Моделирование релаксационных процессов в нитях и разработка методов оценки их деформационных свойств

• Автор: Москин, Илья Валерьевич
• Шифр специальности: 05.19.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МОДЕЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ВЯЗКОУПРУГИХ СВОЙСТВ НИТЕЙ
1.1 Строение нитей и волокнообразующих полимеров
1.2 Теории и модели для аналитического описания вязкоупругих свойств нитей
1.3 Механические характеристики нитей, их определение и взаимосвязь
1.4. Практические и теоретические аспекты настоящей работы и ее
задачи
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И РЕЖИМЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ НИТЕЙ ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ
ИСПЫТАНИЯХ
2.1. Объекты исследований
2.2 Механические испытания нитей
ГЛАВА 3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЗУЧЕСТИ НИТЕЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ НАГРУЖЕНИЯ
3.1 Ползучесть комплексных нитей
3.2 Модели для описания нелинейной вязкоупругости крученной и комплексной нити
3.3 Аналитическое описание ползучести комплексных нитей с функцией арктангенс от степенного аргумента
3.4 Разработка механической модели с функцией ползучести арктангенс от степенного аргумента, для описания нелинейной вязкоупругости комплексных нитей
3.5 Выводы - 107

ГЛАВА 4. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПИСАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ ВЯЗКОУПРУГОСТИ НИТЕЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ НАГРУЖЕНИЯ
4.1 Расчетное прогнозирование кратковременных процессов деформирования нитей по диаграммам ползучести с применением функции арктангенс от степенного аргумента
4.2 Влияние предварительной высокоэластической деформации на ползучесть и релаксацию напряжения комплексных нитей при сложных режимах нагружения
4.3 Оценки деформации комплексной нити при высокоскоростном нагружении по диаграммам ползучести
4.4 Количественное описание диаграмм растяжения нити с учетом изменения модуля упругости в процессе ее деформации
4.5 ВЫВОДЫ - 148-
ГЛАВА 5. ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ, ИХ ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И ВЫРАБОТАННЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Широкое применение комплексных нитей технического назначения в промышленности и получение нитей с заданными свойствами является одной из причин в необходимости детального изучения физико-механических свойств нитей и разработки теорий или моделей для осуществления адекватного прогноза поведения нити, или изделия из них под нагрузкой. Получение нитей с заданными свойствами и оценка их эксплутационных свойств определяет актуальность задач, связанных с разработкой теории и методик для описания и прогнозирования поведения нитей под нагрузкой, и их практическую значимость.
Одним из этапов разработок по получению, проектированию и эксплуатации нитей и волокон является этап прогнозирования механических свойств конечного изделия или изменения свойств материалов при их эксплуатации. В методологическом аспекте основой решения задач прогнозирования поведения нитей под нагрузкой, является разработка моделей или теорий.
Развитие подходов для описания деформационных свойств текстильных нитей с учетом их особенностей складывалось по мере развития описания вязкоупругости низкомолекулярных (твердых тел) и полимерных материалов. Наиболее разработанными подходами с точки зрения количественного описания и прогнозирования вязкоупругих свойств нитей и изделий из них (тканей и других изделий) являются наследственные теории, математические и механические модели. Из существующих теоретических подходов для описания вязкоупругих свойств твердых тел (наследственные теории, механические модели, теории старения, течения и упрочнения, потоковая теория Эй-ринга и т.д.), для описания свойств текстильных нитей, волокон, пленок и т.д. наиболее широко применяются наследственные теории и механические модели.

Одной из основных механических характеристик конструкционных материалов, и, в частности, нитей, является прочность, определяемая из испытаний на разрывных машинах по диаграммам растяжения [1, 7, 39,]. Но так как от конструкционных материалов наряду с данной характеристикой требуется знание срока службы (времени до разрушения) при определенных нагрузках, поэтому наряду с показателем прочности широко используется показатель долговечности при заданной температуре и величине механического нагружения [23, 14, 123]. Так как испытания на растяжение проводятся при различных режимах нагружения, это приводит к различным значениям показателя прочности. Здесь непременно следует отметить, что разработаны ряд методик и сформулированы критерии, по которым, которые позволяют произвести пересчет значений прочности полученных при различных способах испытаний, и найти им эквивалентную им величину долговечности в режиме испытания при постоянном напряжении. К таким критериям относится критерий Бейли [4].
Влияние различных факторов на долговечность и прочность волокнообразующих полимеров и нитей достаточно широко освящено в монографиях [4, 7, 23]. Подробно теоретические представления разрушения полимеров рассмотрены в работах С.Н.Журкова, А.И.Слуцкера, Г.М.Бартенева, Г.Кауша, В.П.Щербакова и других исследователей. Рассмотрим два основных подхода к описанию прочности твердого тела. Согласно одному из них -статистическому подходу, элементарные процессы разрушения протекают в статически неподвижной матрице твердого тела под действием внешних сил, сконцентрированных на различных дефектах структуры (микротрещины, скопления дислокаций, инородные включения, границы зерен и так далее). Очевидно, что при таком подходе, тепловое движение атомов не принимается во внимание. В основе второго подхода - кинетического подхода, в наиболее отчетливом виде сформулированным С.Н.Журковым [23, 121], лежит представление о разрушении, как термофлуктуационном процессе, в котором решающая роль принадлежит тепловому движению атомов твердого тела.