Chapter 1 was fixed. Spellcheking
This commit is contained in:
192
c1.tex
192
c1.tex
@@ -68,7 +68,7 @@ $500~\text{г}/\text{м}^2$.
|
|||||||
|
|
||||||
Для изготовления каркаса изделия, заготовки из ткани или ленты выкладываются на
|
Для изготовления каркаса изделия, заготовки из ткани или ленты выкладываются на
|
||||||
оправку с последующей прошивкой слоев по третьей координате, при этом, в местах
|
оправку с последующей прошивкой слоев по третьей координате, при этом, в местах
|
||||||
пршивки возможно возникновение разрывов волокон основы и утка.
|
прошивки возможно возникновение разрывов волокон основы и утка.
|
||||||
|
|
||||||
\subsection{Матричные материалы}
|
\subsection{Матричные материалы}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -362,11 +362,193 @@ $6\dots100$~МПа при температуре $550\dots 650^\circ\mathrm{C}$.
|
|||||||
а влияние матрицы на формирование жесткости указанного направления весьма
|
а влияние матрицы на формирование жесткости указанного направления весьма
|
||||||
значительно.
|
значительно.
|
||||||
|
|
||||||
\section{Экспериментальные закономерности влияния локальных концентраторов
|
\section{Разработка твердотельной модели тканого композита с локальными
|
||||||
напряжений на деформационные и прочностные свойства тканых композитов с
|
технологическими дефектами}
|
||||||
поликристаллической матрицей}
|
|
||||||
|
|
||||||
%TODO: Написать вторую часть первой главы
|
\subsection{Геометрическая модель слоя тканого композита}
|
||||||
|
\label{c1:geometry}
|
||||||
|
|
||||||
|
Будем моделировать слой тканого композита с армирующим каркасом полотняного
|
||||||
|
переплетения образованного волокнами круглого поперечного сечения
|
||||||
|
постоянного диаметра $D$, толщина которого которого составляет $2,5 D$.
|
||||||
|
Будем считать, что искривление нитей основы и утка ткани задается
|
||||||
|
дугой окружности $a$ с центральным углом $\alpha = \pi \mathord{\left/
|
||||||
|
{\vphantom {\pi 4}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} 4 $ и прямой $b$
|
||||||
|
(рис.~\ref{fig:c2:geometry}) \cite{bib:imankulova}. В силу малости деформаций
|
||||||
|
будем считать углы $\alpha$ неизменными при нагружении слоя.
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{geom}
|
||||||
|
\caption{Геометрия изгиба волокна}
|
||||||
|
\label{fig:c2:geometry}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
Построение геометрической модели слоя тканого композита будем проводить с
|
||||||
|
помощью платформы для численного моделирования SALOME, которая представляет
|
||||||
|
собой набор пре- и постпроцессинга. Первоначально задуманная как
|
||||||
|
программное обеспечение CAD-CAE, SALOME реализует возможности
|
||||||
|
параллельных вычислений, объединяет модули, применяемые в различных
|
||||||
|
приложениях численного моделирования и САПР. Так, например, платформа
|
||||||
|
SALOME используется как база для проекта NURESIM (European Platform for
|
||||||
|
NUclear REactor SIMulations), предназначенного для полномасштабного
|
||||||
|
моделирования реакторов \cite{bib:salome}.
|
||||||
|
|
||||||
|
С помощью операции экструзии вдоль кривой, показанной на
|
||||||
|
рис.~\ref{fig:c2:geometry}, формируется сегмент волокна, из которого, в свою
|
||||||
|
очередь, с помощью операций трансляции и зеркалирования формируется фрагмент
|
||||||
|
ткани (рис.~\ref{fig:c2:regular}~а). Матрица моделируется с помощью операции
|
||||||
|
вычитания из твердотельного прямоугольного параллелепипеда фрагмента ткани,
|
||||||
|
после чего матрица и фрагмент ткани совмещаются для получения твердотельной
|
||||||
|
модели тканого композита с поликристаллической матрицей
|
||||||
|
(рис.~\ref{fig:c2:regular}~б) \cite{bib:salome:geom,
|
||||||
|
bib:salome:additional_geom, bib:laduga:geom}.
