ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВА СУТОЧНЫХ И СЕЗОННЫХ  ТЕРМОЦИКЛОВ НА ПОВЕРХНОСТЯХ ПКМ В УСЛОВИЯХ ХОЛОДНОГО КЛИМАТА: KPZWJY

Айсен Леонидович  Терешкин; Александр Александрович  Габышев; Анна Андреевна  Гаврильева; Ирина Григорьевна  Лукачевская

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2026.01.043

Авторы

Айсен Леонидович Терешкин Якутский научный центр СО РАН https://orcid.org/0009-0001-6763-1080
Александр Александрович Габышев Институт физико-технических проблем Севера СО РАН https://orcid.org/0009-0003-2734-6554
Анна Андреевна Гаврильева Якутский научный центр СО РАН
Ирина Григорьевна Лукачевская Якутский научный центр СО РАН https://orcid.org/0000-0002-0886-7050

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2026.01.043

Ключевые слова:

полимерные композиционные материалы, холодный климат, термоциклирование, внутренние напряжения, дегра-дация, углепластик, стеклопластик, базальтопластик.

Аннотация

В статье исследуются суточные и сезонные термоциклы, происходящие на поверхностях полимерных композиционных материалов в условиях холодного климата в г. Якутске. Основное внимание в исследовании уделяется на переходы через определенные температурные точки перехода «замерзания-оттаивания» 0, –18 и –33 °С в зависимости от размеров влаги. Установлено, что температурная амплитуда на поверхностях образцов за сутки достигало до 40 °С. Полученные результаты подтверждают, что в условиях холодного климата г. Якутска, ПКМ подвергаются многократному циклу «замерзания–оттаивания». Внутренние напряжения происходят из-за различий коэффициентов термического расширения волокон и полимерной матрицы не только при сезонных, но и суточных колебаниях температуры. Вследствие чего ускоряется образование микротрещин, их слияние и формирование макроповреждений на поверхностях композитных материалов. Тем самым происходящие термоциклы «замерзание-оттаивание» являются одним из основных факторов снижения прочностных характеристик ПКМ и их необходимо учитывать при конструировании ПКМ для условий холодного климата

Библиографические ссылки

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)