Dissertation was finished
@@ -1,6 +1,7 @@
|
|||||||
@ARTICLE{bib:surovikin,
|
@ARTICLE{bib:surovikin,
|
||||||
Author = {Суровикин~В.~Ф. and Суровикин~Ю.~В. and Цеханович~М.~С.},
|
Author = {Суровикин~В.~Ф. and Суровикин~Ю.~В. and Цеханович~М.~С.},
|
||||||
Title = {Новые направления в технологии получения углерод-углеродных материалов. Применение углерод-углеродных материалов.},
|
Title = {Новые направления в технологии получения углерод-углеродных
|
||||||
|
материалов. Применение углерод-углеродных материалов.},
|
||||||
Journal = {Рос. хим. ж-л. (Ж-л Рос. хим. об-ва им. Д.~И.~Менделеева},
|
Journal = {Рос. хим. ж-л. (Ж-л Рос. хим. об-ва им. Д.~И.~Менделеева},
|
||||||
Volume = {4},
|
Volume = {4},
|
||||||
Pages = {111--118},
|
Pages = {111--118},
|
||||||
@@ -64,7 +65,8 @@
|
|||||||
|
|
||||||
@ARTICLE{bib:dedkov1,
|
@ARTICLE{bib:dedkov1,
|
||||||
Author = {Дедков~Д.~В. and Зайцев~А.~В. and Ташкинов~А.~А. },
|
Author = {Дедков~Д.~В. and Зайцев~А.~В. and Ташкинов~А.~А. },
|
||||||
Title = {Концентрация напряжений в слое тканого композита с закрытыми внутренними технологическими порами},
|
Title = {Концентрация напряжений в слое тканого композита с закрытыми
|
||||||
|
внутренними технологическими порами},
|
||||||
Journal = {Вестник ПНИПУ. Механика},
|
Journal = {Вестник ПНИПУ. Механика},
|
||||||
Volume = {4},
|
Volume = {4},
|
||||||
Pages = {29--36},
|
Pages = {29--36},
|
||||||
|
|||||||
16
c1.tex
@@ -1,15 +1,7 @@
|
|||||||
\chapter{Зависимость деформационных и прочностных свойств тканых композитов с
|
\chapter{Зависимость деформационных и прочностных свойств тканых композитов с
|
||||||
поликристаллической матрицей от наличия локальных концентраторов напряжений}
|
поликристаллической матрицей от наличия локальных концентраторов напряжений}
|
||||||
|
|
||||||
В главе рассматриваются технологические операции изготовления конструкций из
|
В главе\infirsttext
|
||||||
тканых композиционных материалов с поликристаллической матрицей. Описывается
|
|
||||||
процесс изготовления волокон, рассматриваются типы тканей и способы их
|
|
||||||
производства, а так же совмещение тканого каркаса с поликристаллической
|
|
||||||
матрицей.
|
|
||||||
|
|
||||||
Также описаны методы контроля качества конструкций их тканых материалов с
|
|
||||||
поликристаллической матрицей и типы дефектов, возникающие во время
|
|
||||||
технологических процессов, выявляемых с их помощью.
|
|
||||||
|
|
||||||
\section{Технологические операции изготовления конструкций из тканых
|
\section{Технологические операции изготовления конструкций из тканых
|
||||||
композиционных материалов, приводящие к появлению локальных концентраторов
|
композиционных материалов, приводящие к появлению локальных концентраторов
|
||||||
@@ -363,7 +355,7 @@ $6\dots100$~МПа при температуре $550\dots 650^\circ\mathrm{C}$.
|
|||||||
матрицей}
|
матрицей}
|
||||||
|
|
||||||
Особенностью тканых композитов с поликристаллической матрицей является то, что
|
Особенностью тканых композитов с поликристаллической матрицей является то, что
|
||||||
наряду сдефектами, присущими традиционным материалам, такими как трещины, поры,
|
наряду с дефектами, присущими традиционным материалам, такими как трещины, поры,
|
||||||
посторонние включения, могут образовываться дефекты, характерные только для
|
посторонние включения, могут образовываться дефекты, характерные только для
|
||||||
данного вида материала, связанные с особенностями структуры ткани и методом
|
данного вида материала, связанные с особенностями структуры ткани и методом
|
||||||
формирования матрицы. Такие дефекты могут быть различными для каждого этапа
|
формирования матрицы. Такие дефекты могут быть различными для каждого этапа
|
||||||
@@ -371,7 +363,7 @@ $6\dots100$~МПа при температуре $550\dots 650^\circ\mathrm{C}$.
|
|||||||
|
|
||||||
Дефекты связанные с отклонениями от расчетных параметров структуры возникают на
|
Дефекты связанные с отклонениями от расчетных параметров структуры возникают на
|
||||||
этапе изготовления ткани. К числу таких дефектов можно отнести отклонения в
|
этапе изготовления ткани. К числу таких дефектов можно отнести отклонения в
|
||||||
напралении армирующих нитей, пропуски нитей в направлении армирования (рис.
|
направлении армирующих нитей, пропуски нитей в направлении армирования (рис.
|
||||||
\ref{fig:c1:no_fiber}).
|
\ref{fig:c1:no_fiber}).
|
||||||
|
|
||||||
На этапе формирования матрицы могут возникнуть дефекты связанные с отклонением
|
На этапе формирования матрицы могут возникнуть дефекты связанные с отклонением
|
||||||
@@ -381,7 +373,7 @@ $6\dots100$~МПа при температуре $550\dots 650^\circ\mathrm{C}$.
|
|||||||
трещины и внутренние поры (рис. \ref{fig:c1:pore}).
|
трещины и внутренние поры (рис. \ref{fig:c1:pore}).
|
||||||
|
|
||||||
Разрывы волокон утка или основы (рис. \ref{fig:c1:break}) могут возникать на
|
Разрывы волокон утка или основы (рис. \ref{fig:c1:break}) могут возникать на
|
||||||
каждом из этапов: на этапе формирования ткани --- вследствии очень тесного
|
каждом из этапов: на этапе формирования ткани --- вследствие очень тесного
|
||||||
размещения нитей, в процессе сшивки слоев ткани при формировании конструкции, на
|
размещения нитей, в процессе сшивки слоев ткани при формировании конструкции, на
|
||||||
этапе формирования матрицы --- из-за внутренний напряжений, возникающих в
|
этапе формирования матрицы --- из-за внутренний напряжений, возникающих в
|
||||||
материале во время его изготовления.
|
материале во время его изготовления.
|
||||||
|
|||||||
92
c2.tex
@@ -1,10 +1,13 @@
|
|||||||
\chapter{Локальные поля напряжений и деформаций в представительных объемах
|
\chapter{Локальные поля напряжений и деформаций в представительных объемах
|
||||||
тканого композита с поликристаллической матрицей}
|
тканого композита с поликристаллической матрицей}
|
||||||
|
|
||||||
|
В главе\insecondtext
|
||||||
|
|
||||||
\section{Математическая модель упруго-хрупкого поведения тканого композита с
|
\section{Математическая модель упруго-хрупкого поведения тканого композита с
|
||||||
поликристаллической матрицей}
|
поликристаллической матрицей}
|
||||||
|
|
||||||
\subsection{Геометрическая модель слоя тканого композита}
|
\subsection{Геометрическая модель слоя тканого композита}
|
||||||
|
\label{c1:geometry}
|
||||||
|
|
||||||
Будем моделировать слой тканого композита с армирующим каркасом полотняного
|
Будем моделировать слой тканого композита с армирующим каркасом полотняного
|
||||||
переплетения образованного волокнами круглого поперечного сечения
|
переплетения образованного волокнами круглого поперечного сечения
|
||||||
@@ -36,7 +39,7 @@ NUclear REactor SIMulations), предназначенного для полно
|
|||||||
рис.~\ref{fig:c2:geometry}, формируется сегмент волокна, из которого, в свою
|
рис.~\ref{fig:c2:geometry}, формируется сегмент волокна, из которого, в свою
|
||||||
очередь, с помощью операций трансляции и зеркалирования формируется фрагмент
|
очередь, с помощью операций трансляции и зеркалирования формируется фрагмент
|
||||||
ткани (рис.~\ref{fig:c2:regular}~а). Матрица моделируется с помощью операции
|
ткани (рис.~\ref{fig:c2:regular}~а). Матрица моделируется с помощью операции
|
||||||
вычитания из твердотельного прямоугольного параллилепипеда фрагмента ткани,
|
вычитания из твердотельного прямоугольного параллелепипеда фрагмента ткани,
|
||||||
после чего матрица и фрагмент ткани совмещаются для получения твердотельной
|
после чего матрица и фрагмент ткани совмещаются для получения твердотельной
|
||||||
модели тканого композита с поликристаллической матрицей
|
модели тканого композита с поликристаллической матрицей
|
||||||
(рис.~\ref{fig:c2:regular}~б) \cite{bib:salome:geom,
|
(рис.~\ref{fig:c2:regular}~б) \cite{bib:salome:geom,
|
||||||
@@ -174,7 +177,7 @@ C_{ijkl}^{m} \left[ 1-\lambda({\bf r}) \right ] \right\}
|
|||||||
\label{fig:c2:b_cond}
|
\label{fig:c2:b_cond}
|
||||||
\end{figure}
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
Полости, вызванные наличием локальных дефектов и незаполенные матрицей имеют
|
Полости, вызванные наличием локальных дефектов и незаполненные матрицей имеют
|
||||||
внутреннюю поверхность $\Gamma_8$, на которой отсутствуют ограничения на
|
внутреннюю поверхность $\Gamma_8$, на которой отсутствуют ограничения на
|
||||||
перемещения, а сама поверхность свободна от напряжений:
|
перемещения, а сама поверхность свободна от напряжений:
|
||||||
|
|
||||||
@@ -217,17 +220,7 @@ C_{ijkl}^{m} \left[ 1-\lambda({\bf r}) \right ] \right\}
|
|||||||
матрицы слоя модельного тканого композита полотняного переплетения.
|
матрицы слоя модельного тканого композита полотняного переплетения.
|
||||||
Конечно-элементная сетка волокон представлена на рис.~\ref{fig:mesh:fibers}.
|
Конечно-элементная сетка волокон представлена на рис.~\ref{fig:mesh:fibers}.
|
||||||
|
|
||||||
Степень дискретизации выбиралась таким образом, чтобы чтобы полученные значения
|
\begin{figure}[!ht]
|
||||||
структурных перемещений, деформаций и напряжений в слое тканого композита без
|
|
||||||
локальных дефектов и с несовершенствами ни качественно, ни количественно не
|
|
||||||
изменялись при уменьшении характерных размеров конечных элементов.
|
|
||||||
|
|
||||||
Из таблицы~{\ref{tab:convergence}}, в которой показана зависимость максимальных
|
|
||||||
интенсивностей напяжений от количества конечных элементов, видно, что
|
|
||||||
расхождение между двумя последними строками не превышает $1\%$. Это говорит о
|
|
||||||
достаточной степени дискретизации модели.
