Динамические явления в композиционных материалах при воздействии интенсивных потоков заряженных частиц

• Автор: Погорелко, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение

1. Обзор литературы

1.1. Конденсированные гетерогенные среды. Классификация и механические свойства композиционных материалов

1.2. Экспериментальные исследования свойств конденсированных гетерогенных сред

1.2.1. Исследование скорости звука в суспензии

1.2.2. Динамическое нагружение композиционного материала

1.2.3. Облучение композиционного материала электронными пучками .

1.2.4. Выводы по экспериментальным исследованиям свойств конденсированных гетерогенных сред

1.3. Методы описания конденсированных гетерогенных сред

1.3.1. Теория эффективных модулей
1.3.2. Модели многокомпонентных гетерогенных сред на основе теории смесей
1.4. Воздействие интенсивных потоков ускоренных заряженных частиц на вещество
1.5. Выводы к главе
2. Моделирование течений в конденсированных гетерогенных средах
2.1. Модель гетерогенной среды
2.1.1. Основные положения модели
2.1.2. Система уравнений механики гетерогенной среды
2.1.3. Законы сохранения для гетерогенной среды в целом
2.1.4. Релаксация компонент к равновесному состоянию
2.1.5. Трение между компонентами
2.1.6. Теплообмен между компонентами
2.1.7. Полная система уравнений модели гетерогенной среды
2.1.8. Акустическое приближение
2.1.9. Метод численного решения уравнений модели гетерогенной среды
в Ш геометрии
2.2. Моделирование воздействия интенсивных потоков заряженных частиц
на композиционный материал
2.4. Выводы к главе
3. Динамические процессы в суспензиях
3.1. Аналитические выражения для скорости звука в суспензии в предельных случаях
3.2. Скорость звука в суспензии
3.2. Динамика компонент в суспензии
3.3. Поля напряжений в суспензии
3.4. Выводы к главе
4. Динамические процессы в композиционных материалах при воздействии сильноточного электронного пучка
4.1. Скоростное соударение пластин из композиционных материалов
4.2. Поля напряжений при электронном облучении
4.4 Выводы к главе
Заключение
Приложение А. Расчет изменения скоростей компонент среды за счет
процесса трения в одномерной геометрии
Приложение В. Расчет температур компонент среды при теплообмене
Список публикаций автора
Список литературы

Введение
Большинство сред, встречающихся в природе и созданных в результате деятельности человека - грунты, горные породы, снег, лсд, порошки, суспензии, жидкости с пузырьками газа, композиционные материалы и др., имеют многокомпонентный состав [1]. Многообразие комбинаций фаз и структур, многообразие межфазных и внутрифазных взаимодействий и процессов (вязкость, межфазное трение, теплопроводность, межфазный теплообмен, фазовые переходы и химические реакции, различные сжимаемости фаз и т.д.), а также различных видов воздействий на гетерогенные среды порождают широкий спектр свойств многокомпонентных сред [2]. Такое большое количество параметров, определяющих свойства гетерогенной среды и зависящих от условий нагружения, создает трудности теоретического описания динамики многокомпонентных сред. Наиболее часто многокомпонентные среды рассматривают как сплошные, и изучение проводится на феноменологическом уровне [1].
В последние годы особый интерес представляет собой моделирование волновых процессов в многофазных средах. Одним из таких процессов, интересным с точки зрения практических приложений и моделирования, является распространение звука в двухфазной среде. В частности, в работах [3-5] изучалось движение частиц, взвешенных в жидкости или газе, в результате действия звуковых волн. В настоящее время большое внимание уделяется ультразвуковому исследованию суспензий [5]. В составе суспензии можно выделить жидкую несущую среду и включения различной объемной доли с размерами от 10 нм до 100 мкм.
Помимо этого, в последнее время в промышленности широко применяются металлокерамические композиционные материалы инструментального назначения. Они изготавливаются методом спекания порошковых смесей высокотвердых тугоплавких химических соединений с металлической связкой. Для повышения износостойкости

рассчитываемая по формуле Стокса [5]. Записываются уравнения движения для каждой из компонент суспензии в акустическом приближении в предположении, что давления во всех компонентах одинаковые, что накладывает ограничения на область применимости данной модели. Решение ищется в виде монохроматической волны. Скорость звука рассчитывается как со/к, где со - частота звуковой волны, а к - волновое число. Расчеты скорости звука в суспензии, проведенные с помощью модели «сдвоенных фаз» в сравнение с экспериментальными данными, приведены на рис.З.
На основе теории смесей строятся модели многокомпонентных гетерогенных сред [59-61]. Под многокомпонентной средой понимается сплошная среда, в которой несколько веществ перемешаны либо на микроуровне (гомогенные смеси), либо на макроуровне (гетерогенные смеси) [10, 12]. Каждое отдельное вещество называется компонентом смеси. Фазой называется гомогенная часть гетерогенной системы, отделенная от других частей поверхностью раздела.
Вклад в развитие моделей многокомпонентных гетерогенных сред внесли: Truesdell С. [52], Черный Г.Г. [62], Рахматуллин Х.А. [63, 64], Кутателадзе С.С. [65], Ляхов Г.М. [1], Нигматулин Р.И. [2, 9], Крайко А.Н. [66, 67], Накоряков В.Е., Покусаев Б.Г. [68], Фомин В.М. [69], Куропатенко
В.Ф.[10-12, 70], Федоров A.B. [69]. Каждый автор представляет большой коллектив.
В отличие от гомогенных смесей, где каждая компонента может рассматриваться как занимающая весь объем смеси равноправно с другими компонентами, в гетерогенной смеси каждая фаза занимает лишь часть объема смеси. В отличие от гомогенных гетерогенные смеси в общем случае описываются многоскоростной (или многожидкостной) моделью [2] с учетом динамических эффектов из-за несовпадения скоростей компонент.
На различных этапах становления механики гетерогенных сред выдвигались различные модели их описания. В настоящее время большое внимание уделяется развитию моделей миогоскоростных