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht]
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{geometry/v1/regular_all}
|
||||||
|
\caption{Фрагмент слоя тканого композита с идеальной периодической структурой:
|
||||||
|
а)~только волокна, б)~волокна, окруженные матрицей}
|
||||||
|
\label{fig:c2:regular}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
Коэффициенты армирования моделируемого слоя тканого композита с
|
||||||
|
поликристаллической матрицей --- $\alpha_{1} = \alpha_{3} = 0{,}14$. Здесь и
|
||||||
|
далее оси $x_1$ и $x_3$ ортогональной декартовой системы координат принадлежат
|
||||||
|
плоскости слоя.
|
||||||
|
|
||||||
|
Будем рассматривать дефекты, типичные для тканых композитов с
|
||||||
|
поликристаллической матрицей: пропуск нити основы
|
||||||
|
(рис.~\ref{fig:c2:fiber_skip}), разрыв волокна основы
|
||||||
|
(рис.~\ref{fig:c2:one_fiber_break}), разрыв волокон основы и утка
|
||||||
|
(рис.~\ref{fig:c2:two_fibers_break}), а также внутреннюю технологическую пору
|
||||||
|
(рис.~\ref{fig:c2:pore}).
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht]
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{geometry/v1/d1d2}
|
||||||
|
\caption{Фрагмент тканого композита с пропуском нити без дополнительной
|
||||||
|
пропитки (а) и с пропиткой (б)}
|
||||||
|
\label{fig:c2:fiber_skip}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{geometry/v1/d3d6}
|
||||||
|
\caption{Фрагмент тканого композита с разрывом волокна основы без
|
||||||
|
дополнительной пропитки (а) и с пропиткой (б)}
|
||||||
|
\label{fig:c2:one_fiber_break}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\includegraphics[width=17cm]{geometry/v1/d4d7}
|
||||||
|
\caption{Фрагмент тканого композита с разрывом волокон основы и утка без
|
||||||
|
дополнительной пропитки (а) и с пропиткой (б)}
|
||||||
|
\label{fig:c2:two_fibers_break}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[ht!]
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\includegraphics[width=10cm]{geometry/v1/d5}
|
||||||
|
\caption{Фрагмент тканого композита с внутренней технологической порой}
|
||||||
|
\label{fig:c2:pore}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
Полости, образующиеся в результате разрывов нити основы, нитей основы или утка
|
||||||
|
или вызванные наличием внутренней технологической поры имеют характерные
|
||||||
|
размеры, соизмеримые с характерными размерами неоднородностей, не изменяют
|
||||||
|
значительно интегральные коэффициенты армирования композита. Полость,
|
||||||
|
образующаяся при пропуске волокна основы уменьшает коэффициент армирования
|
||||||
|
вдоль основы до $0{,}13$. При дополнительном уплотнении с последующей
|
||||||
|
карбонизацией или доосаждением матрицы из газовой фазы эти полости могут быть
|
||||||
|
заполнены материалом матрицы либо оставаться незаполненными.
|
||||||
|
|
||||||
|
\clearpage
|
||||||
|
|
||||||
|
\subsection{Постановка краевой задачи теории упругости}
|
||||||
|
|
||||||
|
Будем предполагать, для простоты, что волокна и матрица слоя модельного
|
||||||
|
тканого композита изотропные, линейно упругие, не изменяющие геометрию,
|
||||||
|
взаимное расположение и тип симметрии при нагружении. Тогда компоненты
|
||||||
|
тензора напряжений $\sigma_{ij,j} ({\bf r})$ удовлетворяют уравнениям равновесия
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{equation}
|
||||||
|
\sigma_{ij,j} ({\bf r}) = 0,\label{eq:Eqvilibrium}
|
||||||
|
\end{equation}
|
||||||
|
|
||||||
|
\noindent а компоненты тензора малых деформаций $\varepsilon_{ij}$ связаны
|
||||||
|
с компонентами вектора перемещений $u_{i}$ геометрическими соотношениями Коши
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{equation}
|
||||||
|
\varepsilon_{ij} ({\bf r}) = \frac{1}{2}\left[u_{i,j} ({\bf
|
||||||
|
r}) + u_{j, i}({\bf r}) \right].
