Subsections 2.1.1 and 2.1.2 is finished

This commit is contained in:
2012-09-02 18:27:46 +06:00
parent efe8f63c54
commit a979606198
54 changed files with 579 additions and 146 deletions

View File

@@ -77,4 +77,34 @@
title = {{[R5.03.50]} Discrete formulation of the contact-friction}, title = {{[R5.03.50]} Discrete formulation of the contact-friction},
author = {Mickael ABBAS}, author = {Mickael ABBAS},
year = {2012} year = {2012}
}
@ONLINE{bib:salome,
url = {http://salome-platform.org/user-section/salome-brochure},
title = {SALOME 6. The Open Source integration platform for numerical
simulations},
author = {Vincent Bergeaud and Vincent Lefebvre and \'{E}tinne Rossignon},
year = {2012}
}
@ONLINE{bib:salome:geom,
url = {http://docs.salome-platform.org/salome_6_5_0/gui/GEOM/index.html},
title = {SALOME Geometry User's Guide},
year = {2012}
}
@ONLINE{bib:salome:additional_geom,
url =
{http://docs.salome-platform.org/salome_6_5_0/gui/GEOM/SALOME_BOA_PA.pdf},
title = {General Fuse Algorithm, Partition Algorithm, Boolean Operations
Algorithm. Backgrounds.},
year = {2010}
}
@ONLINE{bib:laduga:geom,
url = {http://www.laduga.ru/salome/salome.shtml},
title = {Документация Salome Geometry},
author = {<<Ладуга>> Инженерные услуги},
year = {2012},
language = {russian}
} }

30
c1.tex
View File

@@ -102,19 +102,19 @@ $900\dots1500^\circ\mathrm{C}$. На этой стадии продолжают
В промышленности используют ткани, имеющие различные типы переплетения. В промышленности используют ткани, имеющие различные типы переплетения.
Наиболее простым и широко применяемым является полотняное переплетение Наиболее простым и широко применяемым является полотняное переплетение
(рис.~\ref{fig:schemas},~a), где каждая нить основы и утка проходит поочередно (рис.~\ref{fig:c1:schemas},~a), где каждая нить основы и утка проходит
сверху и снизу пересекающихся нитей. поочередно сверху и снизу пересекающихся нитей.
\begin{figure}[h] \begin{figure}[h]
\includegraphics[width=17cm]{all_structs} \includegraphics[width=17cm]{all_structs}
\caption{Схемы типов переплетения: а) полотняное, б) \caption{Схемы типов переплетения: а) полотняное, б)
сатиновое, в) саржевое $2\times2$} сатиновое, в) саржевое $2\times2$}
\label{fig:schemas} \label{fig:c1:schemas}
\end{figure} \end{figure}
Сатиновое переплетение (рис.~\ref{fig:schemas},~б) получают путем перекрытия Сатиновое переплетение (рис.~\ref{fig:c1:schemas},~б) получают путем перекрытия
одной нитью утка четырех нитей основы. При саржевом переплетении одной нитью утка четырех нитей основы. При саржевом переплетении
(рис.~\ref{fig:schemas},~в) нити основы и утка проходят поочередно сверху и (рис.~\ref{fig:c1:schemas},~в) нити основы и утка проходят поочередно сверху и
снизу двух и четырех пересекающих их нитей. снизу двух и четырех пересекающих их нитей.
Ткани подразделяют по ширине: $40\dots75$~см. --- узкие, $75\dots100$~см. --- Ткани подразделяют по ширине: $40\dots75$~см. --- узкие, $75\dots100$~см. ---
@@ -372,39 +372,39 @@ $6\dots100$~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. напралении армирующих нитей, пропуски нитей в направлении армирования (рис.
\ref{fig: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
от расчетного распределения плотности конечного материала, а так же нарушение от расчетного распределения плотности конечного материала, а так же нарушение
структуры армирующей ткани, возникающие на подготовительных операциях. Также, в структуры армирующей ткани, возникающие на подготовительных операциях. Также, в
следствие нарушения технологического процесса на этом этапе могут возникнуть следствие нарушения технологического процесса на этом этапе могут возникнуть
трещины и внутренние поры (рис. \ref{fig:pore}). трещины и внутренние поры (рис. \ref{fig:c1:pore}).
Разрывы волокон утка или основы (рис. \ref{fig:break}) могут возникать на каждом Разрывы волокон утка или основы (рис. \ref{fig:c1:break}) могут возникать на
из этапов: на этапе формирования ткани --- вследствии очень тесного размещения каждом из этапов: на этапе формирования ткани --- вследствии очень тесного
нитей, в процессе сшивки слоев ткани при формировании конструкции, на этапе размещения нитей, в процессе сшивки слоев ткани при формировании конструкции, на
формирования матрицы --- из-за внутренний напряжений, возникающих в материале во этапе формирования матрицы --- из-за внутренний напряжений, возникающих в
время его изготовления. материале во время его изготовления.
\begin{figure} \begin{figure}
\centering \centering
\includegraphics[width=12cm]{d3} \includegraphics[width=12cm]{d3}
\caption{Пропуск нити в направлении армирования} \caption{Пропуск нити в направлении армирования}
\label{fig:no_fiber} \label{fig:c1:no_fiber}
\end{figure} \end{figure}
\begin{figure} \begin{figure}
\centering \centering
\includegraphics[width=14cm]{d4} \includegraphics[width=14cm]{d4}
\caption{Внутренняя технологическая пора} \caption{Внутренняя технологическая пора}
\label{fig:pore} \label{fig:c1:pore}
\end{figure} \end{figure}
\begin{figure} \begin{figure}
\centering \centering
\includegraphics[width=17cm]{d1d2} \includegraphics[width=17cm]{d1d2}
\caption{Разрывы нитей утка (а) и нитей основы и утка (б)} \caption{Разрывы нитей утка (а) и нитей основы и утка (б)}
\label{fig:break} \label{fig:c1:break}
\end{figure} \end{figure}
Кроме того, на каждом из этапов в тканый композит могут попасть посторонние Кроме того, на каждом из этапов в тканый композит могут попасть посторонние

