冰-磷镀层结冰强度的力学机理及影响因素

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:54
文章英文标题
The Mechanical Mechanism and Influencing Factors of Ice Adhesion Strength on Ice-Phobic Coating
正文
冰积会对极地船只、海洋平台和其他海洋产业造成问题。了解冰与设备表面的界面脱粘行为具有重要意义。本工作利用接触力学和断裂力学,建立了一个力学模型来分析方形冰长方体与弹性涂层基底的界面脱粘行为。采用三维( 3D )有限元( FE )模拟界面脱粘进行法向和剪切分离。采用双线性内聚力区模型( CZM )模拟冰长方体与弹性涂层的界面。我们考察了弹性薄膜的弹性模量E对法向和剪切分离临界脱离力Fc的影响。结果表明,Fc随弹性膜弹性模量的增大而增大。当E超过一定水平时,Fc达到一个恒定值,然后保持稳定。最后,制备了一系列不同弹性模量的环氧/聚二甲基硅氧烷( PDMS )互穿聚合物网络( IPN )凝胶涂层。测定了涂层的冰拉伸和剪切结合强度( σice和τice )。结果与E时的数值模拟结果基本一致
文章内容(英文)
Ice accretion can cause problems on polar ships, ocean platforms, and in other marine industries. It is important to understand the interface debonding behavior between ice and the surface of equipment. In this work, we created a mechanical model to analyze the interface debonding behavior between a square-based ice cuboid and an elastic coating base, using contact mechanics and fracture mechanics. Three-dimensional (3D) finite element (FE) simulation was used to simulate the interface debonding for normal and shear separation. A bilinear cohesive zone model (CZM) was used to simulate the interface between the ice cuboid and the elastic coating. We investigated the effect of the elastic modulus E of an elastic film on the critical detachment force Fc for normal and shear separation. The results showed that Fc increases with an increase of the elastic modulus of the elastic film. When E exceeds a certain level, Fc achieves a constant value and then remains stable. Finally, a series of epoxy/polydimethylsiloxane (PDMS) interpenetrating polymer-network (IPN) gel coatings with different elastic moduli were prepared. The ice tensile and shear adhesion strengths (σice and τice) of the coatings were measured. The results were roughly consistent with the results of the numerical simulation when E \u0026lt; 1 MPa.
来源出处
Journal|[J]Journal of Marine Science and EngineeringVolume 9, Issue 3. 2021. PP 315-315
DOI
https://doi.org/10.3390/JMSE9030315

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