|
||||||
|
\label{eq:Koshi}
|
||||||
|
\end{equation}
|
||||||
|
|
||||||
|
Введем для описания геометрии слоя тканого композита единичную
|
||||||
|
кусочно-однородную индикаторную функцию $\lambda({\bf r})$ радиус-вектора
|
||||||
|
${\bf r}$, которая принимает значение $1$, если точка принадлежит нити основы
|
||||||
|
или утка, и $0$, если матрице. Тогда определяющие соотношения могут быть
|
||||||
|
записаны следующим образом:
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{equation}
|
||||||
|
\sigma_{ij} ({\bf r}) = \left\{ C_{ijkl}^{f}\lambda({\bf r}) +
|
||||||
|
C_{ijkl}^{m} \left[ 1-\lambda({\bf r}) \right ] \right\}
|
||||||
|
\varepsilon_{kl}({\bf r}),
|
||||||
|
\label{eq:Guck}
|
||||||
|
\end{equation}
|
||||||
|
|
||||||
|
\noindent где верхними индексами $f$ и $m$ отмечены материальные
|
||||||
|
коэффициенты, относящиеся к волокнам и матрице соответственно.
|
||||||
|
|
||||||
|
Краевая задача \eqref{eq:Eqvilibrium}--\eqref{eq:Guck} должна
|
||||||
|
быть дополнена граничными условиями
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{equation}
|
||||||
|
\begin{array}{c}
|
||||||
|
u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_2} = u_1^0, \quad u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_1} = u_3^0, \\
|
||||||
|
u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = u_2
|
||||||
|
{\bf (r)}|_{\Gamma_5} = u_2 {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0, \\
|
||||||
|
\sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} =
|
||||||
|
\sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = \sigma_{23} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = 0, \\
|
||||||
|
\sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} =
|
||||||
|
\sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0,
|
||||||
|
\end{array}
|
||||||
|
\label{eq:b_cond}
|
||||||
|
\end{equation}
|
||||||
|
|
||||||
|
\noindent обеспечивающими заданное макрооднородное равнокомпонентное
|
||||||
|
деформирование в плоскости слоя и условиями идеального сопряжения
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{equation}
|
||||||
|
\left[\sigma_{ij} {\bf (r)} n_{j} \right] |_{\Gamma_7^{+}} =
|
||||||
|
\left[\sigma_{ij} {\bf (r)} n_{j} \right] |_{\Gamma_7^{-}}, \quad
|
||||||
|
\left[u_i {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_7^{+}} = \left[u_i
|
||||||
|
{\bf(r)}\right]|_{\Gamma_7^{-}}
|
||||||
|
\label{eq:b_cond_ideal}
|
||||||
|
\end{equation}
|
||||||
|
|
||||||
|
\noindent на границах раздела фаз $\Gamma_7$ (рис.~\ref{fig:c2:b_cond}).
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{figure}[!ht]
|
||||||
|
\centering
|
||||||
|
\includegraphics[width=12cm]{geometry/v1/bc}
|
||||||
|
\caption{Граничные условия краевой задачи теории упругости}
|
||||||
|
\label{fig:c2:b_cond}
|
||||||
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
|
Полости, вызванные наличием локальных дефектов и незаполненные матрицей имеют
|
||||||
|
внутреннюю поверхность $\Gamma_8$, на которой отсутствуют ограничения на
|
||||||
|
перемещения, сама поверхность свободна от напряжений:
|
||||||
|
|
||||||
|
\begin{equation}
|
||||||
|
\sigma_{ij} {\bf (r)} n_{j} |_{\Gamma_8} = 0.
|
||||||
|
\label{eq:b_cond_free}
|
||||||
|
\end{equation}
|
||||||
|
|
||||||
|
а ее точки не имеют ограничений на перемещения. В случае насыщения внутренней
|
||||||
|
поры соответствующие объемы материала обладают свойствами матрицы.
