Оптимизация методов спектрального моделирования процессов деформирования полимерных материалов

• Автор: Демидов, Алексей Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 409 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Глава 1. Проблемы изучения деформационных свойств полимерных материалов

1.1. Структурнофизическая интерпретация механических свойств полимерных материалов.

1.2. Компоненты деформации полимерных материалов.

1.3. Линейнонаследственные релаксация и запаздывание полимерных материалов.

1.4. Деформационновременное и силовременное наследственные ядра релаксации и запаздывания
1.5. Методики определения вязкоупругих параметровхарактеристик полимерных материалов.

1.6. Микромеханизмы релаксации и ползучести полимерных материалов

1.7. Компьютерные методы в теории вязкоупругости.

1.8. Выводы по главе 1.

Глава 2. Качественное исследование вязкоупругих свойств полимерных материалов по диаграмме растяжения.
2.1. Проведение эксперимента, сбор экспериментальных данных по процессу растяжения.
2.2. Построение экспериментальных диаграмм растяжения
2.3. Качественная оценка вязкоупругих параметровхарактеристик по диаграмме растяжения.
2.4. Качественный анализ соотношения упругих и вязкоупругопластических компонент деформации по диаграмме растяжения
2.5. Качественный анализ соотношения упругообратимых и поглощаемых компонент механической работы деформирования по диаграмме растяжения
2.6. Выводы по главе
Глава 3. Моделирование вязкоупругости полимерных материалов. .
3.1. Проведение эксперимента и сбор экспериментальных данных по процессу релаксации.
3.2. Выбор математической модели релаксации.
3.3. Проверка работоспособности математической модели
релаксации
3.4. Проведение эксперимента и сбор экспериментальных данных по процессу ползучести.
3.5. Выбор математической модели ползучести.
3.6. Проверка работоспособности математической модели
ползучести.
3.7. Решение двойственной задачи моделирования вязкоупругости на основе экспериментальных семейств релаксации и ползучести .
3.8. Проверка работоспособности математической модели
вязкоупругости.
3.9. Выводы по главе 3.
Глава 4. Оптимальное прогнозирование деформационных процессов полимерных материалов с учетом пластической компоненты деформации.
4.1. Определяющие интегральные соотношения релаксации и ползучести полимерных материалов.
4.2. Определение коэффициента обратимости деформации
4.3. Расчет обратимого компонента деформации по параметрам
запаздывания
4.4. Проверочный расчет по параметрам релаксации
4.5. Прогнозирование полной деформации
4.6. Прогнозирование нелинейнонаследственной релаксации с учетом пластической компоненты деформации.
4.7. Прогнозирование нелинейнонаследственной ползучести с учетом пластической компоненты деформации.
4.8. Оптимизация прогнозирования нелинейнонаследственной релаксации с учетом длительности процесса.
4.9. Оптимизация прогнозирования нелинейнонаследственной ползучести с учетом длительности процесса.
4 Прогнозирование деформационновосстановительных процессов с учетом пластической компоненты деформации
4 Прогнозирование обратной релаксации с учетом пластической компоненты деформации.
4 Выводы к главе
Глава 5. Энергетические оценки процессов релаксации и ползучести полимерных материалов.
5.1. Определение энергии активации процессов релаксации и ползучести полимерных материалов
5.2. Расчетное прогнозирование компонент деформации.
5.3. Расчетное прогнозирование энергетических компонент механической работы деформирования
5.4. Выводы по главе
Глава 6. Оптимизация выбора математических моделей вязкоупругости полимерных материалов
6.1. Оптимизация выбора математической модели релаксации
полимерных материалов
6.2. Оптимизация выбора математической модели ползучести полимерных материалов.
6.3. Оптимизация выбора математической модели вязкоупругости полимерных материалов.
6.4. Выводы по главе 6.
Глава 7. Спектральный анализ процессов релаксации и ползучести
полимерных материалов
7.1. Спектральный анализ процесса релаксации полимерных материалов
7.2. Спектральный анализ процесса ползучести полимерных материалов
7.3. Взаимосвязь вязкоупругих параметровхарактеристик со спектрами релаксации запаздывания.
7.4. Выводы к главе
Глава 8. Практическое применение методик исследования деформационных свойств полимерных материалов к технологическим задачам
8.1. Применение методик исследования вязкоупругих свойств полимерных материалов по диаграммам растяжения
8.2. Применение методик моделирования вязкоупругих свойств полимерных материалов.
8.3. Применение методик расчетного прогнозирования деформационных процессов полимерных материалов
8.4. Применение методик оптимизации выбора математической модели вязкоупругости полимерных материалов.
8.5. Применение методик энергетических оценок процессов
релаксации и ползучести полимерных материалов
