Струкова В.И., Каменских А.А., Носов Ю.О., Пустовалов Д.О. Термомеханическая модель поведения фотополимерного материала // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2025. № 1(63). С. 65-75. DOI: https://doi.org/10.37972/chgpu.2025.63.1.006. EDN: WQCBXU.

Автор(ы)

Струкова В.И. — Пермский национальный исследовательский политехнический университетORCIDeLibrary

Каменских А.А. — Пермский национальный исследовательский политехнический университетORCIDeLibrary

Носов Ю.О. — Пермский национальный исследовательский политехнический университетORCIDeLibrary

Пустовалов Д.О. — Пермский национальный исследовательский политехнический университетORCIDeLibrary

Название статьи

Термомеханическая модель поведения фотополимерного материала

Название (англ.): Thermomechanical model of photopolymer material

Индекс(ы) УДК

53.096

DOI

10.37972/chgpu.2025.63.1.006

EDN

WQCBXU

Ключевые слова

фотополимер; температура; модуль Юнга; коэффициент Пуассона; Prony; термомеханика; эксперимент; процедура идентификации

Аннотация

Объектом исследования являются фотополимерные смолы после отверждения. Материалы широко применяются при аддитивном выращивании прототипов для литья по выжигаемым моделям. Исследователями отмечается негативное влияние термического расширения прототипов из фотополимерных смол, что приводит к браку. Целью работы является построение вязкоупругой модели материала. Математическое описание поведения материалов направленное на прогнозирование напряжено-деформированного состояния объекта исследования при сложных технологических условиях. В первом приближении для описания поведения материала выбрана модель Максвелла на основе рядов Prony c использованием процедуры численной идентификации. В работе выполнено построение модели поведения Envisiontec SI500 на основе данных натурных экспериментов в диапазоне температур от 0 до 100 °С. Построены зависимости E(T,T˙).

Финансирование

Название программы финансирования: Материалы получены в рамках программы развития передовой инженерной школы «Высшая школа авиационного двигателестроения» ПНИПУ г. Пермь.. Организация, предоставившая финансирование: ПНИПУ.