|
||||||
|
|
||||||
\section*{Выводы к первой главе}
|
\section*{Выводы к первой главе}
|
||||||
\addcontentsline{toc}{section}{Выводы к первой главе}
|
\addcontentsline{toc}{section}{Выводы к первой главе}
|
||||||
|
|||||||
180
c2.tex
180
c2.tex
@@ -6,186 +6,6 @@
|
|||||||
\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}
|
|
||||||
\label{c1:geometry}
|
|
||||||
|
|
||||||
Будем моделировать слой тканого композита с армирующим каркасом полотняного
|
|
||||||
переплетения образованного волокнами круглого поперечного сечения
|
|
||||||
постоянного диаметра $D$, толщина которого которого составляет $2,5 D$.
|
|
||||||
Будем считать, что искривление нитей основы и утка ткани задается
|
|
||||||
дугой окружности $a$ с центральным углом $\alpha = \pi \mathord{\left/
|
|
||||||
{\vphantom {\pi 4}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} 4 $ и прямой $b$
|
|
||||||
(рис.~\ref{fig:c2:geometry}) \cite{bib:imankulova}. В силу малости деформаций
|
|
||||||
будем считать углы $\alpha$ неизменными при нагружении слоя.
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}
|
|
||||||
\centering
|
|
||||||
\includegraphics[width=17cm]{geom}
|
|
||||||
\caption{Геометрия изгиба волокна}
|
|
||||||
\label{fig:c2:geometry}
|
|
||||||
\end{figure}
|
|
||||||
|
|
||||||
Построение геометрической модели слоя тканого композита будем проводить с
|
|
||||||
помощью платформы для численного моделирования SALOME, которая представляет
|
|
||||||
собой набор пре- и постпроцессинга. Первоначально задуманная как
|
|
||||||
программное обеспечение CAD-CAE, SALOME реализует возможности
|
|
||||||
параллельных вычислений, объединяет модули, применяемые в различных
|
|
||||||
приложениях численного моделирования и САПР. Так, например, платформа
|
|
||||||
SALOME используется как база для проекта NURESIM (European Platform for
|
|
||||||
NUclear REactor SIMulations), предназначенного для полномасштабного
|
|
||||||
моделирования реакторов \cite{bib:salome}.
|
|
||||||
|
|
||||||
С помощью операции экструзии вдоль кривой, показанной на
|
|
||||||
рис.~\ref{fig:c2:geometry}, формируется сегмент волокна, из которого, в свою
|
|
||||||
очередь, с помощью операций трансляции и зеркалирования формируется фрагмент
|
|
||||||
ткани (рис.~\ref{fig:c2:regular}~а). Матрица моделируется с помощью операции
|
|
||||||
вычитания из твердотельного прямоугольного параллелепипеда фрагмента ткани,
|
|
||||||
после чего матрица и фрагмент ткани совмещаются для получения твердотельной
|
|
||||||
модели тканого композита с поликристаллической матрицей
|
|
||||||
(рис.~\ref{fig:c2:regular}~б) \cite{bib:salome:geom,
|
|
||||||
bib:salome:additional_geom, bib:laduga:geom}.
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[ht]
|
|
||||||
\centering
|
|
||||||
\includegraphics[width=17cm]{geometry/v1/regular_all}
|
|
||||||
\caption{Фрагмент слоя тканого композита с идеальной периодической структурой:
|
|
||||||
а)~только волокна, б)~волокна, окруженные матрицей}
|
|
||||||
\label{fig:c2:regular}
|
|
||||||
\end{figure}
|
|
||||||
|
|
||||||
Коэффициенты армирования моделируемого слоя тканого композита с
|
|
||||||
поликристаллической матрицей --- $\alpha_{1} = \alpha_{3} = 0{,}14$. Здесь и
|
|
||||||
далее оси $x_1$ и $x_3$ ортогональной декартовой системы координат принадлежат
|
|
||||||
плоскости слоя.
|
|
||||||
|
|
||||||
Будем рассматривать дефекты, типичные для тканых композитов с
|
|
||||||
поликристаллической матрицей: пропуск нити основы
|
|
||||||
(рис.~\ref{fig:c2:fiber_skip}), разрыв волокна основы
|
|
||||||
(рис.~\ref{fig:c2:one_fiber_break}), разрыв волокон основы и утка
|
|
||||||
(рис.~\ref{fig:c2:two_fibers_break}), а также внутреннюю технологическую пору
|
|
||||||
(рис.~\ref{fig:c2:pore}).