243
c2.tex
View File

@@ -4,27 +4,24 @@
\section{Математическая модель упруго-хрупкого поведения тканого композита с \section{Математическая модель упруго-хрупкого поведения тканого композита с
поликристаллической матрицей} поликристаллической матрицей}
Рассмотрим слой тканого композита с армирующим каркасом полотняного \subsection{Геометрическая модель слоя тканого композита}
Будем моделировать слой тканого композита с армирующим каркасом полотняного
переплетения образованного волокнами круглого поперечного сечения переплетения образованного волокнами круглого поперечного сечения
постоянного диаметра $D$, толщина которого которого составляет $2,5 D$. постоянного диаметра $D$, толщина которого которого составляет $2,5 D$.
Будем считать, что искривление нитей основы и утка ткани задается Будем считать, что искривление нитей основы и утка ткани задается
дугой окружности $a$ с центральным углом $\alpha = \pi \mathord{\left/ дугой окружности $a$ с центральным углом $\alpha = \pi \mathord{\left/
{\vphantom {\pi 4}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} 4 $ и прямой $b$ (рис. {\vphantom {\pi 4}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} 4 $ и прямой $b$
\ref{fig:geometry}) \cite{bib:imankulova}. (рис.~\ref{fig:c2:geometry}) \cite{bib:imankulova}. В силу малости деформаций
будем считать углы $\alpha$ неизменными при нагружении слоя.
\begin{figure} \begin{figure}
\centering
\includegraphics[width=17cm]{geom}
\caption{Геометрия изгиба волокна} \caption{Геометрия изгиба волокна}
\label{fig:geometry} \label{fig:c2:geometry}
\end{figure} \end{figure}
В процессе изготовления композита не удается исключить соприкосновения
нитей основы и утка. Поэтому будем предполагать, что искривленные
волокна, принадлежащие слою тканого композита с идеальной
периодической структурой, не всегда окружены гарантированным
слоем поликристаллической матрицы, в результате чего основа и уток
соприкасаются. Кроме того, в силу малости деформаций будем считать углы
$\alpha$ неизменными при нагружении слоя.
Построение геометрической модели слоя тканого композита будем проводить с Построение геометрической модели слоя тканого композита будем проводить с
помощью платформы для численного моделирования SALOME, которая представляет помощью платформы для численного моделирования SALOME, которая представляет
собой набор пре- и постпроцессинга. Первоначально задуманная как собой набор пре- и постпроцессинга. Первоначально задуманная как
@@ -33,67 +30,96 @@ $\alpha$ неизменными при нагружении слоя.
приложениях численного моделирования и САПР. Так, например, платформа приложениях численного моделирования и САПР. Так, например, платформа
SALOME используется как база для проекта NURESIM (European Platform for SALOME используется как база для проекта NURESIM (European Platform for
NUclear REactor SIMulations), предназначенного для полномасштабного NUclear REactor SIMulations), предназначенного для полномасштабного
моделирования реакторов. моделирования реакторов \cite{bib:salome}.
% На рис.~\ref{fig:defects}~а и б представлен фрагмент слоя тканого композита, С помощью операции экструзии вдоль кривой, показанной на
% армирующий каркас которого образован полотняным переплетением утка и основы рис.~\ref{fig:c2:geometry}, формируется сегмент волокна, из которого, в свою
% (с коэффициентами армирования $\alpha_{1} = \alpha_{3} = 0,14$ очередь, с помощью операций трансляции и зеркалирования формируется фрагмент
% соответственно). Здесь и далее оси $x_1$ и $x_3$ ортогональной декартовой ткани (рис.~\ref{fig:c2:regular}~а). Матрица моделируется с помощью операции
% системы координат принадлежат плоскости слоя. вычитания из твердотельного прямоугольного параллилепипеда фрагмента ткани,
% после чего матрица и фрагмент ткани совмещаются для получения твердотельной
% В рассматриваемом случае локальными концентраторами напряжений модели тканого композита с поликристаллической матрицей
% являются технологические поры, возникающие в областях, расположенных (рис.~\ref{fig:c2:regular}~б) \cite{bib:salome:geom,
% вблизи участков волокон с наибольшей кривизной (рис.~\ref{fig:pore}), и bib:salome:additional_geom, bib:laduga:geom}.
% дефекты, связанные со случайными разрывами нитей утка
% (рис.~\ref{fig:defects},~а) или основы и утка (рис.~\ref{fig:defects},~б) \begin{figure}[h]
% в процессе прошивки слоев. Обратим внимание на то, что локальные разрывы \centering
