Структурно-имитационное моделирование на ЭВМ процессов разрушения композиционных материалов

• Автор: Овчинский, Анатолий Семенович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 524 c. : ил

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ
ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА СТРУКТУРНО-ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НА ЭВМ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
§ I. Методологические аспекты моделирования на ЭВМ
процессов разрушения композиционных материалов
§ 2. Анализ микромеханизмов разрушения композиционных материалов на основании фрактографических и
структурных исследовании
§ 3. Механика взаимодействия компонентов при деформировании композиционных материалов и накоплении в
них повреждений
§ 4. Статистические подходы к исследованию процессов
разрушения композиционных материалов
§ 5. Влияние физико-химического взаимодействия компонентов на макромеханизмы разрушения композиционных материалов
Глава II. ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ НАКОПЛЕНИИ П0-ВРЕЩЩНИЙ В ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ
§ I. Одномерные модели перераспределения напряжений в композиционных материалах с дискретными или разрушенными волокнами
§ 2. Построение модели перераспределения напряжений
при разрыве волокна в композиционном материале

§ 3. Перераспределение напряжений в композиционном материале с разрушенным волокном при упругом деформировании компонентов
§ 4. Перераспределение напряжений в композиционном материале с разрушенным волокном при упругопластическом деформировании матрицы
§ 5. Влияние предварительного растяжения и осевой нагрузки, воспринимаемой матрицей, на перераспределение напряжений при разрыве волокна в композиционном материале
§ 6. Влияние уровня нагрузки и объемных долей компонентов на перераспределение напряжений при разрыве волокна в композиционном материале с упругопластической матрицей
§ 7. Перераспределение напряжений в композиционном материале с разрушенным волокном, вызванное ползучестью и релаксацией напряжений в матрице
§ 8. Распределение напряжений в композиционном материале с надрезом
§ 9. Перераспределение напряжений в композиционном материале при локальной потере пластической устойчивости волокон
§ 10 Критериальные зависимости, применяемые при моделировании микромеханизмов разрушения на ЭВМ
Глава III. ДИНАМИКА ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ И ОТСЛОЕНИЯ ВОЛОКОН
В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ
§ I. Модели, учитывающие динамические эффекты при разрыве волокон в композиционных материалах

§ 2. Уравнения движения разрушившегося волокна и волокон, его окружающих
§ 3. Динамика перераспределения напряжений в.разрушившемся волокне при упругом деформировании компонентов композиционного материала
§ 4. Динамика перераспределения напряжений в разрушившемся волокне при упругопластическом деформировании матрицы
§ 5. Динамика отслоения разрушившегося волокна от матрицы
§ 6. Динамика перераспределения напряжений в волокнах,
соседних с разрушившимся
§ 7. Влияние динамических эффектов, сопутствующих разрывам и отслоениям волокон в композиционных материалах, на взаимодействие микромеханизмов разрушения
§ 8. Динамические эффекты, учитываемые при моделировании микромеханизмов разрушения на ЭВМ
Глава IV СТРУКТУРНЫЕ МОДЕЛИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЭВМ МИКРОМЕХАНИЗМОВ
РАЗРУШЕНИЙ
§ I. Имитация на ЭВМ процессов разрушения в материалах
на микроструктурном уровне
§ 2. Построение структурных моделей композиционных материалов с хрупкими волокнами
§ 3. Имитация на ЭВМ дробления волокон под действием
волн напряжений (линейная модель)
§ 4. Имитация на ЭВМ перехода от этапа накопления повреждений к макроразрушению композиционного материала (плоская модель). Алгоритмизация перераспределения напряжений

никяовение напряжений, обжимающих волокна (при деформировании композитов с металлическими матрицами), может оказать существенное влияние на развитие процесса разрушения. Это мнение основано на экспериментально установленном эффекте увеличения деформации до разрушения как у пластичных, так и у хрупких материалов при наличии в них сложного напряженного состояния, в частности, при сжатии их в направлении, поперечном приложению основной разрушающей нагрузки (рисЛа) /19, 153/.
Для оценки уровня обжимающих напряжений в волокне (при растяжении композита в направлении армирования) был рассмотрен случай, когда металлическая матрица работает за пределами упругости.
Из композита выделялся элемент, состоящий из волокна, окруженного цилиндрической матрицей. Радиусы волокна и матрицы соответствовали объемным долям компонентов (рис.16). Полный упругий анализ этой модели, а также ситуация, когда сердцевина деформируется пластически, были рассмотрены Л.Эбертом и Дж.Гэдцом /216/. При анализе ситуации, соответствующей пластическому деформированию матрицы, применялась методика расчета толстостенных труб за пределами упругости, основанная на теории малых упругопластических деформаций /149/.
Расчет для конкретного композиционного материала - магниевого-литиевого сплава ( Му.- 8% /Л ), армированного стальной проволокой У8А, показал, что в случае деформационно неупрочняющей-ся матрицы зависимость радиальных напряжений, обжимающих волокна, изменяется с ростом деформации композита так, как показано на рисЛв /123/. Введение дополнительных предположений, а именно, аппроксимация полученной зависимости (рисЛв) скачкообразной функцией, позволила построить зависимость напряжений обжатия от объемных долей компонентов (рисЛг), а также проанализировать более общий случай, соответствующий пластически упрочняющейся мат-