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[ht]
|
|
||||||
\centering
|
|
||||||
\includegraphics[width=17cm]{geometry/v1/d1d2}
|
|
||||||
\caption{Фрагмент тканого композита с пропуском нити без дополнительной
|
|
||||||
пропитки (а) и с пропиткой (б)}
|
|
||||||
\label{fig:c2:fiber_skip}
|
|
||||||
\end{figure}
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[ht!]
|
|
||||||
\centering
|
|
||||||
\includegraphics[width=17cm]{geometry/v1/d3d6}
|
|
||||||
\caption{Фрагмент тканого композита с разрывом волокна основы без
|
|
||||||
дополнительной пропитки (а) и с пропиткой (б)}
|
|
||||||
\label{fig:c2:one_fiber_break}
|
|
||||||
\end{figure}
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[ht!]
|
|
||||||
\centering
|
|
||||||
\includegraphics[width=17cm]{geometry/v1/d4d7}
|
|
||||||
\caption{Фрагмент тканого композита с разрывом волокон основы и утка без
|
|
||||||
дополнительной пропитки (а) и с пропиткой (б)}
|
|
||||||
\label{fig:c2:two_fibers_break}
|
|
||||||
\end{figure}
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[ht!]
|
|
||||||
\centering
|
|
||||||
\includegraphics[width=10cm]{geometry/v1/d5}
|
|
||||||
\caption{Фрагмент тканого композита с внутренней технологической порой}
|
|
||||||
\label{fig:c2:pore}
|
|
||||||
\end{figure}
|
|
||||||
|
|
||||||
Полости, образующиеся в результате разрывов нити основы, нитей основы или утка
|
|
||||||
или вызванные наличием внутренней технологической поры имеют характерные
|
|
||||||
размеры, соизмеримые с характерными размерами неоднородностей, не изменяют
|
|
||||||
значительно интегральные коэффициенты армирования композита. Полость,
|
|
||||||
образующаяся при пропуске волокна основы уменьшает коэффициент армирования
|
|
||||||
вдоль основы до $0{,}13$. При дополнительном уплотнении с последующей
|
|
||||||
карбонизацией или доосаждением матрицы из газовой фазы эти полости могут быть
|
|
||||||
заполнены материалом матрицы либо оставаться незаполненными.
|
|
||||||
|
|
||||||
\subsection{Постановка краевой задачи теории упругости}
|
|
||||||
|
|
||||||
Будем предполагать, для простоты, что волокна и матрица слоя модельного
|
|
||||||
тканого композита изотропные, линейно упругие, не изменяющие геометрию,
|
|
||||||
взаимное расположение и тип симметрии при нагружении. Тогда компоненты
|
|
||||||
тензора напряжений $\sigma_{ij,j} ({\bf r})$ удовлетворяют уравнениям равновесия
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{equation}
|
|
||||||
\sigma_{ij,j} ({\bf r}) = 0,\label{eq:Eqvilibrium}
|
|
||||||
\end{equation}
|
|
||||||
|
|
||||||
\noindent а компоненты тензора малых деформаций $\varepsilon_{ij}$ связаны
|
|
||||||
с компонентами вектора перемещений $u_{i}$ геометрическими соотношениями Коши
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{equation}
|
|
||||||
\varepsilon_{ij} ({\bf r}) = \frac{1}{2}\left[u_{i,j} ({\bf
|
|
||||||
r}) + u_{j, i}({\bf r}) \right].
|
|
||||||
\label{eq:Koshi}
|
|
||||||
\end{equation}
|
|
||||||
|
|
||||||
Введем для описания геометрии слоя тканого композита единичную
|
|
||||||
кусочно-однородную индикаторную функцию $\lambda({\bf r})$ радиус-вектора
|
|
||||||
${\bf r}$, которая принимает значение $1$, если точка принадлежит нити основы
|
|
||||||
или утка, и $0$, если матрице. Тогда определяющие соотношения могут быть
|
|
||||||
записаны следующим образом:
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{equation}
|
|
||||||
\sigma_{ij} ({\bf r}) = \left\{ C_{ijkl}^{f}\lambda({\bf r}) +
|
|
||||||
C_{ijkl}^{m} \left[ 1-\lambda({\bf r}) \right ] \right\}
|
|
||||||
\varepsilon_{kl}({\bf r}),
|
|
||||||
\label{eq:Guck}
|
|
||||||
\end{equation}
|
|
||||||
|
|
||||||
\noindent где верхними индексами $f$ и $m$ отмечены материальные
|
|
||||||
коэффициенты, относящиеся к волокнам и матрице соответственно.