% нитей армирующего каркаса могут иметь место и в исходной ткани до \includegraphics[width=17cm]{geometry/v1/regular_all}
% прошивки. Образующаяся в результате полости имеют характерные \caption{Фрагмент слоя тканого композита с идеальной периодической структурой:
% размеры, соизмеримые с характерными размерами неоднородностей, не а)~только волокна, б)~волокна, окруженные матрицей}
% изменяют значительно интегральные коэффициенты армирования композита, \label{fig:c2:regular}
% могут оказаться заполненными материалом матрицы (при дополнительном уплотнении \end{figure}
% с последующей карбонизацией или доосаждением материала из газовой фазы) или
% оставаться незаполненными. Коэффициенты армирования моделируемого слоя тканого композита с
% поликристаллической матрицей --- $\alpha_{1} = \alpha_{3} = 0{,}14$. Здесь и
% \begin{figure} далее оси $x_1$ и $x_3$ ортогональной декартовой системы координат принадлежат
% \begin{minipage}[h]{0.47\linewidth} плоскости слоя.
% % \center{\includegraphics[width=1\linewidth]{img/d1}} \\ а)
% \end{minipage} Будем рассматривать дефекты, типичные для тканых композитов с
% \hfill поликристаллической матрицей: пропуск нити основы
% \begin{minipage}[h]{0.47\linewidth} (рис.~\ref{fig:c2:fiber_skip}), разрыв волокна основы
% % \center{\includegraphics[width=1\linewidth]{img/d2}} \\ б) (рис.~\ref{fig:c2:one_fiber_break}), разрыв волокон основы и утка
% \end{minipage} (рис.~\ref{fig:c2:two_fibers_break}), а также внутреннюю технологическую пору
% \caption{Локальные разрывы нитей слоя тканого композита} (рис.~\ref{fig:c2:pore}).
% \label{fig:defects}
% \end{figure} \begin{figure}[h]
% \centering
% \begin{figure} \includegraphics[width=17cm]{geometry/v1/d1d2}
% \centering \caption{Фрагмент тканого композита с пропуском нити без дополнительной
% % \includegraphics[width=0.77\linewidth]{img/pore} пропитки (а) и с пропиткой (б)}
% \caption{Внутренняя технологическая пора} \label{fig:c2:fiber_skip}
% \label{fig:pore} \end{figure}
% \end{figure}
\begin{figure}[h!]
\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 Будем предполагать, для простоты, что волокна и матрица слоя модельного
тканого композита изотропные, линейно упругие, не изменяющие геометрию, тканого композита изотропные, линейно упругие, не изменяющие геометрию,
взаимное расположение и тип симметрии при нагружении. Тогда компоненты взаимное расположение и тип симметрии при нагружении. Тогда компоненты
тензора напряжений тензора напряжений $\sigma_{ij,j} ({\bf r})$ удовлетворяют уравнениям равновесия
$\sigma_{ij,j} ({\bf r})$
удовлетворяют
уравнениям равновесия
\begin{equation} \begin{equation}
\sigma_{ij,j} ({\bf r}) = 0,\label{eq:kov:Eqvilibrium} \sigma_{ij,j} ({\bf r}) = 0,\label{eq:Eqvilibrium}
\end{equation} \end{equation}
\noindent а компоненты тензора малых деформаций $\varepsilon_{ij}$ связаны \noindent а компоненты тензора малых деформаций $\varepsilon_{ij}$ связаны
с компонентами вектора перемещений $u_{i}$ геометрическими соотношениями с компонентами вектора перемещений $u_{i}$ геометрическими соотношениями Коши
Коши
\begin{equation} \begin{equation}
\varepsilon_{ij} ({\bf r}) = \frac{1}{2}\left[u_{i,j} ({\bf \varepsilon_{ij} ({\bf r}) = \frac{1}{2}\left[u_{i,j} ({\bf
r}) + u_{j, i}({\bf r}) \right]. r}) + u_{j, i}({\bf r}) \right].
\label{eq:kov:Koshi} \label{eq:Koshi}
\end{equation} \end{equation}
Введем для описания геометрии слоя тканого композита единичную Введем для описания геометрии слоя тканого композита единичную
@@ -106,96 +132,55 @@ ${\bf r}$, которая принимает значение $1$, если то
\sigma_{ij} ({\bf r}) = \left\{ C_{ijkl}^{f}\lambda({\bf r}) + \sigma_{ij} ({\bf r}) = \left\{ C_{ijkl}^{f}\lambda({\bf r}) +
C_{ijkl}^{m} \left[ 1-\lambda({\bf r}) \right ] \right\} C_{ijkl}^{m} \left[ 1-\lambda({\bf r}) \right ] \right\}
\varepsilon_{kl}({\bf r}), \varepsilon_{kl}({\bf r}),
\label{eq:kov:Guck} \label{eq:Guck}
\end{equation} \end{equation}
\noindent где верхними индексами $f$ и $m$ отмечены материальные \noindent где верхними индексами $f$ и $m$ отмечены материальные
коэффициенты, относящиеся к волокнам и матрице соответственно. коэффициенты, относящиеся к волокнам и матрице соответственно.
Краевая задача \eqref{eq:kov:Eqvilibrium}--\eqref{eq:kov:Guck} должна Краевая задача \eqref{eq:Eqvilibrium}--\eqref{eq:Guck} должна
быть дополнена граничными условиями быть дополнена граничными условиями
