стойкость по-лимерных композиционных материалов и защитных покрытий в умеренно–теплом климате. // Диссерта-ция на соискание ученой степени доктора техниче-ских наук / Всероссийский научно–исследовательский институт авиационных материа-лов. Москва, 2018 . 308 с.
Каблов Е.Н., Лебедев М.П., Старцев О.В., Го-ликов Н.И. Климатические испытания материалов, элементов конструкций, техники и оборудования в условиях экстремально низких температур. // Труды VI Евразийского симпозиума по проблемам проч-ности материалов и машин для регионов холодного климата. Том 1. Якутск, 24–29 июня 2013 г. – Якутск, Ахсаан, 2013, с. 5–7.
Каблов Е.Н., Старцев В.О. Системный ана-лиз влияния климата на механические свойства по-лимерных композиционных материалов по данным отечественных и зарубежных источников. // Авиаци-онные материалы и технологии. 2018. №2. С. 47–58.
Baker D.J. Ten–Year Ground Exposure of Composite Materials Used on the Bell Model 206L Heli-copter Flight Service Program // NASA Technical Paper 3468, ARL Technical Report 480. Hampton. Virginia. 1994.
Авиационные материалы. Справочник в 13 томах. Том 13. Климатическая и микробиологиче-ская стойкость неметаллических материалов / под ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ. 2015. 270 с.
Николаев Е.В., Барботько С.Л., Андреева Н.П., Павлов М.Р., Гращенков Д.В. Комплексное ис-следование воздействия климатических и эксплуа-тационных факторов на новое поколение эпоксид-ного связующего и полимерных композиционных материалов на его основе. Часть 4. Натурные клима-тические испытания полимерных композиционных материалов на основе эпоксидной матрицы // Труды ВИАМ. 2016. №6. С.93–108.
Startsev V.O., Lebedev M.P., Kychkin A.K. Influ-ence of moderately warm and extremely cold climate on properties of basalt plastic armature // Heliyon. 2018. Vol. 4. Article e01060.
Dutta P.K. Structural fiber composite materials for cold regions. // J. Cold Reg. Eng. 1988. V.2. P.124–134.
Копырин М.М., Старцев О.В., Лебедев М.П. Прочность углепластика после воздействия зимней температуры в Якутске // Целостность и ресурс в экстремальных условиях : сборник материалов и докладов Всероссийской конференции, приурочен-ной к 75–летию ЯНЦ СО РАН, Якутск, 19–23 сентября 2024 года. – Киров: Межрегиональный центр инно-вационных технологий в образовании, 2024. – С. 311–314.
Li H., Xian G., Lin Q., Zhang H. Freeze–thaw resistance of unidirectional–fiber–reinforced epoxy composites. // Journal of Applied Polymer Science. 2012. V. 123. P. 3781–3788.
J. M. Sousa, J. R. Correia, S. Cabral-Fonseca, and A. C. Diogo, “Efects of thermal cycles on the me-chanical response of pultruded GFRP profles used in civil engineering applications,” Compos. Struct., 116, No. 1, 720-731 (2014).
Abdelmola F., Carlsson L.A. State of water in void–free and void–containing epoxy specimens. // Journal of Reinforced Plastics and Composites. 2019. V.26. P.556–566.
Tsotsis T.K. Effects of Sub–Freezing Tempera-tures on Graphite/Epoxy Composite Materials. // Journal of Engineering Materials and Technology. 1989. V. 111. P. 438–439.
Сокова С.Д. Выбор электроизоляционных материалов для ремонта с учетом из совместимости и особенностей эксплуатации // Вестник МГСУ – 2010. –№4. –С. 151–156.
THE ROLE OF BOUND WATER AND CAPIL-LARY WATER IN THE EVALUATION OF POROSITY IN RESERVOIR ROCKS Nadia Pallatt & David Thornley BP Research Centre, Sunbury-on-Thames, TW16 7LN
Matthew Caurie, Bound water: its definition, es-timation and characteristics, International Journal of Food Science and Technology, Volume 46, Issue 5, May 2011, Pages 930–934.
Старцев О.В., Лебедев М.П., Кычкин А.К. Ста-рение полимерных композиционных материалов в условиях экстремально холодного климата // Изве-стия Алтайского государственного университета. – 2020. – № 1(111). – С. 41–51.
Startsev O.V., Krotov A.S., Startseva L.T. Inter-layer Shear Strength of Polymer Composite Materials During Long Term Climatic Ageing // Polym. Degrad. and Stab. 1999. V. 63. P. 183–186.
Kablov, E. & Startsev, Valery. (2021). The Influ-ence of Internal Stresses on the Aging of Polymer Com-posite Materials: a Review. Mechanics of Composite Materials. 57. 565-576.
O. V. Startsev, M. P. Lebedev, and A. K. Kych-kin, “Aging of polymer composite materials in an ex-tremely cold climate,” Izv. Altai. State Univ., No. 1 (111), 41-51 (2020).
S. A. Grammatikos, R. G. Jones, M. Evernden, and J. R. Correia, “Thermal cycling efects on the dura-bility of a pultruded GFRP material for of-shore civil engineering structures,” Compos. Struct., 153, 297-310 (2016).
F. Awaja, S. Zhang, M. Tripathi, A. Nikiforov, and N. Pugno, “Cracks, microcracks and fracture in polymer structures: Formation, detection, autonomic repair,” Progress in Mater. Sci., 83, 536-573 (2016).
Bazli, Ashraf, Jafari, Zhao, Raman, and Bai, “Efect of fbers confguration and thickness on tensile behavior of GFRP laminates exposed to harsh envi-ronment,” Polymers, 11, No. 9, (2019)
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 Aysen L. Tereshkin, Alexander A. Gabyshev, Anna A. Gavrilieva, Irina G. Lukachevskaya
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
.
This work is licensed under a 