|
|
||||||
|
|
||||||
Краевая задача \eqref{eq:Eqvilibrium}--\eqref{eq:Guck} должна
|
|
||||||
быть дополнена граничными условиями
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{equation}
|
|
||||||
\begin{array}{c}
|
|
||||||
u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_2} = u_1^0, \quad u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_1} = u_3^0, \\
|
|
||||||
u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = u_2
|
|
||||||
{\bf (r)}|_{\Gamma_5} = u_2 {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0, \\
|
|
||||||
\sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} =
|
|
||||||
\sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = \sigma_{23} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = 0, \\
|
|
||||||
\sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} =
|
|
||||||
\sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0,
|
|
||||||
\end{array}
|
|
||||||
\label{eq:b_cond}
|
|
||||||
\end{equation}
|
|
||||||
|
|
||||||
\noindent обеспечивающими заданное макрооднородное равнокомпонентное
|
|
||||||
деформирование в плоскости слоя и условиями идеального сопряжения
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{equation}
|
|
||||||
\left[\sigma_{ij} {\bf (r)} n_{j} \right] |_{\Gamma_7^{+}} =
|
|
||||||
\left[\sigma_{ij} {\bf (r)} n_{j} \right] |_{\Gamma_7^{-}}, \quad
|
|
||||||
\left[u_i {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_7^{+}} = \left[u_i
|
|
||||||
{\bf(r)}\right]|_{\Gamma_7^{-}}
|
|
||||||
\label{eq:b_cond_ideal}
|
|
||||||
\end{equation}
|
|
||||||
|
|
||||||
\noindent на границах раздела фаз $\Gamma_7$ (рис.~\ref{fig:c2:b_cond}).
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[!ht]
|
|
||||||
\centering
|
|
||||||
\includegraphics[width=12cm]{geometry/v1/bc}
|
|
||||||
\caption{Граничные условия краевой задачи теории упругости}
|
|
||||||
\label{fig:c2:b_cond}
|
|
||||||
\end{figure}
|
|
||||||
|
|
||||||
Полости, вызванные наличием локальных дефектов и незаполненные матрицей имеют
|
|
||||||
внутреннюю поверхность $\Gamma_8$, на которой отсутствуют ограничения на
|
|
||||||
перемещения, а сама поверхность свободна от напряжений:
|
|
||||||
|
|
||||||
\begin{equation}
|
|
||||||
\sigma_{ij} {\bf (r)} n_{j} |_{\Gamma_8} = 0.
|
|
||||||
\label{eq:b_cond_free}
|
|
||||||
\end{equation}
|
|
||||||
|
|
||||||
\section{Модели тканого композита с поликристаллической матрицей с периодическим
|
\section{Модели тканого композита с поликристаллической матрицей с периодическим
|
||||||
и квазипериодическим расположением волокон}
|
и квазипериодическим расположением волокон}
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
20
c3.tex
20
c3.tex
@@ -1,5 +1,5 @@
|
|||||||
\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 поликристаллической матрицей с учётом трения между волокнами}
|
||||||
|
|
||||||
В главе\inthirdtext
|
В главе\inthirdtext
|
||||||
|
|
||||||
@@ -22,7 +22,7 @@
|
|||||||
разделе~\ref{c1:geometry}, за исключением того что расстояние между волокнами 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,
|
точках максимальных кривизн равно нулю (рис.~\ref{fig:c3:fibers}), а в матрице,
|
||||||
вблизи максимальных кривизн волокон всегда присутствуют внутренние
|
вблизи максимальных кривизн волокон всегда присутствуют внутренние
|
||||||
технологические поры из-за невозможности заполнить это простаранство материалом
|
технологические поры из-за невозможности заполнить это пространство материалом
|
||||||
матрицы (рис.~\ref{fig:c3:matrix}).
