Макромеханический анализ динамических процессов в волокнонаполненных композитах

• Автор: Лапшина, Светлана Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 204 с. : ил.

Содержание
Введение.

1.Обзор современного состояния проблемы

1.1. Области использования волокнонаполненных

полимерных композиций

1.2. Физические эффекты при перемешивании волокнонаполненных систем

1.3. Механическое поведение волокнистого наполнителя

при переработке на технологическом оборудовании

1.4. Особенности реологического поведения волокнонаполненных композитов

1.5. Математические модели динамического взаимодействия волокна с матрицей

1.6. Выводы и постановка задач исследования.

2. Уравнения динамики криволинейного стержня
и гибкой нити в потоке вязкой несжимаемой жидкости
2.1. Постановка задачи
2.2.Силы, действующие со стороны жидкости на стержень нить
2.3. Уравнения пространственного движения криволинейного
стержня нити в вязкой жидкости.
2.3.1. Улучшение формы уравнений.
2.3.2. Пространственное движение гибкой нити конечной длины
2.4. Уравнения плоского движения криволинейного стержня
и нити в потоке вязкой несжимаемой жидкости.
2.4.1. Скалярный вывод уравнений движения нити.
2.4.2. Векторный вывод уравнений движения стержня
3. Плоское движение нити и криволинейного стержня
в потоке вязкой несжимаемой жидкости.
3.1. Движение гибкой нити.
3.1.1. Движение нити в условиях чистого сдвига
3.1.2. Простой сдвиг линейное течение Куэтта
3.1.3. Исследование устойчивости
3.1.3.1. Чистый сдвиг.
3.1.3.2. Простой сдвиг
3.1.4. Асимптотическое решение задачи эволюции гибкой
нити в потоке вязкой жидкости
3.2. Движение стержня
3.2.1. Исследование устойчивости
3.2.2. Второе приближение для собственного числа.
3.3. Поперечное обтекание консольного стержня
потоком вязкой несжимаемой жидкости
3.3.1. Форма упругой линии стержня.
3.3.2. Асимптотический анализ изгиба стержня малой жесткости
3.4. Вязкость гетерогенной системы, наполненной жесткими прямыми стержнями, лежащими в параллельных плоскостях
3.4.1. Простой сдвиг.
3.4.2. Чистый сдвиг
4. Пространственное движение прямолинейного стержня
4.1. Простой сдвиг
4.2. Чистый сдвиг.
4.3. Одноосное растяжение.
4.4. Продольная устойчивость стержня в трехмерном потоке
вязкой несжимаемой жидкости
4.5. Вязкость системы, наполненной произвольно ориентированными жесткими стержнями.
4.5.1. Простой сдвиг.
4.5.2. Чистый сдвиг
4.5.3. Одноосное растяжение
Литература


Особую группу составляют непрерывные волокнистые наполнители в виде нитей, жгутов, тканей различного плетения, используемые для изготовления армированных изделий, отличающихся высокими физикомеханическими характеристиками; при производстве таких изделий применяются специфическая технология переработки и оборудование [1]. В настоящее время композиционные материалы, содержащие различные типы волокон, находят все более широкое применение, как в отечественных, так и зарубежных производствах, благодаря уникальному комплексу механических свойств. В частности, сочетание высокой гибкости эластомера с очень высокой жесткостью линейно ориентированных волокон в эластомер-волокнистых композициях (ЭВК) позволяет получать материалы с ценным комплексом свойств, в том числе и с высокой степенью анизотропии [2]. Именно поэтому широко известны работы, посвященные исследованию свойств ЭВК в зависимости от типа, геометрических размеров и концентрации коротких волокон, а также технологическим аспектам применения таких композиций [3]. Не будет преувеличением сказать, что потребность в волокнистых наполнителях возрастает пропорционально развитию собственно производства полимеров. Полимерные композиты, наполненные волокнами, обнаруживают синергизм механических свойств, т. Стойкость резин, наполненных короткими волокнами, к истиранию в сочетании с антискользящими свойствами [7] предопределяет их использование в качестве протекторов радиальных шин [5]. Непневматические массивные шины, при одинаковых габаритах с пневматическими шинами, обладают более высокой грузоподъемностью. Технологическая трудоемкость изготовления непневматических шин на - % меньше, чем пневматических, на треть сокращаются производительные площади, при этом не требуются дорогостоящие материалы - корд и бортовая проволока [8]. Значительное внимание уделяют использованию волокнистых наполнителей в производстве клиновых ремней [9], []. Недостатки ремней той и другой конструкции могут быть устранены применением слоев резиноволокнистых композитов, в которых благодаря ориентации волокон сочетается продольная жесткость с поперечной гибкостью []. Использование волокнистых наполнителей в рецептуре вариаторных клиновых ремней увеличивает их средний пробег более чем в два раза []. Повышенное сопротивление порезам и раздиру, твердость [], [] -комплекс свойств, обеспечивающих перспективность использования резиноволокиистых композитов в конвейерных лентах []. Повышенная изгибная жесткость резиноволокнистых композитов лежит в основе использования их в рукавах [] и шлангах [5]. Применение коротковолокнистых наполнителей в подошвенных резинах [] связывают с повышенной износостойкостью резиноволокнистых композитов. В литературе имеется значительное количество сведений о прокладочных материалах на основе эластомеров, содержащих волокнистые наполнители []. Короткие волокна применяют в виброзащитных резинах, материалах с пониженными фрикционными характеристиками, и даже в аэрокосмической технике []. Применение в резинах волокнистых наполнителей начиналось с полидисперсных волокон - очесов шерсти, отходов хлопка, вискозы [9]. Однако вследствие значительной полидисперсности они не обеспечивали структурной и механической однородности композитов. Пройдя через этап получения коротких волокон фиксированной длины из бесконечных нитей [], являющихся специально подготовленным дефицитным полимерным сырьем, исследователи вернулись к целесообразности получения волокнистых полидисперсных наполнителей из сырья, имеющего конечные размеры []. Это было обусловлено как экономическими причинами, так и необходимостью решения экологических вопросов. Волокнистые материалы можно разделить на три группы: природные, химические и минеральные. Минеральные волокна придают материалам высокую прочность и жесткость. Природные и химические волокна повышают монолитность материала, сопротивление действию агрессивных сред, увеличивают его устойчивость к истиранию. Наиболее широко применяют стекловолокно, имеющее, по сравнению с другими видами волокон, более высокую прочность, высокий модуль упругости к термической деструкции, невысокую стоимость. Кроме того, оно сравнительно быстро распределяется в полимерной матрице при введении.