First section of first chapter was finished

bibliography.bib

@@ -70,4 +70,11 @@
   Pages    = {29--36},
   Year     = {2011},
   Language = {russian}
+}
+
+@ONLINE{bib:code-aster:contact,
+  url    = {http://www.code-aster.org/V2/doc/default/en/man_r/r5/r5.03.50.pdf},
+  title  = {{[R5.03.50]} Discrete formulation of the contact-friction},
+  author = {Mickael ABBAS},
+  year   = {2012}
 }

c1.tex

@@ -1,6 +1,16 @@
 \chapter{Зависимость деформационных и прочностных свойств тканых композитов с
 поликристаллической матрицей от наличия локальных концентраторов напряжений}
 
+В 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.
+
+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
 композиционных материалов, приводящие к появлению локальных концентраторов
 напряжений}
@@ -35,7 +45,7 @@ $900\dots1500^\circ\mathrm{C}$. На этой стадии продолжают
 средах нейтральных газов азота или аргона, которые предотвращают воздействие на
 целлюлозу кислорода из воздуха.
 
-При графитизации влокна подвергаются высокотемпературной обработке.
+При графитизации волокна подвергаются высокотемпературной обработке.
 Начальная температура графитизации определяется конечной температурой
 карбонизации, а конечная находится в пределах $2600\dots2800^\circ\mathrm{C}$.
 В процессе графитизации происходит насыщение волокон углеродом до содержания не
@@ -73,11 +83,11 @@ $900\dots1500^\circ\mathrm{C}$. На этой стадии продолжают
 волокон в основе и утке ткани.
 
 Ткань изготавливают на ткацком станке переплетением двух
-взаимно-перпендикулярных систем нитнй пряжи --- основных и уточных. Основные
+взаимно-перпендикулярных систем нитей пряжи --- основных и уточных. Основные
 нити располагаются по длине куска ткани, а уточные --- по его ширине, от кромки
 к кромке.
 
-Можно выделить следуюшие основные технические характеристики ткани:
+Можно выделить следующие основные технические характеристики ткани:
 
 \begin{itemize}
  \item волокнистый состав;
@@ -90,8 +100,8 @@ $900\dots1500^\circ\mathrm{C}$. На этой стадии продолжают
  \item разрывная нагрузка и растяжимость (удлинение) при разрыве.
 \end{itemize}
 
-В промышленности используют ткани, имеющие различные типы переплетеения.
+В промышленности используют ткани, имеющие различные типы переплетения.
-Наиболее простым и широко применяемым является полотняное перепелетение
+Наиболее простым и широко применяемым является полотняное переплетение
 (рис.~\ref{fig:schemas},~a), где каждая нить основы и утка проходит поочередно
 сверху и снизу пересекающихся нитей.
 
@@ -104,7 +114,7 @@ $900\dots1500^\circ\mathrm{C}$. На этой стадии продолжают
 
 Сатиновое переплетение (рис.~\ref{fig:schemas},~б) получают путем перекрытия
 одной нитью утка четырех нитей основы. При саржевом переплетении
-(рис.~\ref{fig:schemas},~в) нити очновы и утка проходят поочередно сверху и
+(рис.~\ref{fig:schemas},~в) нити основы и утка проходят поочередно сверху и
 снизу двух и четырех пересекающих их нитей.
 
 Ткани подразделяют по ширине: $40\dots75$~см. --- узкие, $75\dots100$~см. ---
@@ -156,7 +166,7 @@ $900\dots1500^\circ\mathrm{C}$. На этой стадии продолжают
  \item с использованием жидких углеводородов с большим выходом кокса (пеки,
 смолы);
  \item комбинированный, включающий в себя пропитку пористых каркасов жидкими
-углевдородами, карбонизацию и уплотнение из газовой фазы \cite{bib:sokolkin}.
+углеводородами, карбонизацию и уплотнение из газовой фазы \cite{bib:sokolkin}.
 \end{itemize}
 
 При выборе материала матрицы и технологии уплотнения необходимо учитывать
@@ -187,14 +197,14 @@ $900\dots1500^\circ\mathrm{C}$. На этой стадии продолжают
 образуют стекловидную поликристаллическую матрицу, которая графитизируется при
 температуре около $3000^\circ\mathrm{C}$. Выход кокса составляет $50-56\%$ по
 массе. Процедура пиролиза представляет собой нагрев каркаса, пропитанного
-смолой, до температур порядка $400\dots 600^\circ\mathrm{C}$. Процесс пироиза
+смолой, до температур порядка $400\dots 600^\circ\mathrm{C}$. Процесс пиролиза
 также называют карбонизацией. При карбонизации происходит усадка матрицы,
 которая достигает $20\%$ и может привести к разрушению каркаса.
 