Даты

Поступила: 01.02.2025; Принята: 13.04.2025; Опубликована: 17.06.2025

Страницы

65-75

Полная версия статьи

Скачать PDF

QR-код EDN

1. Форостович Т. Л., Нарский А. Р., Битюцкая О. Н., Мокеев Н. А. Гранулирование модельных композиций производства НИЦ "Курчатовский институт" - ВИАМ для литья по выплавляемым моделям // Труды ВИАМ. 2024. № 7(137). Ст. 01.  DOI: 10.18577/2307-6046-2024-0-7-3-11 EDN: IIHOSI
2. Gao M., Li L., Wang Q., Ma Z., Li X., Liu Z. Integration of Additive Manufacturing in Casting: Advances, Challenges, and Prospects // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology. 2022. Vol. 9. P. 305-322.  DOI: 10.1007/s40684021-00323-w
3. Rodr´ıguez-Gonza´lez P., Zapico P., Pela´ez-Pela´ez S., Castro-Sastre M. A., Fern´andez-´ Abia A. I. Optimizing the Material Extrusion Process for Investment Casting Mould Production // Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2024. Vol. 8(6). Art. 265.  DOI: 10.3390/jmmp8060265
4. Никитин К. В., Дьячков В. Н., Харченко С. В., Юдин Д. М., Юдина К. А. Особенности применения SLA-технологии при изготовлении пресс-форм для литья по выплавляемым моделям // Литье и металлургия. 2024. № 3. С. 37-40.  DOI: 10.21122/1683-60652024-3-37-40 EDN: MKLIDP
5. Mukhtarkhanov M., Perveen A., Talamona D. Application of Stereolithography Based 3D Printing Technology in Investment Casting // Micromachines. 2020. Vol. 11(10). Art. 946.  DOI: 10.3390/mi11100946 EDN: RTIDTF
6. Lynch P., Hasbrouck C., Wilck J., Kay M., Manogharan G. Challenges and opportunities to integrate the oldest and newest manufacturing processes: Metal casting and additive manufacturing // Rapid Prototyping Journal. 2020. Vol. 26. P. 1145-1154.  DOI: 10.1108/RPJ-10-2019-0277 EDN: RDTXUL
7. Равочкин А. С., Чибирнова Ю. В. Верификация численных методов моделирования литья по выплавляемым моделям для отливок газотурбинных двигателей в программе LVMFlow // Заготовительные производства в машиностроении. 2022. Т. 20, № 11. С. 488- 492.  DOI: 10.36652/1684-1107-2022-20-11-488-492 EDN: UJFOKT
8. Гильманшина Т. Р., Усков И. В., Беляев С. В., Баранов В. Н., Усков Д. И., Богданова Т. А. Изготовление соляных стержней для получения прецизионных отливок // Литейное производство. 2014. № 8. С. 17-20. EDN: SYSMZH
9. Евстигнеев А. И., Евстигнеева А. А., Дмитриев Э. А., Иванкова Е. П., Одиноков В. И., Чернышова Д. В. О силовом влиянии опорного наполнителя и межслойного трения на напряженное состояние керамической оболочковой формы по выплавляемым моделям // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2023. № 1(55). С. 33-45.  DOI: 10.37972/chgpu.2023.55.1.005 EDN: MGPWEM
10. Basar O., Veliyath V. P., Tarak F., Sabet E. A Systematic Study on Impact of Binder Formulation on Green Body Strength of Vat-Photopolymerisation 3D Printed Silica Ceramics Used in Investment Casting // Polymers. 2023. Vol. 15(14). Art. 3141.  DOI: 10.3390/polym15143141 EDN: MAGNUN
11. Okoruwa L., Tarak F., Sameni F., Sabet E. Bridging Experimentation and Computation: OMSP for Advanced Acrylate Characterization and Digital Photoresin Design in Vat Photopolymerization // Polymers. 2025. Vol. 17(2). Art. 203.  DOI: 10.3390/polym17020203 EDN: QCIDAG
12. Richard C. T., Kwok T.-H. Analysis and Design of Lattice Structures for Rapid-Investment Casting // Materials. 2021. Vol. 14(17). Art. 4867.  DOI: 10.3390/ma14174867 EDN: HMNOLO
13. Alberto J. R., Garg S., Streeter S. S., Giallorenzi M. K., LaRochelle E.P. M., Samkoe K. S., Pogue B. W. 3D printing fluorescent material with tunable optical properties // Scientific Reports. 2021. Vol. 11. Art. 17135.  DOI: 10.1038/s41598-021-96496-0 EDN: YHTQJQ
14. Захаров С. К., Анцев А. В., Калабин И. Д. Анализ причин возникновения брака при литье по выплавляемым моделям с использованием системы компьютерного моделирования // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. № 8. С. 185-189.  DOI: 10.24412/2071-6168-2024-8-185-186 EDN: LVDRAK
15. Сметанников О. Ю., Самусев И. В. Экспериментальная идентификация параметров определяющих соотношений для фотополимерного композита // Механика композиционных материалов и конструкций. 2013. Т. 19, № 1. С. 105-116. EDN: QBPRVT
16. Nosov Y. O., Kamenskikh A. A. Experimental study of the rheology of grease by the example of CIATIM-221 and identification of its behavior Model // Lubricants. 2023. Vol. 11. Art. 295.  DOI: 10.3390/lubricants11070295 EDN: SUAEOH