8.6. Применение методик спектрального анализа вязкоупругости полимерных материалов.
8.7. Выводы по главе 8.
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложения
Приложения А. Расчт вязкоупругих параметровхарактеристик
полимерных материалов
Приложения Б. Прогнозирование деформационных процессов полимерных материалов с учетом пластической деформации
Приложения В. Алгоритмы расчта
Приложения Г. Оптимизация выбора математической модели
вязкоупругости полимерных материалов.
Приложения Д. Спектральный анализ вязкоупругости полимерных
материалов.
Приложения Е. Свидетельства о регистрации программ для ЭВМ 2 Приложения Ж. Акты о внедрении разработанных методик исследования полимерных материалов в технологические задачи
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Однако этот запрет не обязательно распространяется на расчеты с удовлетворительной точностью. Рассмотренное дальнейшее преобразование больцмановской наследственной вязкоупругости привело к более физически сложной математической наследственной механике, моделирующей свойства реальных твердых материалов. Вместе с тем достигнутый минимум деформационных характеристик любого из двух интегральных уравнений три параметра и одна функция обеспечивают успех практического использования этих уравнений. В то же время, сложность строения ориентированного полимера на надмолекулярном уровне обуславливает необходимость тщательной экспериментальной проверки работоспособности рассматриваемых интегральных уравнений наследственного типа с деформационновременным и силовременным ядрами запаздывания и релаксации соответственно. Методики определения вязкоупругих параметровхарактеристик полимерных материалов не только позволяют проанализировать их деформационные свойства, но и имеют важное прикладное значение для решения задач по сравнительному анализу и целенаправленному регулированию механических свойств указанных материалов. Однако предлагаемые методики не всегда являются оптимальными, зачастую используют избыточное число параметровхарактеристик и подчас не обладают достаточной точностью прогнозирования деформационных процессов. На сегодняшний день общепризнанными считаются методики определения вязкоупругих параметровхарактеристик и прогнозирования деформационных процессов, разрабатываемые в лаборатории механики ориентированных полимеров СПбГУТД под руководством Сталевича А. М. 9, 0, 8. Методики, разработанные в данной лаборатории, обладают рядом преимуществ по сравнению с аналогичными методиками, разрабатываемыми другими научными коллективами. В частности, все они содержат минимальное число физически обусловленных вязкоупругих параметровхарактеристик. Основой указанных методик служат полученные экспериментально с помощью различного рода релаксометров напряжений и деформаций 8, а также другого экспериментального оборудования, разработанного в данной лаборатории, семейства кривых релаксации и ползучести. При этом нет необходимости рассматривать семейства, состоящие из большого числа кривых релаксации и ползучести, так как предлагаемые методики обладают достаточной степенью устойчивости к эксперименту. Для полноценного применения методик вполне достаточно семейств, состоящих из 5 6 экспериментальных кривых. Кроме того, методики предполагают, что внешнее лабораторное время эксперимента выбирается не очень большим. Здесь, например, вполне достаточно времени исследования порядка 5 минут за исключением исследования длительных деформационных процессов. Учитывается также, что современные многопозиционные релаксометры позволяют одновременно проводить измерения на нескольких образцах. Поэтому наличие в релаксометре, например, шести позиций позволяет получать экспериментальные семейства за один цикл измерений, т. Широкое разнообразие разработанных в лаборатории механики ориентированных полимеров СПбГУТД методик позволяет использовать для определения вязкоупругих параметровхарактеристик либо универсальные методики совместной обработки семейств релаксации и ползучести, либо, в каждом конкретном случае, применять частные методики, основанные на односторонней обработке как семейства релаксации, так и семейства ползучести. Применимость последних методик предпочтительна тогда, когда нет необходимости в определении характеристик сразу двух процессов релаксации и ползучести, а интересует только один из этих процессов. Трудно себе представить современную лабораторию, изучающую свойства полимерных материалов, либо осуществляющую контроль за технологическим процессом их производства, не владеющую методиками по прогнозированию деформационных процессов исследуемых материалов. Научнотехнический прогресс и постоянное совершенствование материалов, применяемых в различных отраслях промышленности, требует от производителей полимерных материалов повышенного внимания к качеству производимых материалов и к наличию у данных материалов необходимых деформационных свойств.