|
матрицы (рис.~\ref{fig:c3:matrix}).
|
||||||
|
|
||||||
\begin{figure}[ht]
|
\begin{figure}[ht]
|
||||||
@@ -40,7 +40,7 @@
|
|||||||
\end{figure}
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
В качестве дефектов, вызывающих концентрации напряжений будем рассматривать
|
В качестве дефектов, вызывающих концентрации напряжений будем рассматривать
|
||||||
типичные дефекты, возникающие вследствии очень плотного расположения волокон
|
типичные дефекты, возникающие вследствие очень плотного расположения волокон
|
||||||
--- разрыв волокна основы (рис.~\ref{fig:c3:d1d3}~а) и разрывы волокон основы и
|
--- 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
|
утка (рис.~\ref{fig:c3:d2d4}~а). Кроме того рассмотрим случаи когда пора в
|
||||||
матрице, образованная дефектом заполняется материалом матрицы в ходе
|
матрице, образованная дефектом заполняется материалом матрицы в ходе
|
||||||
@@ -122,7 +122,7 @@
|
|||||||
\subsection{Численное решение краевой задачи упругости}
|
\subsection{Численное решение краевой задачи упругости}
|
||||||
|
|
||||||
Для численного решения задачи равнокомпонетного растяжения тканого композита с
|
Для численного решения задачи равнокомпонетного растяжения тканого композита с
|
||||||
искривленными волокнами и поликристаллическкой матрицей в плоскости слоя
|
искривленными волокнами и поликристаллической матрицей в плоскости слоя
|
||||||
необходимо задать свойства материала. Модуль Юнга $E_f
|
необходимо задать свойства материала. Модуль Юнга $E_f
|
||||||
= 280$~ГПа и коэффициент Пуассона $\nu_f = 0,20$ волокон зададим
|
= 280$~ГПа и коэффициент Пуассона $\nu_f = 0,20$ волокон зададим
|
||||||
в соответствии с данными работы \cite{bib:tarnapolsky}, а упругие модули
|
в соответствии с данными работы \cite{bib:tarnapolsky}, а упругие модули
|
||||||
@@ -136,7 +136,7 @@
|
|||||||
(рис.~\ref{fig:c3:mesh:matrix}), а волокно --- 20-узловыми гексаэдральными
|
(рис.~\ref{fig:c3:mesh:matrix}), а волокно --- 20-узловыми гексаэдральными
|
||||||
элементами (рис.~\ref{fig:c3:mesh:fibers}). Степень дискретизации
|
элементами (рис.~\ref{fig:c3:mesh:fibers}). Степень дискретизации
|
||||||
конечно-элементной сетки будем выбирать таким образом, чтобы дальнейшее
|
конечно-элементной сетки будем выбирать таким образом, чтобы дальнейшее
|
||||||
ументшение характерных размеров элементов ни качественно ни количественно не
|
уменьшение характерных размеров элементов ни качественно ни количественно не
|
||||||
влияло на значения структурных перемещений, деформаций и напряжений в слое
|
влияло на значения структурных перемещений, деформаций и напряжений в слое
|
||||||
тканого композита. Параметры сеток, удовлетворяющих этим условиям показаны в
|
тканого композита. Параметры сеток, удовлетворяющих этим условиям показаны в
|
||||||
таблице~\ref{tab:c3:discr}.
|
таблице~\ref{tab:c3:discr}.
|
||||||
@@ -267,7 +267,7 @@
|
|||||||
\end{figure}
|
\end{figure}
|
||||||
|
|
||||||
\subsection{Коэффициенты концентрации напряжений в слое тканого композита с
|
\subsection{Коэффициенты концентрации напряжений в слое тканого композита с
|
||||||
соприкасащимися волокнами при чистом сдвиге}
|
соприкасающимися волокнами при чистом сдвиге}
|
||||||
|
|
||||||
Решим задачу \ref{eq:Eqvilibrium}~--~\ref{eq:Guck} с граничными условиями
|
Решим задачу \ref{eq:Eqvilibrium}~--~\ref{eq:Guck} с граничными условиями
|
||||||
\ref{eq:b_cond_ideal}~--~\ref{eq:b_cond:s2},
|
\ref{eq:b_cond_ideal}~--~\ref{eq:b_cond:s2},
|
||||||
@@ -358,7 +358,7 @@ $\sigma_{13}$ и нормальная составляющая $\sigma_{33}$ т
|
|||||||
интенсивностей напряжений до $2{,}6$ (рис.~\ref{fig:c3:k_d2d4_s2}~б).