 Пеки являются термопластичными материалами. При продолжительном выдерживании
 температуры около $400^\circ\mathrm{C}$ в пеках идет образование
-высокориентированной фазы, которая при температуре $2500^\circ\mathrm{C}$
+высокоориентированной фазы, которая при температуре $2500^\circ\mathrm{C}$
-переходит в графитовуюструктуру. Выход кокса составляет $50-90\%$. 
+переходит в графитовую структуру. Выход кокса составляет $50-90\%$. 
 
 Пропитка ткани поликристаллической матрицей может проходить под низким или
 высоким давлением. Пропитка под низким давлением с последующей
@@ -209,7 +219,7 @@ $2600\dots2750^\circ\mathrm{C}$ в течении $30$ часов. Для пол
 
 Пропитку под высоким давлением применяют для повышения выхода кокса. Процедура
 практически совпадает с методом пропитки под низким давлением, за исключением
-того, что каркас помещается в тонкостенный металический контейнер, куда по
+того, что каркас помещается в тонкостенный металлический контейнер, куда по
 давлением подается горячий пек. После того как контейнер заполнен он
 закрывается и выдерживается в автоклаве около суток по давлением
 $6\dots100$~МПа при температуре $550\dots 650^\circ\mathrm{C}$. Процесс
@@ -217,7 +227,7 @@ $6\dots100$~МПа при температуре $550\dots 650^\circ\mathrm{C}$.
 удаляется из контейнера и подвергается графитизации. Пропитка под давлением
 позволяет получить более плотный композит, кроме того высокое давление
 предотвращает выдавливание расплавленного пека из пор газообразными продуктами
-пироиза в процессе карбонизации.
+пиролиза в процессе карбонизации.
 
 При осаждении поликристаллической матрицы из газовой фазы каркас помещают в
 печь, в которой он нагревается. Во внутренний объем каркаса подается
@@ -233,8 +243,200 @@ $6\dots100$~МПа при температуре $550\dots 650^\circ\mathrm{C}$.
 В некоторых случаях методы пропитки жидкостью и осаждение из газовой фазы
 используются по очереди в рамках единого технологического цикла.
 