\begin{equation} u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_2} = u_1^0, \quad u_3 {\bf \begin{equation}
(r)}|_{\Gamma_1} = \begin{array}{c}
u_3^0, \label{eq:kov:b_cond} 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} \end{equation}
$$ u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = u_2 \noindent обеспечивающими заданное макрооднородное равнокомпонентное
{\bf (r)}|_{\Gamma_5} = u_2 {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0, деформирование в плоскости слоя и условиями идеального сопряжения
$$
$$ \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} =
\sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = \sigma_{23} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} =
0,
$$
$$ \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} =
\sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} =
0,
$$
\noindent обеспечивающими заданное макрооднородное
равнокомпонентное деформирование в плоскости слоя и условиями
идеального сопряжения
\begin{equation} \begin{equation}
\left[\sigma_{ij} {\bf (r)} n_{j} \right] |_{\Gamma_7^{+}} = \left[\sigma_{ij} {\bf (r)} n_{j} \right] |_{\Gamma_7^{+}} =
\left[\sigma_{ij} {\bf (r)} n_{j} \right] |_{\Gamma_7^{-}}, \quad \left[\sigma_{ij} {\bf (r)} n_{j} \right] |_{\Gamma_7^{-}}, \quad
\left[u_i {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_7^{+}} = \left[u_i {\bf \left[u_i {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_7^{+}} = \left[u_i
(r)}\right]|_{\Gamma_7^{-}} \label{eq:kov:b_cond_ideal} {\bf(r)}\right]|_{\Gamma_7^{-}}
\label{eq:b_cond_ideal}
\end{equation} \end{equation}
\noindent на границах раздела фаз $\Gamma_7$ (рис.~\ref{fig:b_cond}). \noindent на границах раздела фаз $\Gamma_7$ (рис.~\ref{fig:c2:b_cond}).
\begin{figure}[!ht] \begin{figure}[!ht]
\centering \centering
% \includegraphics[width=0.53\linewidth]{img/gu} \includegraphics[width=12cm]{geometry/v1/bc}
\caption{Фрагмент тканого композита с искривленными волокнами} \caption{Граничные условия краевой задачи теории упругости}
\label{fig:b_cond} \label{fig:c2:b_cond}
\end{figure} \end{figure}
В случае, если в модельном материале не исключается возможность контакта Полости, вызванные наличием локальных дефектов и незаполенные матрицей имеют
нитей основы и утка, на соответствующих контактных поверхностях внутреннюю поверхность $\Gamma_8$, на которой отсутствуют ограничения на
$\Gamma_9$ (положение и геометрия которых считается заданными и неизменными перемещения, а сама поверхность свободна от напряжений:
в процессе нагружения слоя) будем считать справедливыми условия контакта
с кулоновским трением. На $\Gamma_9$ следует задать 2 условия:
\noindent если $\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)}
\right] |_{\Gamma_9^{+}} < \left[ {f | \sigma_{nn} {\bf (r)} |}
\right] |_{\Gamma_9^{-}}$, то
\begin{equation} \begin{equation}
\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} n_{n} \right] |_{\Gamma_9^{+}} = \sigma_{ij} {\bf (r)} n_{j} |_{\Gamma_8} = 0.
\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} n_{n} \right] |_{\Gamma_9^{-}}, \quad \label{eq:b_cond_free}
\left[u_n {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_9^{+}} = \left[u_n {\bf
(r)}\right]|_{\Gamma_9^{-}} ,
\label{eq:kov:b_cond_Colomb_1}
\end{equation}
\noindent а, если $\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} \right]
|_{\Gamma_9^{+}} \geq \left[ {f | \sigma_{nn} {\bf (r)} |} \right ]
|_{\Gamma_9^{-}}$, то
\begin{equation}
\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} \right] |_{\Gamma_9^{+}} \geq \left[
f | \sigma_{nn} {\bf (r)} | \right ] |_{\Gamma_9^{-}}, \quad
\left[u_n {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_9^{+}} = \left[u_n {\bf
(r)}\right]|_{\Gamma_9^{-}} , \label{eq:kov:b_cond_Colomb_2}
\end{equation}
\noindent где $f$ --- статический коэффициент трения, а индексы $n$ и $\tau$
--- определяют направление внешней нормали и касательной к
поверхности $\Gamma_9$.
Внутренние поры имеют место в слое композита в случае, если не
исключается соприкосновение волокон. Это герметичные полости, недоступные
для материала матрицы, 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:kov:b_cond_free}
\end{equation} \end{equation}
\section{Модели тканого композита с поликристаллической матрицей с периодическим \section{Модели тканого композита с поликристаллической матрицей с периодическим