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[ht!]
|
|
||||||
\centering
|
\centering
|
||||||
\includegraphics[width=17cm]{mesh/v1/matrix}
|
\includegraphics[width=17cm]{mesh/v1/matrix}
|
||||||
\caption{Пример дискретизации матрицы}
|
\caption{Пример дискретизации матрицы}
|
||||||
@@ -241,6 +234,16 @@ C_{ijkl}^{m} \left[ 1-\lambda({\bf r}) \right ] \right\}
|
|||||||
\label{fig:mesh:fibers}
|
\label{fig:mesh:fibers}
|
||||||
\end{figure}
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
Степень дискретизации выбиралась таким образом, чтобы чтобы полученные значения
|
||||||
|
структурных перемещений, деформаций и напряжений в слое тканого композита без
|
||||||
|
локальных дефектов и с несовершенствами ни качественно, ни количественно не
|
||||||
|
изменялись при уменьшении характерных размеров конечных элементов.
|
||||||
|
|
||||||
|
Из таблицы~{\ref{tab:convergence}}, в которой показана зависимость максимальных
|
||||||
|
интенсивностей напряжений от количества конечных элементов, видно, что
|
||||||
|
расхождение между двумя последними строками не превышает $1\%$. Это говорит о
|
||||||
|
достаточной степени дискретизации модели.
|
||||||
|
|
||||||
\begin{table}[ht!]
|
\begin{table}[ht!]
|
||||||
\caption{Зависимость максимальных интенсивностей напряжений от количества
|
\caption{Зависимость максимальных интенсивностей напряжений от количества
|
||||||
\newline конечных элементов}
|
\newline конечных элементов}
|
||||||
@@ -278,21 +281,21 @@ C_{ijkl}^{m} \left[ 1-\lambda({\bf r}) \right ] \right\}
|
|||||||
& Тетраэдральные элементы & Гексаэдральные элементы \\
|
& Тетраэдральные элементы & Гексаэдральные элементы \\
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
Идеальная периодическая структура & 298 255 & 77 760 \\
|
Идеальная периодическая структура & 298~255 & 77~760 \\
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
Тунельная пора & 285 664 & 69 984 \\
|
Тунельная пора & 285~664 & 69~984 \\
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
Туннельная пора с доуплотнением & 266 314 & 69 984 \\
|
Туннельная пора с доуплотнением & 266~314 & 69~984 \\
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
Разрыв волокна основы & 285 466 & 75 168 \\
|
Разрыв волокна основы & 285~466 & 75~168 \\
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
Разрыв волокна основы с доуплотнением & 296 499 & 75 168 \\
|
Разрыв волокна основы с доуплотнением & 296~499 & 75~168 \\
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
Разрыв волокон основы и утка & 279 276 & 72 576 \\
|
Разрыв волокон основы и утка & 279~276 & 72~576 \\
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
Разрыв волокон основы и утка с доуплотнением & 276 175 & 72 576 \\
|
Разрыв волокон основы и утка с доуплотнением & 276~175 & 72~576 \\
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
Внутренняя технологическая пора & 287 934 & 77 760 \\
|
Внутренняя технологическая пора & 287~934 & 77~760 \\
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
\end{tabular}
|
\end{tabular}
|
||||||
\label{tab:discr}
|
\label{tab:discr}
|
||||||
@@ -303,7 +306,7 @@ C_{ijkl}^{m} \left[ 1-\lambda({\bf r}) \right ] \right\}
|
|||||||
Упругие модули поликристаллической матрицы были выбраны следующими: $E_m
|
Упругие модули поликристаллической матрицы были выбраны следующими: $E_m
|
||||||
= 0{,}28$~ГПа и коэффициент Пуассона $\nu_m = 0,40$.
|
= 0{,}28$~ГПа и коэффициент Пуассона $\nu_m = 0,40$.
|
||||||
|
|
||||||
Распределения интесивностей напряжений в слое тканого композита с идеальной
|
Распределения интенсивностей напряжений в слое тканого композита с идеальной
|
||||||
периодической структурой, полученные в ходе решения задачи показаны на
|
периодической структурой, полученные в ходе решения задачи показаны на
|
||||||
рис.~\ref{fig:vmis_v1_s1}.
|
рис.~\ref{fig:vmis_v1_s1}.
|
||||||
|
|
||||||
@@ -317,7 +320,7 @@ C_{ijkl}^{m} \left[ 1-\lambda({\bf r}) \right ] \right\}
|
|||||||
Из рисунка видно, что распределение искомых полей в рассматриваемом случае
|
Из рисунка видно, что распределение искомых полей в рассматриваемом случае
|
||||||
удовлетворяют условиям симметрии и периодичности геометрической модели и
|
удовлетворяют условиям симметрии и периодичности геометрической модели и
|
||||||
приложенной внешней нагрузке, что говорит о корректно построенной
|
приложенной внешней нагрузке, что говорит о корректно построенной
|
||||||
геометрической модели и корректности полученного численного решенеия.
|
геометрической модели и корректности полученного численного решения.
|
||||||
Максимальных значений интенсивность напряжений достигает в местах наибольшей
|
Максимальных значений интенсивность напряжений достигает в местах наибольшей
|
||||||
кривизны волокон.
|
кривизны волокон.
|
||||||
|
|
||||||
@@ -333,7 +336,7 @@ C_{ijkl}^{m} \left[ 1-\lambda({\bf r}) \right ] \right\}
|
|||||||
простым и, в то же время, мощным интерпретируемым объектно-ориентированным
|
простым и, в то же время, мощным интерпретируемым объектно-ориентированным
|
||||||
языком программирования. Он предоставляет структуры данных высокого уровня,
|
языком программирования. Он предоставляет структуры данных высокого уровня,
|
||||||
имеет изящный синтаксис и использует динамический контроль типов, что делает
|
имеет изящный синтаксис и использует динамический контроль типов, что делает
|
||||||
его деальным языком для быстрого написания различных приложений, работающих
|
его идеальным языком для быстрого написания различных приложений, работающих
|
||||||
на большинстве распространенных платформ \cite{bib:rossum}.
|
на большинстве распространенных платформ \cite{bib:rossum}.
|
||||||
|
|
||||||
Максимальные значения коэффициентов концентрации напряжений представлены в
|
Максимальные значения коэффициентов концентрации напряжений представлены в
|
||||||
@@ -391,7 +394,7 @@ C_{ijkl}^{m} \left[ 1-\lambda({\bf r}) \right ] \right\}
|
|||||||
|
|
||||||
На рис.~\ref{fig:k_d1d2_s1}~--~\ref{fig:k_d5_s1} показаны распределения
|
На рис.~\ref{fig:k_d1d2_s1}~--~\ref{fig:k_d5_s1} показаны распределения
|
||||||
коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое тканого композита с
|
коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое тканого композита с
|
||||||
искривленными волокнами и поликристалической матрицей при наличии различных
|
искривленными волокнами и поликристаллической матрицей при наличии различных
|
||||||
типов технологических дефектов и с учётом дополнительной пропитки композита
|
типов технологических дефектов и с учётом дополнительной пропитки композита
|
||||||
материалом матрицы. Расположение областей, в которых интенсивность напряжений
|
материалом матрицы. Расположение областей, в которых интенсивность напряжений
|
||||||
достигает максимальных значений в местах, где искривленные волокна основы или
|
достигает максимальных значений в местах, где искривленные волокна основы или
|
||||||
@@ -528,19 +531,9 @@ $\sigma_{12}$ и $\sigma_{23}$ и нормальная составляющая
|
|||||||
|
|
||||||
На рис.~\ref{fig:k_d1d2_s2}~--~\ref{fig:k_d5_s2} показаны распределения
|
На рис.~\ref{fig:k_d1d2_s2}~--~\ref{fig:k_d5_s2} показаны распределения
|
||||||
коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое тканого композита с
|
коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое тканого композита с
|
||||||
искривленными волокнами и поликристалической матрицей при наличии различных
|
искривленными волокнами и поликристаллической матрицей при наличии различных
|
||||||
типов технологических дефектов и с учётом дополнительной пропитки композита
|
типов технологических дефектов и с учётом дополнительной пропитки композита
|
||||||
материалом матрицы под воздействием сдвиговых нагрузок. Вблизи локальных
|
материалом матрицы под воздействием сдвиговых нагрузок.
|
||||||
дефектов интенсивности напряжений превышают соответствующие интенсивности
|
|
||||||
напряжений определенное для композита идеальной периодической структуры в
|
|
||||||
$1{,}2$ раза при наличии внутренней технологической поры, в $1{,}3$ раза для
|
|
||||||
слчая пропуска или разрыва волокна основы и в $1{,}6$ раз для одновременного
|
|
||||||
разрыва волокон основы и утка. При этом, в случае разрыва волокна основы
|
|
||||||
или волокон основы и утка, значение коэффициентов концентрации интенсивностей
|
|
||||||
напряжений ожет быть снижено до $1{,}2$ и $1{,}5$ соответственно, с помощью
|
|
||||||
дополнительных операций доуплотнения поликристаллической матрицы.
|
|
||||||
|
|
||||||
\pagebreak
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[ht!]
