Chapter 2 was refactored
This commit is contained in:
102
c2.tex
102
c2.tex
@@ -3,13 +3,7 @@
|
||||
|
||||
В главе\insecondtext
|
||||
|
||||
\section{Математическая модель упруго-хрупкого поведения тканого композита с
|
||||
поликристаллической матрицей}
|
||||
|
||||
\section{Модели тканого композита с поликристаллической матрицей с периодическим
|
||||
и квазипериодическим расположением волокон}
|
||||
|
||||
\subsection{Численное решение краевой задачи упругости методом конечных
|
||||
\section{Численное решение краевой задачи упругости методом конечных
|
||||
элементов}
|
||||
|
||||
Краевая задача \eqref{eq:Eqvilibrium} -- \eqref{eq:Guck} с граничными условиями
|
||||
@@ -54,27 +48,49 @@
|
||||
\label{fig:mesh:fibers}
|
||||
\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.
|
||||
Для сопряжения конечно-элементных сеток армирующего каркаса и матрицы на этапе
|
||||
дискретизации выделялись <<главная>> и <<подчиненная>> поверхности. На этапе
|
||||
расчета узловые точки <<подчиненной>> поверхности (например, принадлежащие
|
||||
матрице) проецировались на те ближайшие конечные элементы, грани которых
|
||||
расположены на <<главной>> поверхности, и считались принадлежащими этим
|
||||
элементам. Перемещения точек <подчиненной>> поверхности заменялись перемещениями
|
||||
их проекций на элемент <<главной>> поверхности \cite{bib:code-aster:contact}.
|
||||
|
||||
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.
|
||||
Модуль Юнга $E_f = 280$~ГПа и коэффициент Пуассона $\nu_f = 0{,}20$
|
||||
волокон соответствовали данным работы \cite{bib:tarnapolsky}.
|
||||
Упругие модули поликристаллической матрицы были выбраны следующими: $E_m
|
||||
= 0{,}28$~ГПа и коэффициент Пуассона $\nu_m = 0,40$.
|
||||
|
||||
\section{Тестирование математической модели тканого композита с искривленными
|
||||
волокнами}
|
||||
|
||||
Для проверки корректности построения математической модели решалась задача по
|
||||
определению напряженно-деформированного состояния при двухосном
|
||||
равнокомпонентном деформировании слоя тканого композита с искривленными
|
||||
волокнами для сеток с разным количеством конечных элементов и проводилось
|
||||
сравнение значений интенсивностей напряжений $\sigma_I$ в точке, находящейся
|
||||
в геометрическом центре слоя тканого композита с бездефектной идеальной
|
||||
периодической структурой. Такие же задачи решались для модели слоя тканого
|
||||
композита с дефектом в виде туннельной поры, для случаев когда полость,
|
||||
возникающая в следствие дефекта доуплотняется материалом связующего или
|
||||
остается незаполненной.
|
||||
|
||||
Зависимость интенсивностей напряжений в точке, находящейся в центре слоя
|
||||
тканного композита от количества конечных элементов показана в таблице
|
||||
\ref{tab:convergence}.
|
||||
|
||||
\begin{table}[ht!]
|
||||
\caption{Зависимость максимальных интенсивностей напряжений от количества
|
||||
\newline конечных элементов}
|
||||
\caption{Зависимость интенсивностей напряжений от количества конечных
|
||||
элементов}
|
||||
|
||||
\begin{tabular}{|c|c||c|c||c|c|}
|
||||
\hline
|
||||
\multicolumn{2}{|p{5cm}||}{Идеальная периодическая структура}&
|
||||
\multicolumn{2}{|p{5cm}||}{Тунельная пора}&
|
||||
\multicolumn{2}{|p{5cm}|}{Туннельная пора, доуплотненная матрицей} \\
|
||||
\multicolumn{2}{|p{5cm}||}{Туннельная пора}&
|
||||
\multicolumn{2}{|p{5cm}|}{Туннельная пора, доуплотненная материалом
|
||||
связующего} \\
|
||||
\hline
|
||||
$C$ & $\sigma_{max}$ & $C$ & $\sigma_{max}$ & $C$ & $\sigma_{max}$ \\
|
||||
$C$ & $\sigma_{I}$ & $C$ & $\sigma_{I}$ & $C$ & $\sigma_{I}$ \\
|
||||
\hline
|
||||
\hline
|
||||
218 207 & 33.6 & 213 381 & 38.0 & 194 196 & 37.9 \\
|
||||
@@ -89,6 +105,28 @@
|
||||
\label{tab:convergence}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
Из таблицы видно, что расхождение между интенсивностями напряжений в двух
|
||||
последних вычислительных экспериментах не превышает $1\%$, что может
|
||||
свидетельствовать о достаточной степени дискретизации модели.
|
||||
|
||||
Распределения интенсивностей напряжений в слое тканого композита с идеальной
|
||||
периодической структурой, полученные в ходе решения задачи показаны на
|
||||
рис.~\ref{fig:vmis_v1_s1}.
|
||||
|
||||
\begin{figure}[ht]
|
||||
\includegraphics[width=15cm]{vmis_v1_s1}
|
||||
\caption{Поля интенсивности напряжений в слое тканого композита с идеальной
|
||||
периодической структурой}
|
||||
\label{fig:vmis_v1_s1}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
Из рисунка видно, что распределение искомых полей в рассматриваемом случае
|
||||
удовлетворяют условиям симметрии и периодичности геометрической модели и
|
||||
приложенной внешней нагрузке, что говорит о корректно построенной
|
||||
геометрической модели и корректности полученного численного решения.
|
||||
Максимальных значений интенсивность напряжений достигает в местах наибольшей
|
||||
кривизны волокон.
|
||||
|
||||
Параметры конечно-элементной сетки, удовлетворяющие условиям неизменности
|
||||
качественных и количественных характеристик для моделей с различными видами
|
||||
дефектов, а также для модели с идеальной периодической структурой представлены
|
||||
@@ -121,28 +159,8 @@
|
||||
\label{tab:discr}
|
||||
\end{table}
|
||||
|
||||
Модуль Юнга $E_f = 280$~ГПа и коэффициент Пуассона $\nu_f = 0{,}20$
|
||||
волокон соответствовали данным работы \cite{bib:tarnapolsky}.
|
||||
Упругие модули поликристаллической матрицы были выбраны следующими: $E_m
|
||||
= 0{,}28$~ГПа и коэффициент Пуассона $\nu_m = 0,40$.
|
||||
|
||||
Распределения интенсивностей напряжений в слое тканого композита с идеальной
|
||||
периодической структурой, полученные в ходе решения задачи показаны на
|
||||
рис.~\ref{fig:vmis_v1_s1}.
|
||||
|
||||
\begin{figure}[ht]
|
||||
\includegraphics[width=15cm]{vmis_v1_s1}
|
||||
\caption{Поля интенсивности напряжений в слое тканого композита с идеальной
|
||||
периодической структурой}
|
||||
\label{fig:vmis_v1_s1}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
Из рисунка видно, что распределение искомых полей в рассматриваемом случае
|
||||
удовлетворяют условиям симметрии и периодичности геометрической модели и
|
||||
приложенной внешней нагрузке, что говорит о корректно построенной
|
||||
геометрической модели и корректности полученного численного решения.
|
||||
Максимальных значений интенсивность напряжений достигает в местах наибольшей
|
||||
кривизны волокон.
|
||||
\section{Модели тканого композита с поликристаллической матрицей с периодическим
|
||||
и квазипериодическим расположением волокон}
|
||||
|
||||
\subsection{Коэффициенты концентрации напряжений}
|
||||
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user