Прогнозирование неупругих структурных и макроскопических свойств перекрестно армированных пластиков на основе вычислительных и физических экспериментов

• Автор: Кравченко, Ольга Леонидовна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 114 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Структурно - феноменологическая модель
нелинейного деформирования анизотропных композитов
1.1 Современное состояние вопросов исследования
1.2 Модель структурно-неоднородной среды
1.3 Определяющие соотношения анизотропной неупругой среды
Выводы по разделу
2. Методика решения стохастической краевой задачи механики неупругого деформирования слоистых композитов
2.1. Краевая задача механики неупругого деформирования композиционных материалов с анизотропными слоями
2.2. Решение нелинейной краевой задачи
при заданных макронапряжениях
2.3. Решение нелинейной краевой задачи
при заданных макродеформациях
2.4. Методика прогнозирования
эффективных материальных функций
Выводы по разделу
3. Расчетно - экспериментальное построение материальных функций неупругого деформирования однонаправленно армированного монослоя
3.1. Проблема экспериментального определения свойств армированного монослоя
3.2. Расшифровка экспериментальных данных на основе решения совокупности обратных краевых задач
3.3. Нелинейные модели поведения,
основанные на зависимости материальных функций
от одного инварианта тензора напряжений
3.4. Моделирование неупругого поведения монослоя
с учетом вида напряженно-деформированного состояния
Выводы по разделу
IV. Прогнозирование неупругого деформирования слоистых
композитов
4.1. Упругопластическое деформирование
слоистых композитов с изотропными слоями
4.2. Моделирование процессов неупругого деформирования и прогнозирование нелинейных эффективных материальных функций слоистых композитов с анизотропными слоями
при активном нагружении
4.3. Механическое поведение слоистых композитов при разгрузке
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
На протяжении последних десятилетий интенсивно развивается научное направление, связанное с разработкой новых материалов - композитов и теоретических основ для их создания.
Определяющая роль таких композиционных материалов, как многослойные армированные пластики при создании новой авиационной и ракетно-космической техники выдвигает на первый план задачу развития и совершенствования методов прогнозирования их прочностных и деформационных свойств, поскольку открывает возможность проектирования материалов с заранее заданным комплексом свойств, наилучшим образом соответствующих конкретным условиям эксплуатации.
Решение такой задачи на основе экспериментов отличается большой сложностью, обусловленной, в частности, широкими возможностями управлять свойствами подобного композита с помощью подбора механических характеристик исходных слоев, изменения укладки волокон в слоях и их объемного содержания, а также значительной анизотропией свойств получаемых материалов.
В связи с этим существенное значение приобретают методы прогнозирования, основанные на широком использовании моделирования процессов деформирования и разрушения монослоёв армированных пластиков в составе слоистого пакета, находящегося в произвольном напряженно-деформированном состоянии. Здесь и далее под понятием “монослой” будем понимать структурный элемент слоистого композита - однонаправленно армированный слой, отнесенный к локальной (собственной) системе координат.
С другой стороны, в связи с широким применением композитов, в

процессами деформирования и разрушения коллективно взаимодействующих элементов структуры. Исследование этих процессов возможно на основе решения стохастической краевой задачи для рассматриваемого макрообъема Будем считать, что на всех поверхностях раздела элементов структуры осуществляется идеальный контакт, т.е. отслаивания и проскальзывания слоев не происходит. Следовательно, для слоистой среды выполняются условия непрерывности перемещений и напряжений:
ИчЛ-0 И [[сгз ]]=0, (2.1)
где [[о]] означает величину скачка функции а при переходе из одного слоя в другой. Свойства материалов, составленных из чередующихся плоских анизотропных компонентов, будут обладать неоднородностью лишь в направлении, перпендикулярном слоям. Вследствие этого уравнения равновесия содержат лишь по одному слагаемому, в котором дифференцирование проводится по переменной х3:
° гз,з = 0 (2.2)
Из этих уравнений следует, что
<% = <<%> (2-3)
В нашей постановке все константы и компоненты тензоров - случайные кусочно-постоянные функции координаты х3. Для сред, обладающих свойством эргодичности, статистическое осреднение совпадает с осреднением по пространству [20], т.е. для статистически однородных случайных полей, имеющих место в рассматриваемом случае, справедлива запись:
<стгу) = ст*. (2.4)
Поскольку в нашем случае эффективные свойства композита не зависят от градиентов осредненных полей напряжений и деформаций, то