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
\includegraphics[width=17cm]{concentrators/v1/scheme2/d1d2}
|
\includegraphics[width=17cm]{concentrators/v1/scheme2/d1d2}
|
||||||
@@ -576,6 +569,16 @@ $1{,}2$ раза при наличии внутренней технологич
|
|||||||
\label{fig:k_d5_s2}
|
\label{fig:k_d5_s2}
|
||||||
\end{figure}
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
Вблизи локальных дефектов интенсивности напряжений превышают соответствующие
|
||||||
|
интенсивности напряжений определенное для композита идеальной периодической
|
||||||
|
структуры в $1{,}2$ раза при наличии внутренней технологической поры, в $1{,}3$
|
||||||
|
раза для случая пропуска или разрыва волокна основы и в $1{,}6$ раз для
|
||||||
|
одновременного разрыва волокон основы и утка. При этом, в случае разрыва волокна
|
||||||
|
основы или волокон основы и утка, значение коэффициентов концентрации
|
||||||
|
интенсивностей напряжений может быть снижено до $1{,}2$ и $1{,}5$
|
||||||
|
соответственно, с помощью дополнительных операций доуплотнения
|
||||||
|
поликристаллической матрицы.
|
||||||
|
|
||||||
\subsection{Коэффициенты концентрации напряжений при одноосном растяжении}
|
\subsection{Коэффициенты концентрации напряжений при одноосном растяжении}
|
||||||
|
|
||||||
В случае, если граничные условия \ref{eq:b_cond} в краевой задаче
|
В случае, если граничные условия \ref{eq:b_cond} в краевой задаче
|
||||||
@@ -657,17 +660,15 @@ $1{,}2$ раза при наличии внутренней технологич
|
|||||||
$\sigma_{13}$ и $\sigma_{23}$ и нормальная составляющая $\sigma_{33}$.
|
$\sigma_{13}$ и $\sigma_{23}$ и нормальная составляющая $\sigma_{33}$.
|
||||||
Исключение составляет случай, когда в слое тканого композита присутствует
|
Исключение составляет случай, когда в слое тканого композита присутствует
|
||||||
внутренняя технологическая пора. В этом случае значение касательной
|
внутренняя технологическая пора. В этом случае значение касательной
|
||||||
компоненты тензора напряжений превышает соответсвующее значение в и деальной
|
компоненты тензора напряжений превышает соответствующее значение в и идеальной
|
||||||
периодической структуре в $4{,}59$ раз.
|
периодической структуре в $4{,}59$ раз.
|
||||||
|
|
||||||
Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое
|
Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое
|
||||||
тканого композита с искривленными волокнами и поликристалической матрицей при
|
тканого композита с искривленными волокнами и поликристаллической матрицей при
|
||||||
наличии различных типов технологических дефектов и с учётом дополнительной
|
наличии различных типов технологических дефектов и с учётом дополнительной
|
||||||
пропитки композита материалом матрицы под воздействием сдвиговых нагрузок
|
пропитки композита материалом матрицы под воздействием сдвиговых нагрузок
|
||||||
представлены на рис.~\ref{fig:k_d1d2_s3}~--~\ref{fig:k_d5_s3}.
|
представлены на рис.~\ref{fig:k_d1d2_s3}~--~\ref{fig:k_d5_s3}.
|
||||||
|
|
||||||
\pagebreak
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[ht!]
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
\includegraphics[width=17cm]{concentrators/v1/scheme3/d1d2}
|
\includegraphics[width=17cm]{concentrators/v1/scheme3/d1d2}
|
||||||
\caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
|
\caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
|
||||||
@@ -706,7 +707,7 @@ $\sigma_{13}$ и $\sigma_{23}$ и нормальная составляющая
|
|||||||
Из рисунков видно что вблизи локальных дефектов интенсивности напряжений
|
Из рисунков видно что вблизи локальных дефектов интенсивности напряжений
|
||||||
превышают соответствующие интенсивности напряжений определенное для композита
|
превышают соответствующие интенсивности напряжений определенное для композита
|
||||||
идеальной периодической структуры в $1{,}2$ раза при наличии внутренней
|
идеальной периодической структуры в $1{,}2$ раза при наличии внутренней
|
||||||
технологической поры или разрыва волокна основы, в $1{,}3$ раза для слчая
|
технологической поры или разрыва волокна основы, в $1{,}3$ раза для случая
|
||||||
пропуска или разрыва волокна основы и в $1{,}4$ раз для одновременного
|
пропуска или разрыва волокна основы и в $1{,}4$ раз для одновременного
|
||||||
разрыва волокон основы и утка. При этом, в случае пропуска или разрыва волокна
|
разрыва волокон основы и утка. При этом, в случае пропуска или разрыва волокна
|
||||||
основы, значение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений может быть
|
основы, значение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений может быть
|
||||||
@@ -718,15 +719,16 @@ $\sigma_{13}$ и $\sigma_{23}$ и нормальная составляющая
|
|||||||
|
|
||||||
\begin{enumerate}
|
\begin{enumerate}
|
||||||
\item Построена твердотельная модель фрагмента слоя тканого композита с
|
\item Построена твердотельная модель фрагмента слоя тканого композита с
|
||||||
искривленными волокнами и поликристалической матрицей с идеальной
|
искривленными волокнами и поликристаллической матрицей с идеальной
|
||||||
периодической структурой и локальными технологическими дефектами, такими как
|
периодической структурой и локальными технологическими дефектами, такими как
|
||||||
пропуск волокна основы, разрыв волокна основы, разрыв волокон основы и утка и
|
пропуск волокна основы, разрыв волокна основы, разрыв волокон основы и утка и
|
||||||
внутренняя технологическая пора.
|
внутренняя технологическая пора.
|
||||||
\item Получены численные решения краевых задач на двухосное растяжение в
|
\item Получены численные решения краевых задач на двухосное растяжение в
|
||||||
плоскости слоя, чистый сдвиг и одноосное растяжение в направлении утка.
|
плоскости слоя, чистый сдвиг и одноосное растяжение в направлении утка.
|
||||||
\item Вычислены безразмерные коэффициенты концентрации напряжений, вызванные
|
\item Вычислены безразмерные коэффициенты концентрации напряжений, вызванные
|
||||||
наличием локальных технологическх дефектов в виде пропуска волокна основы,
|
наличием локальных технологических дефектов в виде пропуска волокна основы,
|
||||||
разрыва волокна основы, разрыва волокон основы и утка, а также внутренней
|
разрыва волокна основы, разрыва волокон основы и утка, а также внутренней
|
||||||
технологической поры.
|
технологической поры.
|
||||||
\item Определены механизмы инициирующие разрушение матрицы.
|
\item Определены механизмы инициирующие разрушение матрицы в слое тканого
|
||||||
|
композита с искривленными волокнами.
|
||||||
\end{enumerate}
|
\end{enumerate}
|
||||||
|
|||||||
580
c3.tex
@@ -1,189 +1,469 @@
|
|||||||
\chapter{Влияние локальных полей напряжений на прочностные свойства тканых
|
\chapter{Влияние локальных полей напряжений на прочностные свойства тканых
|
||||||
композитов с поикристаллической матрицей с учётом трения между волокнами}
|
композитов с поикристаллической матрицей с учётом трения между волокнами}
|
||||||
|
|
||||||
|
В главе\inthirdtext
|
||||||
|
|
||||||
\section{Математическая модель упруго-хрупкого поведения слоят тканого
|
\section{Математическая модель упруго-хрупкого поведения слоят тканого
|
||||||
композита с поликристаллической матрицей при наличии контакта с трением между
|
композита с поликристаллической матрицей при наличии контакта с трением между
|
||||||
волокнами}
|
волокнами}
|
||||||
|
|
||||||
В случае, если в модельном материале не исключается возможность контакта
|
\subsection{Геометрическая модель слоя тканого композита с контактом между
|
||||||
нитей основы и утка, на соответствующих контактных поверхностях
|
волокнами}
|
||||||
$\Gamma_9$ (положение и геометрия которых считается заданными и неизменными
|
|
||||||
в процессе нагружения слоя) будем считать справедливыми условия контакта
|
|
||||||
с кулоновским трением. На $\Gamma_9$ следует задать 2 условия:
|
|
||||||
|
|
||||||
\noindent если $\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)}
|
В процессе изготовления тканого композиционного материала с поликристаллической
|
||||||
\right] |_{\Gamma_9^{+}} < \left[ {f | \sigma_{nn} {\bf (r)} |}
|
матрицей не всегда удается исключить соприкосновение нитей основы и утка,
|
||||||
\right] |_{\Gamma_9^{-}}$, то
|
вследствие чего в конструкции могут возникать такие локальные дефекты как
|
||||||
|
разрывы нитей основы, разрывы нитей основы и утка, а также внутренние
|
||||||
|
технологические поры. Поэтому необходимо построение моделей, где волокна основы
|
||||||
|
и утка не всегда окружены гарантированной прослойкой поликристаллической
|
||||||
|
матрицы.
|
||||||
|
|
||||||
|
Геометрические параметры модели аналогичны указанным в
|
||||||
|
разделе~\ref{c1:geometry}, за исключением того что расстояние между волокнами в
|
||||||
|
точках максимальных кривизн равно нулю (рис.~\ref{fig:c3:fibers}), а в матрице,
|
||||||
|
вблизи максимальных кривизн волокон всегда присутствуют внутренние
|
||||||
|
технологические поры из-за невозможности заполнить это простаранство материалом
|
||||||
|
матрицы (рис.~\ref{fig:c3:matrix}).