1. Forostovich T.L., Narskii A.R., Bityutskaya O.N., Mokeev N.A. Granulation of model compositions produced by NRC “Kurchatov Institute” – VIAM for investment casting. Trudy VIAM, 2024, no. 7(137), article 01. DOI: 10.18577/2307-6046-2024-0-7-3-11. EDN: IIHOSI. (In Russian).
2. Gao M., Li L., Wang Q., Ma Z., Li X., Liu Z. Integration of additive manufacturing in casting: Advances, challenges, and prospects. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, 2022, vol. 9, pp. 305–322. DOI: 10.1007/s40684-021-00323-w.
3. Rodríguez-González P., Zapico P., Peláez-Peláez S., Castro-Sastre M.A., Fernández-Abia A.I. Optimizing the material extrusion process for investment casting mould production. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 2024, vol. 8, no. 6, article 265. DOI: 10.3390/jmmp8060265.
4. Nikitin K.V., D'yachkov V.N., Kharchenko S.V., Yudin D.M., Yudina K.A. Features of application of SLA technology in manufacturing molds for investment casting. Lit'e i Metallurgiya, 2024, no. 3, pp. 37–40. DOI: 10.21122/1683-6065-2024-3-37-40. EDN: MKLIDP. (In Russian).
5. Mukhtarkhanov M., Perveen A., Talamona D. Application of stereolithography based 3D printing technology in investment casting. Micromachines, 2020, vol. 11, no. 10, article 946. DOI: 10.3390/mi11100946. EDN: RTIDTF.
6. Lynch P., Hasbrouck C., Wilck J., Kay M., Manogharan G. Challenges and opportunities to integrate the oldest and newest manufacturing processes: Metal casting and additive manufacturing. Rapid Prototyping Journal, 2020, vol. 26, pp. 1145–1154. DOI: 10.1108/RPJ-10-2019-0277. EDN: RDTXUL.
7. Ravochkin A.S., Chibirnova Yu.V. Verification of numerical methods for modeling investment casting of gas-turbine engine castings in the LVMFlow software. Zagotovitel'nye Proizvodstva v Mashinostroenii, 2022, vol. 20, no. 11, pp. 488–492. DOI: 10.36652/1684-1107-2022-20-11-488-492. EDN: UJFOKT. (In Russian).
8. Gil'manshina T.R., Uskov I.V., Belyaev S.V., Baranov V.N., Uskov D.I., Bogdanova T.A. Manufacturing of salt cores for producing precision castings. Liteinoe Proizvodstvo, 2014, no. 8, pp. 17–20. EDN: SYSMZH. (In Russian).
9. Evstigneev A.I., Evstigneeva A.A., Dmitriev E.A., Ivankova E.P., Odinokov V.I., Chernyshova D.V. On the force effect of support filler and interlayer friction on the stress state of a ceramic shell mold for investment casting. Vestn. Chuvash. Gos. Ped. Univ. im. I. Ya. Yakovleva. Ser.: Mekh. Pred. Sost., 2023, no. 1(55), pp. 33–45. DOI: 10.37972/chgpu.2023.55.1.005. EDN: MGPWEM. (In Russian).
10. Basar O., Veliyath V.P., Tarak F., Sabet E. A systematic study on impact of binder formulation on green body strength of vat-photopolymerisation 3D printed silica ceramics used in investment casting. Polymers, 2023, vol. 15, no. 14, article 3141. DOI: 10.3390/polym15143141. EDN: MAGNUN.
11. Okoruwa L., Tarak F., Sameni F., Sabet E. Bridging experimentation and computation: OMSP for advanced acrylate characterization and digital photoresin design in vat photopolymerization. Polymers, 2025, vol. 17, no. 2, article 203. DOI: 10.3390/polym17020203. EDN: QCIDAG.
12. Richard C.T., Kwok T.-H. Analysis and design of lattice structures for rapid-investment casting. Materials, 2021, vol. 14, no. 17, article 4867. DOI: 10.3390/ma14174867. EDN: HMNOLO.
13. Alberto J.R., Garg S., Streeter S.S., Giallorenzi M.K., LaRochelle E.P.M., Samkoe K.S., Pogue B.W. 3D printing fluorescent material with tunable optical properties. Scientific Reports, 2021, vol. 11, article 17135. DOI: 10.1038/s41598-021-96496-0. EDN: YHTQJQ.
14. Zakharov S.K., Antsev A.V., Kalabin I.D. Analysis of causes of defects in investment casting using a computer simulation system. Izvestiya Tul'skogo Gosudarstvennogo Universiteta. Tekhnicheskie Nauki, 2024, no. 8, pp. 185–189. DOI: 10.24412/2071-6168-2024-8-185-186. EDN: LVDRAK. (In Russian).
15. Smetannikov O.Yu., Samusev I.V. Experimental identification of parameters of constitutive relations for a photopolymer composite. Mekhanika Kompozitsionnykh Materialov i Konstruktsii, 2013, vol. 19, no. 1, pp. 105–116. EDN: QBPRVT. (In Russian).
16. Nosov Y.O., Kamenskikh A.A. Experimental study of the rheology of grease by the example of CIATIM-221 and identification of its behavior model. Lubricants, 2023, vol. 11, article 295. DOI: 10.3390/lubricants11070295. EDN: SUAEOH.

Авторские права и лицензия

© 2025 Автор(ы). Статья публикуется в открытом доступе на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» 4.0 Всемирная (CC BY 4.0), которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания авторства. Авторские права на статью сохраняются за авторами.