43
c3.tex
View File

@@ -5,8 +5,47 @@
композита с поликристаллической матрицей при наличии контакта с трением между композита с поликристаллической матрицей при наличии контакта с трением между
волокнами} волокнами}
Краевая задача \eqref{eq:kov:Eqvilibrium}--\eqref{eq:kov:Guck} с В случае, если в модельном материале не исключается возможность контакта
граничными условиями \eqref{eq:kov:b_cond}---\eqref{eq:kov:b_cond_free} нитей основы и утка, на соответствующих контактных поверхностях
$\Gamma_9$ (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 $\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)}
\right] |_{\Gamma_9^{+}} < \left[ {f | \sigma_{nn} {\bf (r)} |}
\right] |_{\Gamma_9^{-}}$, то
\begin{equation}
\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} n_{n} \right] |_{\Gamma_9^{+}} =
\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} n_{n} \right] |_{\Gamma_9^{-}}, \quad
\left[u_n {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_9^{+}} = \left[u_n {\bf
(r)}\right]|_{\Gamma_9^{-}} ,
\label{eq:b_cond_Colomb_1}
\end{equation}
\noindent а, если $\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} \right]
|_{\Gamma_9^{+}} \geq \left[ {f | \sigma_{nn} {\bf (r)} |} \right ]
|_{\Gamma_9^{-}}$, то
\begin{equation}
\left[\sigma_{n\tau} {\bf (r)} \right] |_{\Gamma_9^{+}} \geq \left[
f | \sigma_{nn} {\bf (r)} | \right ] |_{\Gamma_9^{-}}, \quad
\left[u_n {\bf (r)}\right]|_{\Gamma_9^{+}} = \left[u_n {\bf
(r)}\right]|_{\Gamma_9^{-}} , \label{eq:b_cond_Colomb_2}
\end{equation}
\noindent где $f$ --- статический коэффициент трения, а индексы $n$ и $\tau$
--- определяют направление внешней нормали и касательной к
поверхности $\Gamma_9$.
Внутренние поры имеют место в слое композита в случае, если не
исключается соприкосновение волокон. Это герметичные полости, недоступные
для материала матрицы,
Краевая задача \eqref{eq:Eqvilibrium}--\eqref{eq:Guck} с
граничными условиями \eqref{eq:b_cond}---\eqref{eq:b_cond_free}
решается численно методом конечных элементов в некоммерческом пакете решается численно методом конечных элементов в некоммерческом пакете
Code-Aster, входящим в платформу SALOME--MECA. Этот пакет был разработан Code-Aster, входящим в платформу SALOME--MECA. Этот пакет был разработан
и сертифицирован специально для французской энергетической отрасли и и сертифицирован специально для французской энергетической отрасли и

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 266 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 246 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 272 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 269 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 254 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 249 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 266 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 266 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 246 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 272 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 269 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 257 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 248 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 266 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 257 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 235 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 263 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 260 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 284 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 280 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 283 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 238 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 241 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 246 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 239 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 224 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 224 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 225 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 220 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 217 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 217 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 220 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 212 KiB