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht]
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{geometry/v2/regular_slice}
|
||||||
|
\caption{Фрагмент слоя ткани с контактом между волокнами}
|
||||||
|
\label{fig:c3:fibers}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\includegraphics[width=10cm]{geometry/v2/matrix}
|
||||||
|
\caption{Фрагмент поликристаллической матрицы слоя тканого композита с
|
||||||
|
внутренними технологическими порами}
|
||||||
|
\label{fig:c3:matrix}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
В качестве дефектов, вызывающих концентрации напряжений будем рассматривать
|
||||||
|
типичные дефекты, возникающие вследствии очень плотного расположения волокон
|
||||||
|
--- разрыв волокна основы (рис.~\ref{fig:c3:d1d3}~а) и разрывы волокон основы и
|
||||||
|
утка (рис.~\ref{fig:c3:d2d4}~а). Кроме того рассмотрим случаи когда пора в
|
||||||
|
матрице, образованная дефектом заполняется материалом матрицы в ходе
|
||||||
|
дополнительных технологических операций (рис.~\ref{fig:c3:d1d3}~б и
|
||||||
|
\ref{fig:c3:d2d4}~б).
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{geometry/v2/d1d3}
|
||||||
|
\caption{Разрыв волокна основы в тканом композите с поликристаллической
|
||||||
|
матрицей при наличии контакта между волокнами~(а) с дополнительной
|
||||||
|
пропиткой~(б)}
|
||||||
|
\label{fig:c3:d1d3}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{geometry/v2/d2d4}
|
||||||
|
\caption{Разрыв волокон основы и утка в тканом композите с поликристаллической
|
||||||
|
матрицей при наличии контакта между волокнами~(а) с дополнительной
|
||||||
|
пропиткой~(б)}
|
||||||
|
\label{fig:c3:d2d4}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
\subsection{Постановка краевой задачи теории упругости при наличии контакта с
|
||||||
|
трением}
|
||||||
|
|
||||||
|
Краевая задача теории упругости для случая когда в материале возникает контакт
|
||||||
|
с трением между волокнами основы и утка в местах наибольших кривизн
|
||||||
|
волокон аналогична краевой задаче \ref{eq:Eqvilibrium}~--~\ref{eq:Guck} с
|
||||||
|
граничными условиями \ref{eq:b_cond}~--~\ref{eq:b_cond_free}, за исключением
|
||||||
|
того, что соответствующих контактных поверхностях $\Gamma_9$
|
||||||
|
(рис.~\ref{fig:c3:bc}) необходимо задать дополнительные граничные условия.
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[!ht]
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\includegraphics[width=10cm]{geometry/v2/bc}
|
||||||
|
\caption{Граничные условия краевой задачи теории упругости при наличии контакта
|
||||||
|
с трением между волокнами}
|
||||||
|
\label{fig:c3:bc}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
Положение и геометрия контактных поверхностей считается заданными и неизменными
|
||||||
|
в процессе нагружения слоя, кроме того будем считать справедливыми условия
|
||||||
|
контакта с кулоновским трением, тогда на $\Gamma_9$ следует задать 2 условия:
|
||||||
|
|
||||||
|
\noindent если $\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} \right] |_{\Gamma_9^{+}} < \left[
|
||||||
|
{f | \sigma_{nn} {\bf (r)} |} \right] |_{\Gamma_9^{-}}$, то
|
||||||
|
|
||||||
\begin{equation}
|
\begin{equation}
|
||||||
\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} n_{n} \right] |_{\Gamma_9^{+}} =
|
\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} n_{n} \right] |_{\Gamma_9^{+}} =
|
||||||
\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} n_{n} \right] |_{\Gamma_9^{-}}, \quad
|
\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} n_{n} \right] |_{\Gamma_9^{-}}, \quad
|
||||||
\left[u_n {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_9^{+}} = \left[u_n {\bf
|
\left[u_n {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_9^{+}} =
|
||||||
(r)}\right]|_{\Gamma_9^{-}} ,
|
\left[u_n {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_9^{-}} ,
|
||||||
\label{eq:b_cond_Colomb_1}
|
\label{eq:b_cond_Colomb_1}
|
||||||
\end{equation}
|
\end{equation}
|
||||||
|
|
||||||
\noindent а, если $\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} \right]
|
\noindent а, если $\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} \right]|_{\Gamma_9^{+}} \geq
|
||||||
|_{\Gamma_9^{+}} \geq \left[ {f | \sigma_{nn} {\bf (r)} |} \right ]
|
\left[ {f | \sigma_{nn} {\bf (r)} |} \right]|_{\Gamma_9^{-}}$, то
|
||||||
|_{\Gamma_9^{-}}$, то
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{equation}
|
\begin{equation}
|
||||||
\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} \right] |_{\Gamma_9^{+}} \geq \left[
|
\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} \right] |_{\Gamma_9^{+}} \geq
|
||||||
f | \sigma_{nn} {\bf (r)} | \right ] |_{\Gamma_9^{-}}, \quad
|
\left[f|\sigma_{nn} {\bf (r)}| \right] |_{\Gamma_9^{-}},\quad
|
||||||
\left[u_n {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_9^{+}} = \left[u_n {\bf
|
\left[u_n {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_9^{+}} =
|
||||||
(r)}\right]|_{\Gamma_9^{-}} , \label{eq:b_cond_Colomb_2}
|
\left[u_n {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_9^{-}},
|
||||||
|
\label{eq:b_cond_Colomb_2}
|
||||||
\end{equation}
|
\end{equation}
|
||||||
|
|
||||||
\noindent где $f$ --- статический коэффициент трения, а индексы $n$ и $\tau$
|
\noindent где $f$ --- статический коэффициент трения, а индексы $n$ и $\tau$
|
||||||
--- определяют направление внешней нормали и касательной к
|
--- определяют направление внешней нормали и касательной к
|
||||||
поверхности $\Gamma_9$.
|
поверхности $\Gamma_9$.
|
||||||
|
|
||||||
Внутренние поры имеют место в слое композита в случае, если не
|
В случае если в слое тканого композита с поликристаллической матрицей не
|
||||||
исключается соприкосновение волокон. Это герметичные полости, недоступные
|
исключено соприкосновение волокон, вблизи мест с максимальной
|
||||||
для материала матрицы,
|
кривизной волокон остаются герметичные полости, незаполненные материалом
|
||||||
|
матрицы. На поверхностях этих пор отсутствуют ограничения на перемещения, а
|
||||||
|
сама поверхность свободна от напряжений. Граничные условия на этих поверхностях
|
||||||
|
аналогичны граничным условиям \ref{eq:b_cond_free}.
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[!ht]
|
\subsection{Численное решение краевой задачи упругости}
|
||||||
\centering
|
|
||||||
% \includegraphics[width=0.83\linewidth]{img/matrix}
|
Для численного решения задачи равнокомпонетного растяжения тканого композита с
|
||||||
\caption{Фрагмент тканого композита с искривленными волокнами}
|
искривленными волокнами и поликристаллическкой матрицей в плоскости слоя
|
||||||
\label{fig:matrix}
|
необходимо задать свойства материала. Модуль Юнга $E_f
|
||||||
|
= 280$~ГПа и коэффициент Пуассона $\nu_f = 0,20$ волокон зададим
|
||||||
|
в соответствии с данными работы \cite{bib:tarnapolsky}, а упругие модули
|
||||||
|
поликристаллической матрицы выберем следующими: $E_m = 0,28$~ГПа и
|
||||||
|
коэффициент Пуассона $\nu_m = 0,40$. Так как между волокнами присутствует
|
||||||
|
контакт с трением, необходимо задать статический коэффициент трения
|
||||||
|
\cite{bib:code-aster:contact}: $f = 0,12$, который соответствует случаю
|
||||||
|
скольжения волокна по поверхности поликристаллической матрицы.
|
||||||
|
|
||||||
|
Матрицу будем разбивать 14-узловыми тетраэдральными элементами
|
||||||
|
(рис.~\ref{fig:c3:mesh:matrix}), а волокно --- 20-узловыми гексаэдральными
|
||||||
|
элементами (рис.~\ref{fig:c3:mesh:fibers}). Степень дискретизации
|
||||||
|
конечно-элементной сетки будем выбирать таким образом, чтобы дальнейшее
|
||||||
|
ументшение характерных размеров элементов ни качественно ни количественно не
|
||||||
|
влияло на значения структурных перемещений, деформаций и напряжений в слое
|
||||||
|
тканого композита. Параметры сеток, удовлетворяющих этим условиям показаны в
|
||||||
|
таблице~\ref{tab:c3:discr}.