+\subsection{Контроль качества конструкций из тканых композитов с
+поликристаллической матрицей}
+
+Конструкции из тканых композиционных материалов с поликристаллической матрицей
+в процессе эксплуатации подвергаются различным воздействиям, связанным с видом
+нагрузки (растяжение, сжатие, изгиб), характером нагружения (статический,
+динамический), действием окружающей среду (температура, влажность).
+
+Исходя из этих факторов определяется комплекс конструктивно-эксплуатационных
+требований, предъявляемых к материалам. Анализ механических свойств материалов
+позволяет определить способность материалов удовлетворять комплексу
+этих требований. 
+
+При оценке механических свойств различают несколько видов показателей:
+
+\begin{itemize}
+ \item Показатели свойств материалов, определяемые вне зависимости от
+конструктивных особенностей и характера службы изделий. Такие показатели
+определяются с помощью стандартных испытаний образцов на растяжение, сжатие,
+изгиб, твердость. Результаты таких испытаний можно использовать только для
+расчетов деталей и конструкций, работающих при нормальных условиях и действии
+статических нагрузок, так как они не полностью характеризуют прочность
+материала в реальных условиях эксплуатации.
+
+ \item Показатели конструктивной прочности материалов, характеризующие их
+работу в конкретном изделии --- характеристики долговечности изделий и
+надежности материалов в изделии. Эти показатели определяют при статических и
+динамических испытаниях образцов с острыми трещинами, аналогичными тем, которые
+имеются в реальных деталях конструкций.
+
+ \item Показатели технологичности конструкционных материалов, которые
+характеризуют способность материала приобретать необходимую форму под
+воздействием температурных факторов и давления, подвергаться механической
+обработке.
+\end{itemize}
+
+Для оценки конструкционных свойств тканых материалов их подвергают механическим
+испытаниям. Методы испытаний подразделяют в зависимости от характера воздействия
+на материалы на прямые (разрушающие) и косвенные (неразрушающие) методы.
+
+Так как создание тканого композиционного материала с поликристаллической
+матрицей неразрывно связана с созданием конструкции из этого материала, а также
+из-за высокой стоимости данного типа материалов, для оценки конструктивных
+свойств предпочтительнее использовать неразрушающие методы испытаний. Однако их
+обоснование и проверка с помощью прямых методов также необходима. 
+
+Контроль механических характеристик тканых композитов обычно связан с
+определением стандартного набора параметров: прочность и модуль Юнга при
+растяжении и сжатии, прочность и модуль при сдвиге, коэффициент Пуассона. Для
+определения этих характеристик проводят следующие испытания: 
+
+\begin{itemize}
+ \item Одноосное растяжение. Является наиболее распространенным и хорошо
+изученным видом механических испытаний. Характеристики, полученные при
+испытании на одноосное растяжение служат для оценки несущей способности
+материала.
+ \item Испытание на сжатие. При таких испытаниях результаты значительно зависят
+от формы и размеров образца. Также при таких испытаниях необходимо
+предотвратить потерю устойчивости образца.
+ \item Испытание плоских образцов на сдвиг. Сдвиговая прочность и жесткость
+тканых композитов с поликристаллической матрицей является одним из недостатков,
+поэтому правильное определение сдвиговых характеристик имеет важное значение,
+однако практически невозможно обеспечить в образцах состояние чистого сдвига.
+\end{itemize}
+
+Методы неразрушающего контроля тканых композитов с поликристаллической матрицей
+в зависимости от физических явлений положенных их в основу, подразделяют на
+6 видов:
+
+\begin{itemize}
+ \item Электрический --- основанный на регистрации в контролируемом объекте
+электрического поля, создаваемого непосредственным воздействием на него
+электрического возмущения. С помощью данного метода можно определять различные
+физические параметры изделия: диэлектрическую проницаемость, плотность,
+содержание компонентов. Использование этих методов не позволяет контролировать
+большинство необходимых характеристик композита: регулярность заданной
+внутренней структуры материала, разноплотность внутри материала и др. 
+ \item Вихревой --- основанный на анализе взаимодействия внешнего
+электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых потоков, наводимых
+возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля. Этим методам
+свойственна малая глубина контроля, определяемая глубиной проникновения
+электромагнитного поля в контролируемую среду. С помощью вихревых методов могут
+быть обнаружены дефекты типа несплошностей, выходящих на поверхность или
+залегающих на небольшой глубине, а также трещины и расслоения.  
