Chapter 2 was refactored

This commit is contained in:
2014-03-30 14:03:25 +06:00
parent f4c3276677
commit baeefbef83
5 changed files with 90 additions and 110 deletions

102
c2.tex
View File

@@ -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}