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht]
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{mesh/v2/matrix}
|
||||||
|
\caption{Пример дискретизации матрицы}
|
||||||
|
\label{fig:c3:mesh:matrix}
|
||||||
\end{figure}
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
На рис.~\ref{fig:sigma} показаны распределения интенсивностей напряжений
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
в искривленных нитях основы и утка при равнокомпонентном двухосном
|
\includegraphics[width=15cm]{mesh/v2/fibers}
|
||||||
однородном деформировании слоя модельного тканого композита
|
\caption{Пример дискретизации волокон}
|
||||||
идеальной периодической структуры в собственной плоскости. Модуль Юнга $E_f
|
\label{fig:c3:mesh:fibers}
|
||||||
= 280$~ГПа и коэффициент Пуассона $\nu_f = 0,20$ волокон соответствовали
|
|
||||||
данным работы \cite{bib:tarnapolsky}. Упругие модули поликристаллической
|
|
||||||
матрицы ыли выбраны следующими: $E_m = 0,28$~ГПа и коэффициент Пуассона $\nu_m
|
|
||||||
= 0,40$. Статический коэффициент трения $f = 0,12$ соответствовал
|
|
||||||
случаю скольжения волокна по поверхности поликристаллической матрицы. Как
|
|
||||||
видим, распределение искомых полей в рассматриваемом случае
|
|
||||||
удовлетворяет условиям симметрии и периодичности геометрической модели
|
|
||||||
и приложенной внешней нагрузке. Это свидетельствует о корректно
|
|
||||||
построенной модели и корректности полученного численного решения. Кроме
|
|
||||||
того, обращает на себя внимание концентрация напряжений в местах,
|
|
||||||
где искривленные нити основы и утка имеют наибольшую кривизну.
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}
|
|
||||||
\centering
|
|
||||||
% \includegraphics[width=0.75\linewidth]{img/vmis}
|
|
||||||
\caption{Поля интенсивности напряжений в нитях основы и утка}
|
|
||||||
\label{fig:sigma}
|
|
||||||
\end{figure}
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{table}[ht]
|
||||||
|
\caption{Параметры конечно-элементной сетки}
|
||||||
|
\begin{tabular}{|p{8.25cm}||>{\centering}p{3.45cm}|p{3.45cm}<{\centering}|}
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
& Тетраэдральные элементы & Гексаэдральные элементы \\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Идеальная периодическая структура & 405~480 & 77~760 \\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Разрыв волокна основы & 405~480 & 75~168 \\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Разрыв волокна основы с доуплотнением & 355~341 & 75~168 \\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Разрыв волокон основы и утка & 405~480 & 72~576 \\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Разрыв волокон основы и утка с доуплотнением & 390~862 & 72~576 \\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
\end{tabular}
|
||||||
|
\label{tab:c3:discr}
|
||||||
|
\end{table}
|
||||||
|
|
||||||
\begin{table}
|
Решив задачу \ref{eq:Eqvilibrium}~--~\ref{eq:Koshi} с граничными условиями
|
||||||
|
\ref{eq:b_cond}~--~\ref{eq:b_cond_Colomb_2} методом конечных элементов получим
|
||||||
|
поля интенсивностей напряжений в искривленных нитях основы и утка слоя
|
||||||
|
модельного тканого композита идеальной периодической структуры, показанных
|
||||||
|
на рис.~\ref{fig:c3:vmis_v2_s1}. Как видим, распределение искомых полей в
|
||||||
|
рассматриваемом случае удовлетворяет условиям симметрии и периодичности
|
||||||
|
геометрической модели и приложенной внешней нагрузке. Это свидетельствует о
|
||||||
|
корректно построенной модели и корректности полученного численного решения.
|
||||||
|
Кроме того, обращает на себя внимание концентрация напряжений в местах, где
|
||||||
|
искривленные нити основы и утка имеют наибольшую кривизну.
|
||||||
|
|
||||||
|
В табл. \ref{tab:c3:max_k_s1} представлены максимальные безразмерные
|
||||||
|
коэффициенты $K_{\sigma_{ij}} = \sigma_{ij}({\bf r}) /
|
||||||
|
\sigma_{ij}^{per}({\bf r})$, определяемые отношением компонент тензора
|
||||||
|
напряжений в слое модельного тканого композита с локальным дефектом к
|
||||||
|
соответствующим компонентам в слое материала идеальной периодической
|
||||||
|
структуры. Обратим внимание на то, что наибольший вклад в коэффициенты
|
||||||
|
концентрации вносят касательные составляющие тензора напряжений $\sigma_{13}$.
|
||||||
|
Напряжения для этих компонент, в 10--48 раз превышают соответствующие значения
|
||||||
|
для модельного материала с идеальной периодической структурой.
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[t!]
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{vmis_v2_s1}
|
||||||
|
\caption{Поля интенсивности напряжений в нитях основы и утка при
|
||||||
|
равнокомпонентном двухосном растяжении}
|
||||||
|
\label{fig:c3:vmis_v2_s1}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{table}[t!]
|
||||||
\centering
|
\centering
|
||||||
\caption{Максимальные коэффициенты концентрации напряжений в матрице слоя
|
\caption{Максимальные коэффициенты концентрации напряжений в матрице слоя
|
||||||
тканого композита}
|
тканого композита}
|
||||||
\begin{tabular}{p{6cm}||c|c|c|c|c|c}
|
\begin{tabular}{|p{8cm}||c|c|c|c|c|c|}
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
& $K_{\sigma_{11}}$ & $K_{\sigma_{22}}$ & $K_{\sigma_{33}}$ &
|
& $K_{\sigma_{11}}$
|
||||||
$K_{\sigma_{12}}$ & $K_{\sigma_{13}}$ & $K_{\sigma_{23}}$ \\
|
& $K_{\sigma_{22}}$
|
||||||
\hline \hline
|
& $K_{\sigma_{33}}$
|
||||||
Разрыв нити основы & $\frac{1{,}29} {4{,}57}$ & $\frac {1{,}63} {3{,}61}$ &
|
& $K_{\sigma_{12}}$
|
||||||
$\frac {1{,}30} {4{,}37}$ & $\frac {1{,}25}
|
& $K_{\sigma_{13}}$
|
||||||
{6{,}87}$ & $\frac {2{,}31} {10{,}87}$ & $\frac {1{,}44} {3{,}69}$ \\
|
& $K_{\sigma_{23}}$ \\
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
Разрыв нити основы (доуплотнение) & $\frac{1{,}26}{4{,}07}$ &
|
\hline
|
||||||
$\frac{1{,}49}{4{,}69}$ & $\frac{1{,}27}{3{,}75}$ & $\frac{1{,}25}{8{,}72}$
|
Разрыв нити основы
|
||||||
& $\frac{2{,}20}{16{,}46}$ & $\frac{1{,}32}{7{,}27}$ \\
|
& $4{,}57$ & $3{,}61$ & $4{,}37$ & $6{,}87$ & $\bf 10{,}87$ & $3{,}69$ \\
|
||||||
\hline\hline
|
\hline
|
||||||
Разрыв нитей основы и утка & $\frac{1{,}50} {4{,}01}$ & $\frac{1{,}92}
|
Разрыв нити основы (доуплотнение)
|
||||||
{3{,}73}$ & $\frac{1{,}56} {5{,}92}$ & $\frac{1{,}58} {6{,}59}$
|
& $4{,}07$ & $4{,}69$ & $3{,}75$ & $8{,}72$ & $\bf 16{,}46$ & $7{,}27$ \\
|
||||||
& $\frac{2{,}53} {48{,}08}$ & $\frac{1{,}70} {3{,}70}$ \\
|
\hline
|
||||||
\hline
|
\hline
|
||||||
Разрыв нитей основы и утка (доуплотнение) & $\frac{1{,}35}{3{,}93}$ &
|
Разрыв нитей основы и утка
|
||||||
$\frac{1{,}68}{4{,}38}$ & $\frac{1{,}41}{3{,}57}$
|
& $4{,}01$ & $3{,}73$ & $5{,}92$ & $6{,}59$ & $\bf 48{,}08$ & $3{,}70$ \\
|
||||||
& $\frac{1{,}41}{8{,}42}$ & $\frac{2{,}21}{16{,}06}$ & $\frac{1{,}50}{3{,}85}$
|
\hline
|
||||||
\\
|
Разрыв нитей основы и утка (доуплотнение)
|
||||||
\hline
|
& $3{,}93$ & $4{,}38$ & $3{,}57$ & $8{,}42$ & $\bf 16{,}06$ & $3{,}85$ \\
|
||||||
\end{tabular}
|
\hline
|
||||||
\label{tab:k}
|
\end{tabular}
|
||||||
|
\label{tab:c3:max_k_s1}
|
||||||
\end{table}
|
\end{table}
|
||||||
|
|
||||||
В табл. \ref{tab:k} представлены максимальные безразмерные
|
На рис.~\ref{fig:c3:k_d1d3_s1} и \ref{fig:c3:k_d2d4_s1} представлены
|
||||||
коэффициенты $K_{\sigma _{ij} } = {\sigma _{ij} \left( {\rm {\bf r}}
|
|
||||||
\right)} \mathord{\left/ {\vphantom {{\sigma _{ij} \left( {\rm {\bf r}}
|
|
||||||
\right)} {\sigma _{ij}^{\mbox{per}} \left( {\rm {\bf r}} \right)}}}
|
|
||||||
\right. \kern-\nulldelimiterspace} {\sigma_{ij}^{\mbox{per}} \left( {\rm {\bf
|
|
||||||
r}} \right)}$, определяемые отношением компонент тензора напряжений в
|
|
||||||
слое модельного тканого композита с локальным дефектом к
|
|
||||||
соответствующим компонентам в слое материала идеальной периодической
|
|
||||||
структуры. Значения в числителе были определены в случае, когда каждая
|
|
||||||
нить армирующего каркаса окружена гарантированным слоем матрицы, а в
|
|
||||||
знаменателе --- в случае, когда нити основы и утка имеют общую
|
|
||||||
поверхность контакта с трением, а между участками с наибольшей
|
|
||||||
кривизной располагается внутренняя пора. Обратим внимание на то, что
|
|
||||||
наибольший вклад в коэффициенты концентрации вносят касательные
|
|
||||||
составляющие тензора напряжений $\sigma_{13}$ и $\sigma_{23}$. Кроме
|
|
||||||
того, коэффициенты концентрации для этих компонент, определенные для
|
|
||||||
слоя композита, содержащего внутренние поры, в 5--16 раз
|
|
||||||
превышают соответствующие значения для материала, в котором каждая нить
|
|
||||||
окружена гарантированным слоем поликристаллической матрицы.