BIN
fig/geom.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 135 KiB

379
fig/geom.svg Normal file
View File

@@ -0,0 +1,379 @@
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!-- Created with Inkscape (http://www.inkscape.org/) -->
<svg
xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/"
xmlns:cc="http://creativecommons.org/ns#"
xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:svg="http://www.w3.org/2000/svg"
xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"
xmlns:sodipodi="http://sodipodi.sourceforge.net/DTD/sodipodi-0.dtd"
xmlns:inkscape="http://www.inkscape.org/namespaces/inkscape"
width="3100"
height="950"
id="svg2"
version="1.1"
inkscape:version="0.48.3.1 r9886"
sodipodi:docname="geom.svg"
inkscape:export-filename="/home/denis/Documents/diser/disser_text/fig/geom.png"
inkscape:export-xdpi="90"
inkscape:export-ydpi="90">
<defs
id="defs4">
<marker
inkscape:stockid="Arrow2Lstart"
orient="auto"
refY="0"
refX="0"
id="Arrow2Lstart"
style="overflow:visible">
<path
id="path3863"
style="font-size:12px;fill-rule:evenodd;stroke-width:0.625;stroke-linejoin:round"
d="M 8.7185878,4.0337352 -2.2072895,0.01601326 8.7185884,-4.0017078 c -1.7454984,2.3720609 -1.7354408,5.6174519 -6e-7,8.035443 z"
transform="matrix(1.1,0,0,1.1,1.1,0)"
inkscape:connector-curvature="0" />
</marker>
<marker
inkscape:stockid="Arrow1Lend"
orient="auto"
refY="0"
refX="0"
id="Arrow1Lend"
style="overflow:visible">
<path
id="path3848"
d="M 0,0 5,-5 -12.5,0 5,5 0,0 z"
style="fill-rule:evenodd;stroke:#000000;stroke-width:1pt;marker-start:none"
transform="matrix(-0.8,0,0,-0.8,-10,0)"
inkscape:connector-curvature="0" />
</marker>
<marker
inkscape:stockid="Arrow1Lstart"
orient="auto"
refY="0"
refX="0"
id="Arrow1Lstart"
style="overflow:visible">
<path
id="path3845"
d="M 0,0 5,-5 -12.5,0 5,5 0,0 z"
style="fill-rule:evenodd;stroke:#000000;stroke-width:1pt;marker-start:none"
transform="matrix(0.8,0,0,0.8,10,0)"
inkscape:connector-curvature="0" />
</marker>
<filter
id="filter4539"
inkscape:label="Drop Shadow"
color-interpolation-filters="sRGB">
<feFlood
id="feFlood4541"
flood-opacity="0.5"
flood-color="rgb(0,0,0)"
result="flood" />
<feComposite
id="feComposite4543"
in2="SourceGraphic"
in="flood"
operator="in"
result="composite1" />
<feGaussianBlur
id="feGaussianBlur4545"
stdDeviation="5"
result="blur" />
<feOffset
id="feOffset4547"
dx="10"
dy="10"
result="offset" />
<feComposite
id="feComposite4549"
in2="offset"
in="SourceGraphic"
operator="over"
result="composite2" />
</filter>
</defs>
<sodipodi:namedview
id="base"
pagecolor="#ffffff"
bordercolor="#666666"
borderopacity="1.0"
inkscape:pageopacity="0.0"
inkscape:pageshadow="2"
inkscape:zoom="0.24748737"
inkscape:cx="1431.2106"
inkscape:cy="743.84756"
inkscape:document-units="px"
inkscape:current-layer="layer1"
showgrid="false"
inkscape:window-width="1600"
inkscape:window-height="839"
inkscape:window-x="-2"
inkscape:window-y="-3"
inkscape:window-maximized="1"
fit-margin-top="0"
fit-margin-left="0"
fit-margin-right="0"
fit-margin-bottom="0"
showguides="true"
inkscape:guide-bbox="true" />
<metadata
id="metadata7">
<rdf:RDF>
<cc:Work
rdf:about="">
<dc:format>image/svg+xml</dc:format>
<dc:type
rdf:resource="http://purl.org/dc/dcmitype/StillImage" />
<dc:title></dc:title>
</cc:Work>
</rdf:RDF>
</metadata>
<g
inkscape:label="Layer 1"
inkscape:groupmode="layer"
id="layer1"
transform="translate(1043.096,59.235626)">
<g
id="g4404"
style="filter:url(#filter4539)"
transform="translate(-258.59905,60.609152)">
<path
sodipodi:nodetypes="cc"
inkscape:connector-curvature="0"
id="path3070"
d="m 19.196429,-92.956288 0,500.139898"
style="fill:none;stroke:#000000;stroke-width:3.20000005;stroke-linecap:butt;stroke-linejoin:miter;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none;marker-start:url(#Arrow1Lstart);marker-end:none" />
<path
inkscape:connector-curvature="0"
id="path3072"
d="M 19.614433,798.97173 567.29485,242.85648"
style="opacity:0.57528962;fill:none;stroke:#000000;stroke-width:4.43599987;stroke-linecap:butt;stroke-linejoin:miter;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none;marker-start:none;marker-mid:none;marker-end:url(#Arrow1Lend)" />
<path
sodipodi:open="true"
transform="matrix(2.4054383,0,0,3.9441554,-596.09873,-352.57555)"
sodipodi:end="5.4977871"
sodipodi:start="4.712389"
d="m 255.56859,169.48885 c 51.17064,0 100.24546,13.72901 136.42856,38.16681"
sodipodi:ry="130.30968"
sodipodi:rx="192.93913"
sodipodi:cy="299.79852"
sodipodi:cx="255.56859"
id="path5206-4"
style="fill:none;stroke:#000000;stroke-width:0.15736836;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none"
sodipodi:type="arc" />
<g
transform="translate(135.05076,112.36693)"
id="g5999">
<text
xml:space="preserve"