|
интенсивностей напряжений до $2{,}6$ (рис.~\ref{fig:c3:k_d2d4_s2}~б).
|
||||||
|
|
||||||
\subsection{Коэффициенты концентрации напряжений в слое тканого композита с
|
\subsection{Коэффициенты концентрации напряжений в слое тканого композита с
|
||||||
соприкасащимися волокнами при одноосном растяжении}
|
соприкасающимися волокнами при одноосном растяжении}
|
||||||
|
|
||||||
Решим задачу \ref{eq:Eqvilibrium}~--~\ref{eq:Guck} с граничными условиями
|
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},
|
\ref{eq:b_cond_ideal}, \ref{eq:b_cond_free} и \ref{eq:b_cond:s3},
|
||||||
@@ -371,7 +371,7 @@ $\sigma_{13}$ и нормальная составляющая $\sigma_{33}$ т
|
|||||||
показанные на рис.~\ref{fig:c3:vmis_v2_s3}, строго периодичны, что говорит о
|
показанные на рис.~\ref{fig:c3:vmis_v2_s3}, строго периодичны, что говорит о
|
||||||
корректности полученного решения.
|
корректности полученного решения.
|
||||||
|
|
||||||
В таблице \ref{tab:c3:max_k_s3} показаны макисмальные безразмерные коэффициенты
|
В таблице \ref{tab:c3:max_k_s3} показаны максимальные безразмерные коэффициенты
|
||||||
концентрации напряжений, вызванные наличием разрыва волокна основы и разрывов
|
концентрации напряжений, вызванные наличием разрыва волокна основы и разрывов
|
||||||
волокон основы и утка в слое тканого композита с поликристаллической матрицей
|
волокон основы и утка в слое тканого композита с поликристаллической матрицей
|
||||||
при одноосном растяжении. Максимальный вклад в коэффициенты концентраций вносит
|
при одноосном растяжении. Максимальный вклад в коэффициенты концентраций вносит
|
||||||
@@ -440,7 +440,7 @@ $\sigma_{13}$ и нормальная составляющая $\sigma_{33}$ т
|
|||||||
|
|
||||||
Максимальных значений коэффициенты концентрации достигают в местах наибольшей
|
Максимальных значений коэффициенты концентрации достигают в местах наибольшей
|
||||||
кривизны волокон. Для материала с локальным разрывом волокна основы значения
|
кривизны волокон. Для материала с локальным разрывом волокна основы значения
|
||||||
коэффициентов концентрации интенсивностей напяжений достигают $2{,}3$, а при
|
коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений достигают $2{,}3$, а при
|
||||||
одновременном разрыве волокон основы и утка --- $2{,}5$, причем заполнение
|
одновременном разрыве волокон основы и утка --- $2{,}5$, причем заполнение
|
||||||
поры, образовавшейся вследствие наличия локального дефекта, материалом
|
поры, образовавшейся вследствие наличия локального дефекта, материалом
|
||||||
поликристаллической матрицы, путем дополнительной пропитки конструкции или
|
поликристаллической матрицы, путем дополнительной пропитки конструкции или
|
||||||
@@ -453,7 +453,7 @@ $\sigma_{13}$ и нормальная составляющая $\sigma_{33}$ т
|
|||||||
|
|
||||||
\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
|
||||||
разрыв волокна основы и одновременный разрыв волокон основы и утка с учетом
|
разрыв волокна основы и одновременный разрыв волокон основы и утка с учетом
|
||||||
контакта с трением между волокнами.
|
контакта с трением между волокнами.
|
||||||
|
|||||||
Reference in New Issue
Block a user