Энергетическая оценка прочности соединения слоистых композиционных материалов в рамках градиентной теории упругости

• Автор: Конев, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Возможность моделирования адгезионного контакта

в рамках теории упругости

1.1. Задачи, определяющие необходимость моделировании адгезионного контакта в рамках механики сплошных сред
1.2. Техническая проблема, определяющая необходимость решения задачи о моделировании адгезионного контакта

1.3. Представление об энергии адгезии и возможности ее вычисления

1.4. Анализ существующих методик расчета и предпосылки к моделированию адгезионного контакта твердых тел в рамках линейной теории упругости

Глава 2. Модель сплошной упругой среды

2.1. Описание деформированного состояния материала второго порядка

2.2. Термодинамическое состояние материала второго порядка. Внутренние напряжения. Отсчетное состояние. Определяющие соотношения
2.3. Система внешних механических воздействий. Уравнения движения
Глава 3. Поверхностная энергия упругого материала
3.1. Задача о напряженно-деформированном состоянии упругого тела, свободного от внешних воздействий
3.2. Расчет характеристик упругого состояния и поверхностной энергии и оценка его достоверности
3.3. Вычисление характеристик механических свойств материалов
сложного состава
Глава 4. Адгезия твердых тел
4.1. Задача о расчете энергии адгезии в рамках теории упругости материалов второго порядка
4.2. Решение одномерной сопряженной задачи для полубесконеч-ных тел
Глава 5. Влияние температуры и состава и свойств материала
на энергетическую оценку прочности слоистого композита .
5.1. Влияние температуры на оценку энергетической прочности слоистого композита
5.2. Оценка несплошности адгезионного контакта элементов металлокерамической структуры
5.3. Уточнение состава сплава, входящего в состав металлокерамической структуры стенки бланкета
5.4. Обоснование выбора промежуточного слоя, улучшающего адгезию металлического сплава и керамики
Заключение
Литература
Приложение А

Введение
Тенденции развития многих современных отраслей техники (атомного машиностроения, авиастроения, энергетического и химического машиностроения, судостроения, приборостроения, строительство пневматически напряженных конструкций, воздухоопорных зданий и сооружений, легкой и текстильной промышленности и т.д.), создание устройств, реализующих на практике новые способы получения энергии, в частности управляемый термоядерные синтез [1], характеризуются интенсивным внедрением конструкций из композитных материалов (КМ).
Многослойные элементы конструкций из композиционных материалов наиболее привлекательны благодаря высоким значениям удельной прочности и жесткости. Они обладают большой усталостной прочностью, могут эксплуатироваться в широком диапазоне температур, имеют малый коэффициент температурного расширения, что и делает их материалами с широкими технологическими возможностями. Использование многослойное композиционного материала обуславливается не только необходимостью обеспечения указанных свойств. Например, в стенке проточного тракта жидкометаллического бланкета термоядерного реактора в сочетании с ними каждый слой композита несет свою определенную функциональную нагрузку. Во всех случаях одной из основных задач механики КМ является разработка прогнозирования деформированных и прочностных свойств и разрушений реальных материалов.
Среди всех возможных видов повреждений слоистых композитов расслоение составляющих его элементов является одним из важнейщих отрицательных факторов, приводящих к потере функциональной надежности композита. Они имеют также самостоятельное значение при подборе состава композита, а при заданном наборе его основных элементов, - при подборе дополни-

их связи, которые для первого тензора известны [61]. Однако в данной работе во всех соотношениях, как определяющих, так и уравнениях движения сразу же будут использоваться их выражения через компоненты вектора перемещений - выражения (2.25), (2.26). Поэтому необходимость в определяющих соотношениях, сокращающих число неизвестных с 36 до 3, отпадает.
Сделанное предположение о малости деформаций означает также, что изменением относительного объема в процессе деформации частиц среды можно пренебречь. То есть, если (IV объем частицы в отсчетной конфигурации, a dVt - в текущей, то справедливы равенства:
dV = dVt. (2.27)
Р = Pt• (2-28)
Здесь р, pt - плотность материала в отсчетной и текущей конфигурации.
2.2. Термодинамическое состояние материала второго порядка. Внутренние напряжения. Отсчетное состояние. Определяющие соотношения
Деформируемое твердое тело и любая его часть является термодинамической системой, состояние которой характеризуется набором термодинамических параметров и рядом потенциалов, зависящих от них [64]. Для характеристики термодинамического состояния материала второго порядка в качестве базисных параметров используются первый и второй градиенты перемещений и температура: {Vu, V2-u,T}={3>W, ф(2),Т}. Термодинамическим потенциалом, который они определяют, является свободная энергия, объемная плотность которой
F = F (Vit, V2Ü,T) = F (ф^, Ф(2>, г) (2.29)