style="font-size:40px;font-style:normal;font-variant:normal;font-weight:normal;font-stretch:normal;text-align:start;line-height:125%;letter-spacing:0px;word-spacing:0px;writing-mode:lr-tb;text-anchor:start;fill:#000000;fill-opacity:1;stroke:none;font-family:TeXGyreTermes;-inkscape-font-specification:TeXGyreTermes"
x="94.882553"
y="251.56142"
id="text5972"
sodipodi:linespacing="125%"><tspan
sodipodi:role="line"
id="tspan5974"
x="94.882553"
y="251.56142" /></text>
<text
xml:space="preserve"
style="font-size:24px;font-style:normal;font-variant:normal;font-weight:normal;font-stretch:normal;text-align:start;line-height:125%;letter-spacing:0px;word-spacing:0px;writing-mode:lr-tb;text-anchor:start;fill:#000000;fill-opacity:1;stroke:none;font-family:Sans;-inkscape-font-specification:Sans"
x="134.14545"
y="231.48091"
id="text5976"
sodipodi:linespacing="125%"><tspan
sodipodi:role="line"
id="tspan5978"
x="134.14545"
y="231.48091" /></text>
<text
sodipodi:linespacing="125%"
id="text3009"
y="215.22566"
x="44.164661"
style="font-size:144px;font-style:normal;font-weight:normal;line-height:125%;letter-spacing:0px;word-spacing:0px;fill:#000000;fill-opacity:1;stroke:none;font-family:Sans"
xml:space="preserve"><tspan
y="215.22566"
x="44.164661"
id="tspan3021"
sodipodi:role="line">α</tspan></text>
</g>
<path
style="fill:none;stroke:#000000;stroke-width:3.20000005;stroke-linecap:butt;stroke-linejoin:miter;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none;marker-start:none;marker-end:url(#Arrow1Lend)"
d="m 19.182198,799.26076 0,-392.05358 2258.195502,0"
id="path6011"
inkscape:connector-curvature="0"
sodipodi:nodetypes="ccc" />
<g
style="stroke-width:5.5;stroke-miterlimit:4;stroke-dasharray:none"
id="g3011">
<path
sodipodi:type="arc"
style="fill:none;stroke:#0000b0;stroke-width:1.12210214;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none"
id="path5206"
sodipodi:cx="255.56859"
sodipodi:cy="299.79852"
sodipodi:rx="192.93913"
sodipodi:ry="130.30968"
d="m 255.56859,169.48885 c 51.17064,0 100.24546,13.72901 136.42856,38.16681"
sodipodi:start="4.712389"
sodipodi:end="5.4977871"
transform="matrix(4.026505,0,0,5.966674,-1010.4975,-996.38735)"
sodipodi:open="true" />
<path
style="fill:none;stroke:#009400;stroke-width:5.5;stroke-linecap:butt;stroke-linejoin:miter;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none"
d="M 567.57081,242.42269 732.16254,407.18804"
id="path5208"
inkscape:connector-curvature="0" />
</g>
<text
sodipodi:linespacing="125%"
id="text6199"
y="404.14792"
x="21.785713"
style="font-size:40px;font-style:normal;font-weight:normal;line-height:125%;letter-spacing:0px;word-spacing:0px;fill:#000000;fill-opacity:1;stroke:none;font-family:Sans"
xml:space="preserve"><tspan
y="404.14792"
x="21.785713"
id="tspan6201"
sodipodi:role="line">0</tspan></text>
<text
sodipodi:linespacing="125%"
id="text6203"
y="-9.2719898"
x="35.035889"
style="font-size:40px;font-style:normal;font-variant:normal;font-weight:normal;font-stretch:normal;text-align:start;line-height:125%;letter-spacing:0px;word-spacing:0px;writing-mode:lr-tb;text-anchor:start;fill:#000000;fill-opacity:1;stroke:none;font-family:TeXGyreTermes;-inkscape-font-specification:TeXGyreTermes"
xml:space="preserve"><tspan
y="-9.2719898"
x="35.035889"
id="tspan6205"
sodipodi:role="line">Y</tspan></text>
<text
sodipodi:linespacing="125%"
id="text6207"
y="442.74725"
x="2183.5132"
style="font-size:40px;font-style:normal;font-variant:normal;font-weight:normal;font-stretch:normal;text-align:start;line-height:125%;letter-spacing:0px;word-spacing:0px;writing-mode:lr-tb;text-anchor:start;fill:#000000;fill-opacity:1;stroke:none;font-family:TeXGyreTermes;-inkscape-font-specification:TeXGyreTermes"
xml:space="preserve"><tspan
y="442.74725"
x="2183.5132"
id="tspan6209"
sodipodi:role="line">X</tspan></text>
<text
sodipodi:linespacing="125%"
id="text6230"
y="111.6479"
x="427.14285"
style="font-size:144px;font-style:normal;font-variant:normal;font-weight:normal;font-stretch:normal;text-align:start;line-height:125%;letter-spacing:0px;word-spacing:0px;writing-mode:lr-tb;text-anchor:start;fill:#000000;fill-opacity:1;stroke:none;font-family:TeXGyreTermes;-inkscape-font-specification:TeXGyreTermes"
xml:space="preserve"><tspan
y="111.6479"
x="427.14285"
id="tspan6232"
sodipodi:role="line">a</tspan></text>
<text
sodipodi:linespacing="125%"
id="text6234"
y="330.21933"
x="662.14288"
style="font-size:144px;font-style:normal;font-variant:normal;font-weight:normal;font-stretch:normal;text-align:start;line-height:125%;letter-spacing:0px;word-spacing:0px;writing-mode:lr-tb;text-anchor:start;fill:#000000;fill-opacity:1;stroke:none;font-family:TeXGyreTermes;-inkscape-font-specification:TeXGyreTermes"
xml:space="preserve"><tspan
y="330.21933"
x="662.14288"
id="tspan6236"
sodipodi:role="line">b</tspan></text>
<g
style="opacity:0.7"
transform="matrix(-1,0,0,-1,1464.2983,814.32114)"