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}
|
|
||||||
\begin{minipage}[h]{0.47\linewidth}
|
|
||||||
% \center{\includegraphics[width=1\linewidth]{img/d3_k}} \\ а)
|
|
||||||
\end{minipage}
|
|
||||||
\hfill
|
|
||||||
\begin{minipage}[h]{0.47\linewidth}
|
|
||||||
% \center{\includegraphics[width=1\linewidth]{img/d3_k_fric}} \\ б)
|
|
||||||
\end{minipage}
|
|
||||||
\caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивности напряжений
|
|
||||||
в поликристаллической матрице тканого композита с локальным разрывом нити
|
|
||||||
утка}
|
|
||||||
\label{fig:k_rasp_1}
|
|
||||||
\end{figure}
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}
|
|
||||||
\begin{minipage}[h]{0.47\linewidth}
|
|
||||||
% \center{\includegraphics[width=1\linewidth]{img/d4_k}} \\ а)
|
|
||||||
\end{minipage}
|
|
||||||
\hfill
|
|
||||||
\begin{minipage}[h]{0.47\linewidth}
|
|
||||||
% \center{\includegraphics[width=1\linewidth]{img/d4_k_fric}} \\ б)
|
|
||||||
\end{minipage}
|
|
||||||
\caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивности напряжений
|
|
||||||
в поликристаллической матрице тканого композита с локальным разрывом нитей
|
|
||||||
основы и утка}
|
|
||||||
\label{fig:k_rasp_2}
|
|
||||||
\end{figure}
|
|
||||||
|
|
||||||
На рис.~\ref{fig:k_rasp_1} и \ref{fig:k_rasp_2} представлены
|
|
||||||
распределения коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений для
|
распределения коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений для
|
||||||
слоя модельного тканого композита с различными локальными дефектами.
|
слоя модельного тканого композита с разрывом волокна основы и разрывом волокон
|
||||||
Расположение областей, в которых интенсивность напряжений достигает
|
основы и утка. Расположение областей, в которых интенсивность напряжений
|
||||||
максимальных значений в местах, где искривленные волокна основы или утка
|
достигает максимальных значений в местах, где искривленные волокна основы или
|
||||||
имеют наибольшую кривизну, строго периодично. Исключение составляют
|
утка имеют наибольшую кривизну, строго периодично. Исключение составляют
|
||||||
области, расположенные вблизи локального разрыва утка или одновременного
|
области, расположенные вблизи локального разрыва утка или одновременного
|
||||||
разрыва основы и утка, где интенсивность напряжений превышает
|
разрыва основы и утка, где интенсивность напряжений превышает соответствующее
|
||||||
соответствующее значение, определенное для композита идеальной
|
значение, определенное для композита идеальной периодической структуры в $2{,}1$
|
||||||
периодической структуры в $1,4$ и $1,6$ раз в случае, если нить
|
раза. Стоит заметить, что заполнение поры, образовавшейся вследствие дефекта,
|
||||||
армирующего каркаса окружена гарантированным слоем
|
материалом поликристаллической матрицы путем дополнительной пропитки или
|
||||||
матрицы (рис.~\ref{fig:k_rasp_1},~б и \ref{fig:k_rasp_2}~б). Если в слое
|
осаждения матрицы из газовой фазы приводит к увеличению коэффициентов
|
||||||
тканого композита не исключена возможность контакта с кулоновским
|
концентрации интенсивностей напряжений до $2{,}8$, при разрыве волокна основы
|
||||||
трением искривленных нитей, а также присутствуют локальные поры в
|
(рис.~\ref{fig:c3:k_d1d3_s1}~б) и $3{,}1$ при разрыве волокон основы и утка
|
||||||
местах наибольших кривизн волокон, то коэффициенты концентрации
|
одновременно (рис.~\ref{fig:c3:k_d2d4_s1}~б).
|
||||||
для рассматриваемых случаев увеличиваются до $2,5$.
|
|
||||||
|
|
||||||
\section{Выводы к третьей главе}
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{concentrators/v2/scheme1/d1d3}
|
||||||
|
\caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
|
||||||
|
слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
|
||||||
|
доуплотнения~(б)}
|
||||||
|
\label{fig:c3:k_d1d3_s1}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
На основе построенной модели слоя тканого композита с искривленными волокнами
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
и поликристаллической матрицей определены коэффициенты концентрации
|
\includegraphics[width=17cm]{concentrators/v2/scheme1/d2d4}
|
||||||
напряжений, вызванные наличием локальных технологических дефектов в виде
|
\caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
|
||||||
разрыва нити утка, одновременного разрыва нитей основы и утка, наличия
|
слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
|
||||||
закрытых пор при двухосном равнокомпонентном деформировании,
|
доуплотнения~(б)}
|
||||||
определены механизмы, инициирующие разрушение матрицы.
|
\label{fig:c3:k_d2d4_s1}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что для
|
\subsection{Коэффициенты концентрации напряжений в слое тканого композита с
|
||||||
повышения способности тканым композитом сопротивляться внешнему
|
соприкасащимися волокнами при чистом сдвиге}
|
||||||
силовому воздействию необходимо предусмотреть в технологическом
|
|
||||||
процессе операции, обеспечивающие проникновение связующего в
|
Решим задачу \ref{eq:Eqvilibrium}~--~\ref{eq:Guck} с граничными условиями
|
||||||
полости технологических локальных дефектов, а также дополнительную
|
\ref{eq:b_cond_ideal}~--~\ref{eq:b_cond:s2},
|
||||||
пропитку связующим, доуплотнение и карбонизацию, доосаждение
|
соответствующими чистому сдвигу, дополненными граничными условиями
|
||||||
поликристаллической матрицы из газовой фазы в случае, если в
|
\ref{eq:b_cond_Colomb_1} и \ref{eq:b_cond_Colomb_2}, задающими трения между
|
||||||
результате ультразвукового контроля готового изделия обнаруживаются
|
волокнами основы и утка тканого композита с поликристаллической матрицей.
|
||||||
закрытые внутренние поры. В противном случае возможно развитие дефектов
|
|
||||||
и последующее разрушение материала матрицы по механизмам сдвигов.
|
Поля интенсивностей напряжений, полученные в результате решения такой задачи,
|
||||||
|
показанные на рис.~\ref{fig:c3:vmis_v2_s2}, строго периодичны, что говорит о
|
||||||
|
корректности полученного решения.
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht]
|
||||||
|
\includegraphics[width=15cm]{vmis_v2_s2}
|
||||||
|
\caption{Поля интенсивности напряжений в слое тканого композита с идеальной
|
||||||
|
периодической структурой при чистом сдвиге и наличии контакта между волокнами
|
||||||
|
основы и утка}
|
||||||
|
\label{fig:c3:vmis_v2_s2}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
Максимальные значения коэффициентов концентрации напряжений представлены в
|
||||||
|
таблице~\ref{tab:c3:max_k_s2}. Как видно из таблицы, наибольший вклад в
|
||||||
|
коэффициенты концентрации напряжений вносят касательная составляющая
|
||||||
|
$\sigma_{13}$ и нормальная составляющая $\sigma_{33}$ тензора напряжений.
|
||||||
|
Значения этих составляющих в материале с дефектом в $10$~--~$29$ раз превышают
|
||||||
|
соответствующие значения в материале с идеальной периодической структуре.
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{table}[t!]
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\caption{Максимальные коэффициенты концентрации напряжений в матрице слоя
|
||||||
|
тканого композита при чистом сдвиге}
|
||||||
|
\begin{tabular}{|p{7cm}||c|c|c|c|c|c|}
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
& $K_{\sigma_{11}}$
|
||||||
|
& $K_{\sigma_{22}}$
|
||||||
|
& $K_{\sigma_{33}}$
|
||||||
|
& $K_{\sigma_{12}}$
|
||||||
|
& $K_{\sigma_{13}}$
|
||||||
|
& $K_{\sigma_{23}}$ \\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Разрыв нити основы
|
||||||
|
& $3{,}66$ & $5{,}70$ & $9{,}64$ & $5{,}16$ & $\bf12{,}30$ & $\bf10{,}54$\\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Разрыв нити основы (доуплотнение)
|
||||||
|
& $3{,}36$ & $4{,}87$ & $\bf15{,}83$ & $6{,}53$ &$\bf11{,}59$ & $10{,}97$\\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Разрыв нитей основы и утка
|
||||||
|
& $3{,}76$ & $7{,}53$ & $\bf29{,}34$ & $5{,}82$ & $\bf28{,}39$ & $8{,}02$\\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Разрыв нитей основы и утка (доуплотнение)
|
||||||
|
& $3{,}33$ & $6{,}95$ & $\bf15{,}03$ & $5{,}85$ & $\bf12{,}71$ & $7{,}31$\\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
\end{tabular}
|
||||||
|
\label{tab:c3:max_k_s2}
|
||||||
|
\end{table}
|
||||||
|
|
||||||
|
На рис.~\ref{fig:c3:k_d1d3_s2} и \ref{fig:c3:k_d2d4_s2} представлены
|
||||||
|
распределения коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений, вызванных
|
||||||
|
наличием дефекта в виде разрыва волокна основы и разрыва волокон основы и утка в
|
||||||
|
слое тканого композита с поликристаллической матрицей при чистом сдвиге.