+ \item Радиотехнический. В настоящее время в основном используются
+радиоволновые и радиоспектроскопические методы. Радоволновые основаны на
+использовании явления отражения и затухания радиоволны, связанные с наличием
+дефектов в контролируемом изделии. С помощью таких методов проводят измерение
+толщины, выявление различных неоднородностей и определение состава материала. 
+Радиоспектроскопические методы основаны на использовании зависимости
+резонансных явлений в материале от состава материала, и его структуры и формы
+изделия. Такими методами можно контролировать появление дефектов очень малых
+размеров, кроме того с помощью этих методов можно получить информацию о составе
+дефектов, их геометрической форме и размерах.
+ \item Тепловой --- основанный на регистрации температурных полей
+контролируемого объекта. С помощью тепловых методов выявляются такие дефекты
+как пропуски армирующих нитей в ткани и сравнительно крупные посторонние
+включения, однако мелкие структурные дефектны обнаружить такими методами не
+удастся из-за особенностей современной аппаратуры. 
+ \item Акустический --- основанный на регистрации параметров упругих колебаний,
+возбуждаемых в исследуемом объекте. Такие методы разделяют на две группы ---
+основанные на излучении и приеме акустических волн (активные) и основанные
+только на приеме волн (пассивные). Такие методы позволяют контролировать
+сплошность материалов, качество паяных и клееных соединений, измерять толщины
+при одностороннем доступе.
+ \item Ультразвуковой --- основанный на использовании ультразвуковых волн.
+Методы ультразвуковой дефектоскопии позволяют выявить разрывы нитей, пузырьки
+воздуха и скопление смолы. Ультразвуковым испытаниям можно подвергать
+конструкции любой формы.
+\end{itemize}
+
+При выборе метода неразрушающего контроля необходимо руководствоваться такими
+факторами как физико-механические свойства материалов, характерные особенности
+внутренней структуры и структурных дефектов, геометрические параметры изделия,
+состояние поверхности изделия, а так же условия проведения контроля.
+
+\subsection{Структурные дефекты тканых композитов с поликристаллической
+матрицей}
+
+Особенностью тканых композитов с поликристаллической матрицей является то, что
+наряду сдефектами, присущими традиционным материалам, такими как трещины, поры,
+посторонние включения, могут образовываться дефекты, характерные только для
+данного вида материала, связанные с особенностями структуры ткани и методом
+формирования матрицы. Такие дефекты могут быть различными для каждого этапа
+изготовления.
+
+Дефекты связанные с отклонениями от расчетных параметров структуры возникают на
+этапе изготовления ткани. К числу таких дефектов можно отнести отклонения в
+напралении армирующих нитей, пропуски нитей в направлении армирования (рис.
+\ref{fig:no_fiber}).
+
+На этапе формирования матрицы могут возникнуть дефекты связанные с отклонением
+от расчетного распределения плотности конечного материала, а так же нарушение
+структуры армирующей ткани, возникающие на подготовительных операциях. Также, в
+следствие нарушения технологического процесса на этом этапе могут возникнуть
+трещины и внутренние поры (рис. \ref{fig:pore}).
+
+Разрывы волокон утка или основы (рис. \ref{fig:break}) могут возникать на каждом
+из этапов: на этапе формирования ткани --- вследствии очень тесного размещения
+нитей, в процессе сшивки слоев ткани при формировании конструкции, на этапе
+формирования матрицы --- из-за внутренний напряжений, возникающих в материале во
+время его изготовления.
+
+\begin{figure}
+ \centering
+ \includegraphics[width=12cm]{d3}
+ \caption{Пропуск нити в направлении армирования} 
+ \label{fig:no_fiber}
+\end{figure}
+
+\begin{figure}
+ \centering
+ \includegraphics[width=14cm]{d4}
+ \caption{Внутренняя технологическая пора} 
+ \label{fig:pore}
+\end{figure}
+
+\begin{figure}
+ \centering
+ \includegraphics[width=17cm]{d1d2}
+ \caption{Разрывы нитей утка (а) и нитей основы и утка (б)} 
+ \label{fig:break}
+\end{figure}
+
+Кроме того, на каждом из этапов в тканый композит могут попасть посторонние
+включения, что тоже негативно сказывается на физико-механических свойствах
+материала.
+
+Различные типы дефектов оказывают разное влияние на физико-механические
+свойства тканых композитов. Пропуски волокон в каком-либо направлении обычно
+приводит к снижению прочности при растяжениях. Локальные поры оказывают влияние
+на модуль упругости в трансверсальном направлении, где содержание волокон мало,
+а влияние матрицы на формирование жесткости указанного направления весьма
+значительно.
+
 \section{Экспериментальные закономерности влияния локальных концентраторов
 напряжений на деформационные и прочностные свойства тканых композитов с
 поликристаллической матрицей}
 
