Моделирование больших деформаций и вязкого разрушения полимеров и полимерных композитов

• Автор: Шамаев, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I . ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Принципы построения и развития соотношений,

определяющих закономерности деформирования сплошной

1.2 Основные подходы к созданию определяющих соотношений,

предназначенных для описания больших деформаций

однородных сред.

1.3 Обоснование необходимости разработки новой структурночувствительной модели больших деформаций и разрушения

полимерных и композиционных материалов.

1.4 Эффективные характеристики композиционных материалов.

1.5 Неупругие деформации композиционных материалов.
1.6 Прочность и разрушение композиционных материалов.
ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ БОЛЬШИХ ДЕФОРМАЦИЙ ОДНОРОДНЫХ ПОЛИМЕРОВ И КОНЕЧНОЭЛЕМЕН1 НОН
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ НЕОДНОРОДНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1 Кинематические ра.мкн модели.
2.2 Структурное описание однофазного полимера.
2.3 Определение упругих соотношений.
2 4 Кинетика накопления остаточных деформаций.
2.5 Эволюция структуры полимера.
2.6 Значения упругих, пластических и структурных параметров
модели.
2.7 Структурная модель неоднородного полимерного материала.
2.8 Постановка краевой задачи на структурной ячейке
неоднородного материала.
2.9 Алгоритм решения краевых задач, описывающих большие
деформации неоднородных полимерных материалов.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ОДНОФАЗНОГО ПОЛИМЕРА С МОНО И БИФРАГМЕНТНЫМ ОРИЕНТАЦИОННЫМ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ
3.1 Одноосное растяжение.
3.2 Одноосное сжатие.
3.3 Стесненное растяжение.
3.4 Полустесненное растяжение.
3.5 Простой сдвиг.
3.6 Бифрагмемтная модель однофазного полимера.
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИОННОПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ НЕОДНОРОДНЫХ ПОЛИМЕРОВ И ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ
4.1 Неустойчивость больших деформаций однородной
полимерной фазы и расходимость численных схем как
критерий разрушения полимерных материалов.
4.2 Закономерности деформирования и разрушения дисперсно
наполненных и пористых полимеров в режиме одноосного растяжения.
4.3 Структурные модели частичнокристаллического полимера.
4.4 Результаты моделирования деформирования аморфно
кристаллического полимера.
4.5 Структурная модель дисперсно наполненного полимера с
учетом наличия особого межфазного слоя.
4.6 Моделирование влияния масштабного фактора на
деформационное поведение и предельные характеристики неоднородных полимерных материалов.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Эти уравнения зависят от механизмов деформирования, могут быть алгебраическими упругая среда, дифференциальными вязкоупругая среда и должны отражать свойственное рассматриваемому материалу изменение формы, размеров, а также скорость этого изменения в результате приложения к нему той или иной нагрузки. Простейшие линейные алгебраические определяющие соотношения
формируют основу линейной теории упругости Как правило, их использование ограничено областью малых деформаций 2. Одномерный вариант теории упругости может быть проиллюстрирован пружиной рис. Рис. Схематическое изображение упругого Гуковского элемента а и его диаграмма деформирования б. Для любою материала соотношение 1. При этом для ряда материалов остается выполненным свойственное соотношению 1. Ас. Причины такого рода нелинейности могут быть как физические в этом случае материал называют нелинейноупругим, так и чисто геометрические, вызванные большой величиной деформации и нелинейностью ее выражения через изменение размеров тела. Рис. Диаграмма мел и не иного упругого Рис. На самом деле деформирование любого материала, безусловно, характеризуется накоплением необратимых не восстанавливаемых после разгружения деформаций рис. Если их доля заметна, то возникает необходимость конструирования определяющих соотношений другого типа для описания явления, что и составляет предмет теорий упругопластичности, вязкоупругости и вязкопластичмости. II соответствии с терминологией классической механики сплошной среды, пластичные материалы, в отличие от вязких, характеризуются независимостью деформационного поведения от скоростей деформаций. Для большинства материалов необратимые пластические деформации связаны с изменением формы тела, но не его объема, т. Тем не менее, для многих материалов в частности, пористых необратимое изменение объема возможно. Формулировку соответствующих теорий можно найти в 5, 6. В рамках обзора, как и диссертационной работе в целом, обсуждены и приняты сдвиговые теории течения. В терминах инвариантов дсвиатора тензора напряжений сформулировано несколько критериев начала пластического течения. На рис. Наиболее простыми являются теории жесткопластичмости, пренебрегающие наличием упругих деформаций. В соответствии с этими теориями вся деформация является необратимой, начинается при достижении определенного уровня напряжений предела текучести и развивается без его изменения. Соответствующая диаграмма рис. Упругая деформация, предшествующая началу течения, учитывается моделями идеальной пластичности рис. Свойственный многим материалам эффект деформационного упрочнения рис. Подробное описание классических теорий пластичности и многомерные 2х и 3х мерные формулировки соответствующих определяющих соотношений содержатся в работах 3, 4, 79. Они адекватны реальным закономерностям течения, если скорость деформирования слабо влияет на механический отклик среды. Рис. Схематическое изображение а и диаграмма деформирования б жест коппаст и чес кого тела
10. Схематическое изображение а и диаграмма деформирования б упруго пласт и чес кого тела. Рис. Схематическое изображение а и диаграмма деформирования б упруготастического тела с деформационным упрочнением. Однако при определенных температурах и уровнях напряжений активизируются диффузионные и релаксационные процессы, скорости которых сравнимы со скоростью деформирования. В этих условиях скорость деформирования становится важным фактором, влияющим на деформационный процесс, и должна по этой причине учитываться. Для полимеров соответствующие условия, как правило, включают в себя стандартные. Поэтому уравнения, описывающие связь между деформациями и напряжениями в полимерах, должны учитывать скорости деформирования. Элемент вязкого трения принято символически обозначать в виде демпфера рис. Соответствующие диаграммы напряжениедеформация представлены на рис. Отметим, что в отличие от пластического тела, напряжение течения повышается со скоростью деформирования. Рис. Схематическое изображение а и диаграмма деформирования б элемента вязкого трения. Способность материала и к вязкому течению и к упругим деформациям описывается теориями вязкоупругости. Г СгМгг, 1.