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{concentrators/v2/scheme2/d1d3}
|
||||||
|
\caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
|
||||||
|
слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
|
||||||
|
доуплотнения~(б) при чистом сдвиге}
|
||||||
|
\label{fig:c3:k_d1d3_s2}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{concentrators/v2/scheme2/d2d4}
|
||||||
|
\caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
|
||||||
|
слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
|
||||||
|
доуплотнения~(б) при чистом сдвиге}
|
||||||
|
\label{fig:c3:k_d2d4_s2}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений строго
|
||||||
|
периодично и достигает максимальных значений в местах, расположенных вблизи
|
||||||
|
локальных дефектов. При разрыве волокна основы максимальное значение
|
||||||
|
коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений равно $2{,}3$
|
||||||
|
(рис.~\ref{fig:c3:k_d1d3_s2}~а), а при одновременном разрыве волокон основы и
|
||||||
|
утка --- $3{,}0$ (рис.~\ref{fig:c3:k_d2d4_s2}~б). При этом, заполнение поры,
|
||||||
|
образовавшейся в результате одновременного разрыва волокон основы и утка,
|
||||||
|
материалом поликристаллической матрицы путем дополнительной пропитки или
|
||||||
|
осаждения матрицы из газовой фазы позволяет снизить коэффициенты концентрации
|
||||||
|
интенсивностей напряжений до $2{,}6$ (рис.~\ref{fig:c3:k_d2d4_s2}~б).
|
||||||
|
|
||||||
|
\subsection{Коэффициенты концентрации напряжений в слое тканого композита с
|
||||||
|
соприкасащимися волокнами при одноосном растяжении}
|
||||||
|
|
||||||
|
Решим задачу \ref{eq:Eqvilibrium}~--~\ref{eq:Guck} с граничными условиями
|
||||||
|
\ref{eq:b_cond_ideal}, \ref{eq:b_cond_free} и \ref{eq:b_cond:s3},
|
||||||
|
соответствующими одноосному растяжению в направлении утка, дополненными
|
||||||
|
граничными условиями \ref{eq:b_cond_Colomb_1} и \ref{eq:b_cond_Colomb_2},
|
||||||
|
задающими трения между волокнами основы и утка тканого композита с
|
||||||
|
поликристаллической матрицей.
|
||||||
|
|
||||||
|
Поля интенсивностей напряжений, полученные в результате решения такой задачи,
|
||||||
|
показанные на рис.~\ref{fig:c3:vmis_v2_s3}, строго периодичны, что говорит о
|
||||||
|
корректности полученного решения.
|
||||||
|
|
||||||
|
В таблице \ref{tab:c3:max_k_s3} показаны макисмальные безразмерные коэффициенты
|
||||||
|
концентрации напряжений, вызванные наличием разрыва волокна основы и разрывов
|
||||||
|
волокон основы и утка в слое тканого композита с поликристаллической матрицей
|
||||||
|
при одноосном растяжении. Максимальный вклад в коэффициенты концентраций вносит
|
||||||
|
касательная составляющая тензора напряжений $\sigma_{13}$, значения которой в
|
||||||
|
материале с локальным дефектом превышают соответствующие значения в материале с
|
||||||
|
идеальной периодической структурой в $11$~--~$16$ раз.
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
|
\includegraphics[width=15cm]{vmis_v2_s3}
|
||||||
|
\caption{Поля интенсивности напряжений в слое тканого композита с идеальной
|
||||||
|
периодической структурой при чистом сдвиге и наличии контакта между волокнами
|
||||||
|
основы и утка}
|
||||||
|
\label{fig:c3:vmis_v2_s3}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{table}[t!]
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\caption{Максимальные коэффициенты концентрации напряжений в матрице слоя
|
||||||
|
тканого композита при одноосном растяжении}
|
||||||
|
\begin{tabular}{|p{7cm}||c|c|c|c|c|c|}
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
& $K_{\sigma_{11}}$
|
||||||
|
& $K_{\sigma_{22}}$
|
||||||
|
& $K_{\sigma_{33}}$
|
||||||
|
& $K_{\sigma_{12}}$
|
||||||
|
& $K_{\sigma_{13}}$
|
||||||
|
& $K_{\sigma_{23}}$ \\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Разрыв нити основы
|
||||||
|
& $3{,}84$ & $10{,}08$ & $6{,}56$ & $4{,}31$ & $\bf14{,}00$ & $6{,}22$ \\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Разрыв нити основы (доуплотнение)
|
||||||
|
& $3{,}59$ & $4{,}50$ & $6{,}32$ & $3{,}98$ & $\bf11{,}21$ & $7{,}12$ \\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Разрыв нитей основы и утка
|
||||||
|
& $3{,}82$ & $9{,}27$ & $6{,}96$ & $4{,}50$ & $\bf16{,}02$ &$\bf16{,}89$\\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
Разрыв нитей основы и утка (доуплотнение)
|
||||||
|
& $3{,}42$ & $4{,}22$ & $6{,}37$ & $3{,}87$ & $\bf11{,}47$ & $6{,}89$ \\
|
||||||
|
\hline
|
||||||
|
\end{tabular}
|
||||||
|
\label{tab:c3:max_k_s3}
|
||||||
|
\end{table}
|
||||||
|
|
||||||
|
Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений, вызванные
|
||||||
|
наличием разрыва волокна основы и разрывов волокон основы и утка, показаны на
|
||||||
|
рис.~\ref{fig:c3:k_d1d3_s3} и \ref{fig:c3:k_d2d4_s3}.
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{concentrators/v2/scheme3/d1d3}
|
||||||
|
\caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
|
||||||
|
слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
|
||||||
|
доуплотнения~(б) при одноосном растяжении}
|
||||||
|
\label{fig:c3:k_d1d3_s3}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{concentrators/v2/scheme3/d2d4}
|
||||||
|
\caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
|
||||||
|
слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
|
||||||
|
доуплотнения~(б) при одноосном растяжении}
|
||||||
|
\label{fig:c3:k_d2d4_s3}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
Максимальных значений коэффициенты концентрации достигают в местах наибольшей
|
||||||
|
кривизны волокон. Для материала с локальным разрывом волокна основы значения
|
||||||
|
коэффициентов концентрации интенсивностей напяжений достигают $2{,}3$, а при
|
||||||
|
одновременном разрыве волокон основы и утка --- $2{,}5$, причем заполнение
|
||||||
|
поры, образовавшейся вследствие наличия локального дефекта, материалом
|
||||||
|
поликристаллической матрицы, путем дополнительной пропитки конструкции или
|
||||||
|
осаждения матрицы из газовой фазы, приводит к увеличению коэффициентов
|
||||||
|
концентрации до $2{,}6$ и $3{,}7$ для случаев разрыва волокна основы и
|
||||||
|
одновременного разрыва волокон основы и утка соответственно.
|
||||||
|
|
||||||
|
\section*{Выводы к третьей главе}
|
||||||
|
\addcontentsline{toc}{section}{Выводы к третьей главе}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{enumerate}
|
||||||
|
\item Построена твердотельная модель фрагмента слоя тканого композита с
|
||||||
|
искривленными волокнами и поликристалической матрицей с идеальной
|
||||||
|
периодической структурой и локальными технологическими дефектами, такими как
|
||||||
|
разрыв волокна основы и одновременный разрыв волокон основы и утка с учетом
|
||||||
|
контакта с трением между волокнами.
|
||||||
|
\item Получены численные решения краевых задач на двухосное растяжение в
|
||||||
|
плоскости слоя, чистый сдвиг и одноосное растяжение в направлении утка с учетом
|
||||||
|
контакта с трением между волокнами.
|
||||||
|
\item Вычислены безразмерные коэффициенты концентрации напряжений, вызванные
|
||||||
|
наличием локальных технологических дефектов в виде разрыва волокна основы и
|
||||||
|
одновременного разрыва волокон основы и утка.
|
||||||
|
\item Определены механизмы, инициирующие разрушение матрицы в слое тканого
|
||||||
|
композита с искривленными волокнами и наличием контакта с трением между
|
||||||
|
волокнами.
|
||||||
|
\end{enumerate}
|
||||||
48
common.tex
@@ -129,8 +129,54 @@ $n_2$-ти тезисах докладов~\citemy{bib:dedkov1}.
|
|||||||
научного руководителя.
|
научного руководителя.
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
\mkcommonsect{struct}{Структура и объем диссертации}{%
|
\mkcommonsect{struct}{Структура и объем диссертации.}{%
|
||||||
Диссертационная работа состоит из введения, $n$-х частей, заключения, выводов и
|
Диссертационная работа состоит из введения, $n$-х частей, заключения, выводов и
|
||||||
списка литературы. Полный объем составляет $n_1$ страниц. Библиография включает
|
списка литературы. Полный объем составляет $n_1$ страниц. Библиография включает
|
||||||
$n_2$ наименований.
|
$n_2$ наименований.
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
\mkcommonsect{inintro}{Во введении}{
|
||||||
|
приведен краткий обзор, отражающий современное
|
||||||
|
состояние вопросов исследования, сделано заключение об актуальности
|
||||||
|
темы диссертационной работы. Сформулирована цель данной работы, полученные
|
||||||
|
в ней новые научные результаты, применение и практическая ценность,
|
||||||
|
приведена аннотация содержания глав диссертационной работы.
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
\mkcommonsect{infirst}{В первой главе}{
|
||||||
|
рассматриваются технологические операции изготовления конструкций из
|
||||||
|
тканых композиционных материалов с поликристаллической матрицей. Описывается
|
||||||
|
процесс изготовления волокон, рассматриваются типы тканей и способы их
|
||||||
|
производства, а так же совмещение тканого каркаса с поликристаллической
|
||||||
|
матрицей, методы контроля качества конструкций их тканых материалов с
|
||||||
|
поликристаллической матрицей и типы дефектов, возникающие во время
|
||||||
|
технологических процессов, выявляемых с их помощью.