-\section{Выводы к первой главе}
+%TODO: Написать вторую часть первой главы
+
+\section*{Выводы к первой главе}
+\addcontentsline{toc}{section}{Выводы к первой главе}
+
+\begin{enumerate}
+ \item Рассмотрены технологические процессы производства конструкций из тканых
+композиционных материалов с поликристаллической матрицей, включающие в себя
+такие этапы как производство волокна, производство ткани, получение матрицы и
+способы совмещения матрицы с тканым каркасом для получения конструкции.
+ \item Описаны методы контроля качества тканых композиционных материалов с
+поликристаллической матрицей и типы дефектов, которые могут быть выявлены с их
+помощью.
+ \item Определены типы дефектов, возникающие на каждой из стадий
+технологического процесса производства тканых композиционных материалов с
+поликристаллической матрицей и их влияние на физико-механические свойства
+конструкций из этих материалов.
+\end{enumerate}

c2.tex

@@ -35,44 +35,44 @@ SALOME используется как база для проекта NURESIM (E
 NUclear REactor SIMulations), предназначенного для полномасштабного
 моделирования реакторов.
 
-На рис.~\ref{fig:defects}~а и б представлен фрагмент слоя тканого композита,
+% На рис.~\ref{fig:defects}~а и б представлен фрагмент слоя тканого композита,
-армирующий каркас которого образован полотняным переплетением утка и основы
+% армирующий каркас которого образован полотняным переплетением утка и основы
-(с коэффициентами армирования $\alpha_{1} = \alpha_{3} = 0,14$
+% (с коэффициентами армирования $\alpha_{1} = \alpha_{3} = 0,14$
-соответственно). Здесь и далее оси $x_1$ и $x_3$ ортогональной декартовой
+% соответственно). Здесь и далее оси $x_1$ и $x_3$ ортогональной декартовой
-системы координат принадлежат плоскости слоя.
+% системы координат принадлежат плоскости слоя.
-
+% 
-В рассматриваемом случае локальными концентраторами напряжений
+% В рассматриваемом случае локальными концентраторами напряжений
-являются технологические поры, возникающие в областях, расположенных
+% являются технологические поры, возникающие в областях, расположенных
-вблизи участков волокон с наибольшей кривизной (рис.~\ref{fig:pore}), и
+% вблизи участков волокон с наибольшей кривизной (рис.~\ref{fig:pore}), и
-дефекты, связанные со случайными разрывами нитей утка
+% дефекты, связанные со случайными разрывами нитей утка
-(рис.~\ref{fig:defects},~а) или основы и утка (рис.~\ref{fig:defects},~б)
+% (рис.~\ref{fig:defects},~а) или основы и утка (рис.~\ref{fig:defects},~б)
-в процессе прошивки слоев. Обратим внимание на то, что локальные разрывы
+% в процессе прошивки слоев. Обратим внимание на то, что локальные разрывы
-нитей армирующего каркаса могут иметь место и в исходной ткани до
+% нитей армирующего каркаса могут иметь место и в исходной ткани до
-прошивки. Образующаяся в результате полости имеют характерные
+% прошивки. Образующаяся в результате полости имеют характерные
-размеры, соизмеримые с характерными размерами неоднородностей, не
+% размеры, соизмеримые с характерными размерами неоднородностей, не
-изменяют значительно интегральные коэффициенты армирования композита,
+% изменяют значительно интегральные коэффициенты армирования композита,
-могут оказаться заполненными материалом матрицы (при дополнительном уплотнении
+% могут оказаться заполненными материалом матрицы (при дополнительном уплотнении
-с последующей карбонизацией или доосаждением материала из газовой фазы) или
+% с последующей карбонизацией или доосаждением материала из газовой фазы) или
-оставаться незаполненными.
+% оставаться незаполненными.
-
+% 
-\begin{figure}
+% \begin{figure}
- \begin{minipage}[h]{0.47\linewidth}
+%  \begin{minipage}[h]{0.47\linewidth}
-%   \center{\includegraphics[width=1\linewidth]{img/d1}} \\ а)
+% %   \center{\includegraphics[width=1\linewidth]{img/d1}} \\ а)
- \end{minipage}
+%  \end{minipage}
- \hfill
+%  \hfill
- \begin{minipage}[h]{0.47\linewidth}
+%  \begin{minipage}[h]{0.47\linewidth}
-%   \center{\includegraphics[width=1\linewidth]{img/d2}} \\ б)
+% %   \center{\includegraphics[width=1\linewidth]{img/d2}} \\ б)
- \end{minipage}
+%  \end{minipage}
- \caption{Локальные разрывы нитей слоя тканого композита}
+%  \caption{Локальные разрывы нитей слоя тканого композита}
- \label{fig:defects}
+%  \label{fig:defects}
-\end{figure}
+% \end{figure}
-
+% 
-\begin{figure}
+% \begin{figure}
- \centering
+%  \centering
-%  \includegraphics[width=0.77\linewidth]{img/pore}
+% %  \includegraphics[width=0.77\linewidth]{img/pore}
- \caption{Внутренняя технологическая пора}
+%  \caption{Внутренняя технологическая пора}
- \label{fig:pore}
+%  \label{fig:pore}
-\end{figure}
+% \end{figure}
 
 Будем предполагать, для простоты, что волокна и матрица слоя модельного
 тканого композита изотропные, линейно упругие, не изменяющие геометрию,