id="g3015">
<path
sodipodi:open="true"
transform="matrix(4.026505,0,0,5.966674,-1010.4975,-996.38735)"
sodipodi:end="5.4977871"
sodipodi:start="4.712389"
d="m 255.56859,169.48885 c 51.17064,0 100.24546,13.72901 136.42856,38.16681"
sodipodi:ry="130.30968"
sodipodi:rx="192.93913"
sodipodi:cy="299.79852"
sodipodi:cx="255.56859"
id="path3017"
style="fill:none;stroke:#0000b0;stroke-width:0.48372805;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none"
sodipodi:type="arc" />
<path
inkscape:connector-curvature="0"
id="path3019"
d="M 567.57081,242.42269 732.16254,407.18804"
style="fill:none;stroke:#009400;stroke-width:3.29999995;stroke-linecap:butt;stroke-linejoin:miter;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none" />
</g>
<g
style="opacity:0.7"
id="g3993"
transform="matrix(1,0,0,-1,1427.1089,814.32114)">
<path
sodipodi:type="arc"
style="fill:none;stroke:#0000b0;stroke-width:0.48372805;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none"
id="path3995"
sodipodi:cx="255.56859"
sodipodi:cy="299.79852"
sodipodi:rx="192.93913"
sodipodi:ry="130.30968"
d="m 255.56859,169.48885 c 51.17064,0 100.24546,13.72901 136.42856,38.16681"
sodipodi:start="4.712389"
sodipodi:end="5.4977871"
transform="matrix(4.026505,0,0,5.966674,-1010.4975,-996.38735)"
sodipodi:open="true" />
<path
style="fill:none;stroke:#009400;stroke-width:3.29999995;stroke-linecap:butt;stroke-linejoin:miter;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none"
d="M 567.57081,242.42269 732.16254,407.18804"
id="path3997"
inkscape:connector-curvature="0" />
</g>
<path
sodipodi:nodetypes="cc"
style="opacity:0.57528962;fill:none;stroke:#000000;stroke-width:4.43599987;stroke-linecap:butt;stroke-linejoin:miter;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none;marker-start:url(#Arrow1Lstart);marker-mid:none;marker-end:url(#Arrow1Lend)"
d="M 1445.7393,791.29316 1444.134,415.17791"
id="path3999"
inkscape:connector-curvature="0" />
<text
xml:space="preserve"
style="font-size:144px;font-style:normal;font-variant:normal;font-weight:normal;font-stretch:normal;text-align:start;line-height:125%;letter-spacing:0px;word-spacing:0px;writing-mode:lr-tb;text-anchor:start;fill:#000000;fill-opacity:1;stroke:none;font-family:TeXGyreTermes;-inkscape-font-specification:TeXGyreTermes"
x="1362.1428"
y="638.79077"
id="text4373"
sodipodi:linespacing="125%"><tspan
sodipodi:role="line"
id="tspan4375"
x="1362.1428"
y="638.79077">c</tspan></text>
<g
style="opacity:0.7"
transform="matrix(-1,0,0,1,38.142036,-0.02232139)"
id="g4377">
<path
sodipodi:open="true"
transform="matrix(4.026505,0,0,5.966674,-1010.4975,-996.38735)"
sodipodi:end="5.4977871"
sodipodi:start="4.712389"
d="m 255.56859,169.48885 c 51.17064,0 100.24546,13.72901 136.42856,38.16681"
sodipodi:ry="130.30968"
sodipodi:rx="192.93913"
sodipodi:cy="299.79852"
sodipodi:cx="255.56859"
id="path4379"
style="fill:none;stroke:#0000b0;stroke-width:0.48372805;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none"
sodipodi:type="arc" />
<path
inkscape:connector-curvature="0"
id="path4381"
d="M 567.57081,242.42269 732.16254,407.18804"
style="fill:none;stroke:#009400;stroke-width:3.29999995;stroke-linecap:butt;stroke-linejoin:miter;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none" />
</g>
<path
inkscape:connector-curvature="0"
id="path4383"
d="m -739.48928,407.18848 757.142852,0"
style="fill:none;stroke:#000000;stroke-width:3.20000005;stroke-linecap:butt;stroke-linejoin:miter;stroke-miterlimit:4;stroke-opacity:1;stroke-dasharray:none" />
</g>
</g>
</svg>

After

Width:  |  Height:  |  Size: 16 KiB

BIN
fig/geometry/v1/bc.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 210 KiB

BIN
fig/geometry/v1/d1d2.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 350 KiB

BIN
fig/geometry/v1/d3d6.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 360 KiB

BIN
fig/geometry/v1/d4d7.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 358 KiB

BIN
fig/geometry/v1/d5.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 56 KiB

BIN
fig/geometry/v1/regular.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 101 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 353 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 194 KiB

BIN
fig/geometry/v2/d1.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 138 KiB

BIN
fig/geometry/v2/d2.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 139 KiB

BIN
fig/geometry/v2/d3.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 135 KiB

BIN
fig/geometry/v2/d4.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 133 KiB

BIN
fig/geometry/v2/matrix.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 274 KiB

BIN
fig/geometry/v2/regular.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 97 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 182 KiB