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
\mkcommonsect{insecond}{Во второй главе}{
|
||||||
|
рассматриваются математические модели упруго-хрупкого поведения
|
||||||
|
слоя тканого композита с искривленными волокнами и поликристаллической матрицей
|
||||||
|
при двухосном растяжении в плоскости слоя, чистом сдвиге и одноосном растяжении
|
||||||
|
слоя в направлении утка. Приведены значения безразмерных коэффициентов
|
||||||
|
концентрации напряжений, вызванных наличием таких локальных дефектов как
|
||||||
|
пропуск волокна основы, разрыв волокна основы, разрыв волокон основы и утка, а
|
||||||
|
также наличием внутренней технологической поры. Определены механизмы,
|
||||||
|
приводящие к разрушению поликристалллической матрицы.
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
\mkcommonsect{inthird}{В третьей главе}{
|
||||||
|
рассматриваются математические модели упруго-хрупкого поведения слоя такного
|
||||||
|
композита с искривленными волокнами и поликристаллической матрицей при
|
||||||
|
двухосном растяжении в плоскости слоя, чистом сдиге и одноосном
|
||||||
|
растяжении в направлении утка, с учетом наличия контакта с трением между
|
||||||
|
волокнами. Приведены значения безразмерных коэффициентов концентрации
|
||||||
|
напряжений, вызванных наличием таких локальных дефектов как разрыв волокна
|
||||||
|
основы и разрыв волокон основы и утка, учитывая внутренние технологические
|
||||||
|
поры, образовавшиеся в результате недостаточной пропитки ткани материалом
|
||||||
|
матрицы в местах наибольшей кривизны волокон. Определены механизмы,
|
||||||
|
приводящие к разрушению поликристалллической матрицы.
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
\mkcommonsect{inend}{В заключении}{
|
||||||
|
изложены основные результаты диссертационной работы в целом.
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -4,7 +4,7 @@ img_extIsRegExp=false
|
|||||||
img_extensions=.eps .jpg .jpeg .png .pdf .ps .fig .gif
|
img_extensions=.eps .jpg .jpeg .png .pdf .ps .fig .gif
|
||||||
kileprversion=2
|
kileprversion=2
|
||||||
kileversion=2.1.0
|
kileversion=2.1.0
|
||||||
lastDocument=c2.tex
|
lastDocument=c3.tex
|
||||||
masterDocument=
|
masterDocument=
|
||||||
name=disser
|
name=disser
|
||||||
pkg_extIsRegExp=false
|
pkg_extIsRegExp=false
|
||||||
@@ -88,10 +88,10 @@ ReadWrite=true
|
|||||||
|
|
||||||
[item:bibliography.bib]
|
[item:bibliography.bib]
|
||||||
archive=true
|
archive=true
|
||||||
column=11
|
column=0
|
||||||
encoding=UTF-8
|
encoding=UTF-8
|
||||||
highlight=BibTeX
|
highlight=BibTeX
|
||||||
line=127
|
line=68
|
||||||
mode=BibTeX
|
mode=BibTeX
|
||||||
open=true
|
open=true
|
||||||
order=3
|
order=3
|
||||||
@@ -108,20 +108,20 @@ order=4
|
|||||||
|
|
||||||
[item:c2.tex]
|
[item:c2.tex]
|
||||||
archive=true
|
archive=true
|
||||||
column=60
|
column=35
|
||||||
encoding=UTF-8
|
encoding=UTF-8
|
||||||
highlight=LaTeX
|
highlight=LaTeX
|
||||||
line=730
|
line=732
|
||||||
mode=LaTeX
|
mode=LaTeX
|
||||||
open=true
|
open=true
|
||||||
order=5
|
order=5
|
||||||
|
|
||||||
[item:c3.tex]
|
[item:c3.tex]
|
||||||
archive=true
|
archive=true
|
||||||
column=0
|
column=75
|
||||||
encoding=UTF-8
|
encoding=UTF-8
|
||||||
highlight=LaTeX
|
highlight=LaTeX
|
||||||
line=1
|
line=455
|
||||||
mode=LaTeX
|
mode=LaTeX
|
||||||
open=true
|
open=true
|
||||||
order=6
|
order=6
|
||||||
@@ -167,8 +167,8 @@ open=true
|
|||||||
order=0
|
order=0
|
||||||
|
|
||||||
[view-settings,view=0,item:bibliography.bib]
|
[view-settings,view=0,item:bibliography.bib]
|
||||||
CursorColumn=11
|
CursorColumn=0
|
||||||
CursorLine=127
|
CursorLine=68
|
||||||
JumpList=
|
JumpList=
|
||||||
ViMarks=
|
ViMarks=
|
||||||
|
|
||||||
@@ -179,14 +179,14 @@ JumpList=
|
|||||||
ViMarks=
|
ViMarks=
|
||||||
|
|
||||||
[view-settings,view=0,item:c2.tex]
|
[view-settings,view=0,item:c2.tex]
|
||||||
CursorColumn=60
|
CursorColumn=35
|
||||||
CursorLine=730
|
CursorLine=732
|
||||||
JumpList=
|
JumpList=
|
||||||
ViMarks=
|
ViMarks=
|
||||||
|
|
||||||
[view-settings,view=0,item:c3.tex]
|
[view-settings,view=0,item:c3.tex]
|
||||||
CursorColumn=0
|
CursorColumn=75
|
||||||
CursorLine=1
|
CursorLine=455
|
||||||
JumpList=
|
JumpList=
|
||||||
ViMarks=
|
ViMarks=
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
25
end.tex
Normal file
@@ -0,0 +1,25 @@
|
|||||||
|
\chapter*{Заключение}
|
||||||
|
\addcontentsline{toc}{chapter}{Заключение}
|
||||||
|
|
||||||
|
Основные результаты, полученные в диссертации сводятся к следующему:
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{enumerate}
|
||||||
|
\item Рассмотрены основные технологические процессы изготовления конструкций
|
||||||
|
из тканых композиционных материалов с поликристаллической матрицей, приводящие
|
||||||
|
к появлению локальных технологических дефектов, определены типы дефектов,
|
||||||
|
возникающие на каждой из стадиях этих технологических процессов. Описаны методы
|
||||||
|
контроля качества, выявляющие локальные дефекты.
|
||||||
|
\item Построены твердотельные модели слоя тканого композиционного материала с
|
||||||
|
искривленными волокнами и поликристаллической матрицей с гарантированной
|
||||||
|
прослойкой матрицы между волокнами, а также с наличием контакта с трением между
|
||||||
|
волокнами.
|
||||||
|
\item Определены концентраторы напряжений в слое тканого композита с
|
||||||
|
искривленными волокнами и поликристаллической матрицей, вызванные наличием
|
||||||
|
таких локальных дефектов как пропуск волокна основы, разрыв волокна основы,
|
||||||
|
разрыв волокон основы и утка, наличие внутренней технологической поры при
|
||||||
|
двухосном растяжении в плоскости слоя, чистом сдвиге, а также одноосном
|
||||||
|
растяжении в направлении волокон основы.
|
||||||
|
\item Определены механизмы, инициирующие разрушение матрицы в слое тканого
|
||||||
|
композита при наличии гарантированной прослойки матрицы между волокнами, а
|
||||||
|
также при наличии контакта с трением между волокнами.
|
||||||
|
\end{enumerate}
|
||||||
BIN
fig/concentrators/v2/scheme1/d1d3.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 531 KiB |
BIN
fig/concentrators/v2/scheme1/d2d4.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 525 KiB |
BIN
fig/concentrators/v2/scheme2/d1d3.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 531 KiB |
BIN
fig/concentrators/v2/scheme2/d2d4.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 529 KiB |
BIN
fig/concentrators/v2/scheme3/d1d3.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 532 KiB |
BIN
fig/concentrators/v2/scheme3/d2d4.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 521 KiB |
BIN
fig/geometry/v2/bc.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 192 KiB |
3779
fig/geometry/v2/bc.svg
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 270 KiB |
BIN
fig/geometry/v2/d1_in_matrix.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 171 KiB |
BIN
fig/geometry/v2/d1d3.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 341 KiB |
BIN
fig/geometry/v2/d2d4.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 336 KiB |
BIN
fig/geometry/v2/regular_slice.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 97 KiB |
BIN
fig/mesh/v2/fibers.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 154 KiB |
BIN
fig/mesh/v2/matrix.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 291 KiB |
BIN
fig/mesh/v2/matrix_zoom.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 87 KiB |
BIN
fig/vmis_v2_s1.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 146 KiB |
BIN
fig/vmis_v2_s2.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 151 KiB |
BIN
fig/vmis_v2_s3.png
Normal file
|
After Width: | Height: | Size: 129 KiB |
20
intro.tex
@@ -39,3 +39,23 @@
|
|||||||
% Структура и объем диссертации
|
% Структура и объем диссертации
|
||||||
\structsection
|
\structsection
|
||||||
\structtext
|
\structtext
|
||||||
|
|
||||||
|
% Содержание введения
|
||||||
|
\inintrosection
|
||||||
|
\inintrotext
|
||||||
|
|
||||||
|
% СОдержание первой главы
|
||||||
|
\infirstsection
|
||||||
|
\infirsttext
|
||||||
|
|
||||||
|
% Содержание второй главы
|
||||||
|
\insecondsection
|
||||||
|
\insecondtext
|
||||||
|
|
||||||
|
% Содержание третьей главы
|
||||||
|
\inthirdsection
|
||||||
|
\inthirdtext
|
||||||
|
|
||||||
|
% Содержание заключения
|
||||||
|
\inendsection
|
||||||
|
\inendtext
|
||||||
@@ -37,6 +37,7 @@
|
|||||||
\input{c1}
|
\input{c1}
|
||||||
\input{c2}
|
\input{c2}
|
||||||
\input{c3}
|
\input{c3}
|
||||||
|
\input{end}
|
||||||
|
|
||||||
\bibliography{bibliography}
|
\bibliography{bibliography}
|
||||||
\bibliographystyle{disser}
|
\bibliographystyle{disser}
|
||||||
|
|||||||