Необходимо зарегистрироваться, чтобы получить доступ к полным текстам статей и выпусков журналов!
- Название статьи
- Моделирование линейно-термовязкоупругого поведения композитов с пространственной структурой армирования
- Авторы
- Янковский Андрей Петрович lab4nemir@rambler.ru, yankovsky_ap@rambler.ru, д-р физ.-мат. наук; ведущий научный сотрудник лаборатории "Физика быстропротекающих процессов", Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, г. Новосибирск, Россия
- В разделе
- МОДЕЛИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ, ПРОЦЕССОВ И КОНСТРУКЦИЙ
- Ключевые слова
- композит / пространственная структура армирования / определяющие соотношения / структурная теория / линейная термовязкоупругость / ползучесть / метод шагов по времени / модель Максвелла-Томсона
- Год
- 2016 номер журнала 2 Страницы 3 - 14
- Индекс УДК
- 539.3
- Код EDN
- Код DOI
- Финансирование
- Тип статьи
- Научная статья
- Аннотация
- На основе метода шагов по времени разработана численно-аналитическая методика моделирования линейно-вязкоупругого поведения композитных сред с пространственной структурой армирования с учетом теплового воздействия. Все фазовые материалы композиции предполагаются анизотропными и стабильными, их термомеханическое поведение описывается моделью обобщенного тела Максвелла-Томсона, причем на наследственную упругую деформацию накладывается линейное вязкое течение, что позволяет описывать неограниченную ползучесть. Применение этого подхода позволило в дискретные моменты времени рассматривать механическое состояние такой композитной среды как линейно-термоупругое с начальным напряженным состоянием. В силу свойств вырожденности разностных экспоненциальных ядер релаксации, описывающих наследственные свойства в рамках модели тела Максвелла-Томсона, удалось организовать методику моделирования так, что не возникает необходимости пересчета всей предыстории деформирования каждого представительного элемента композиции при переходе от одного момента времени к следующему. Проведены конкретные расчеты ползучести полимерного материала при двух структурах пространственного армирования: алюминиевыми проволоками и борными волокнами. Показано, что армирование полимера, например борными волокнами, позволяет уменьшить его деформативность при ползучести почти вдвое при увеличении объемной плотности композитного материала не более чем на 10 %.
- Полный текст статьи
- Необходимо зарегистрироваться, чтобы получить доступ к полным текстам статей и выпусков журналов!
- Список цитируемой литературы
-
Александров А. Я., Бородин М. Я., Павлов В. В. Конструкции с заполнителями из пенопластов. - М.: Машиностроение, 1972. - 212 с.
Голотина Л. А., Кожевникова Л. Л., Кошкина Т. Б. Численное моделирование реологических свойств зернистого композита с использованием структурного подхода // Механика композитных материалов. 2008. Т. 44. № 6. С. 895-906.
Апетьян В. Э., Быков Д. Л. Определение нелинейных вязкоупругих характеристик наполненных полимерных материалов // Космонавтика и ракетостроение. 2002. № 3 (28). С. 202-214.
Голуб В. П., Кобзарь Ю. М., Фернати П. П. Нелинейная ползучесть волокнистых однонаправленных композитов при растяжении в направлении армирования // Прикладная механика. 2007. № 5. С. 20-34.
Куликов Р. Г., Труфанов Н. А. Применение итерационного метода к решению задачи деформирования однонаправленного композиционного материала с нелинейно-вязкоупругим связующим // Вычислительная механика сплошных сред. 2011. Т. 4. № 2. С. 61-71.
Немировский Ю. В., Резников Б. С. Прочность элементов конструкций из композитных материалов. - Новосибирск: Наука, 1986. - 168 с.
Андреев А. Н., Немировский Ю. В. Многослойные анизотропные оболочки и пластины. Изгиб, устойчивость и колебания. - Новосибирск: Наука, 2001. - 287 с.
Работнов Ю. Н. Элементы наследственной механики твердых тел. - М.: Наука, 1977. - 384 с.
Ильюшин А. А. Труды. Т. 3. Теория термовязкоупругости / Составители: Е. А. Ильюшина, В. Г. Тунгускова. - М.: Физматлит, 2007. - 288 с.
Тарнопольский Ю. М., Жигун И. Г., Поляков В. А. Пространственно-армированные композиционные материалы: Справочник. - М.: Машиностроение, 1987. - 224 с.
Mohamed M. H., Bogdanovich A. E., Dickinson L. C., Singletary J. N., Lienhart R. R. A new generation of 3D woven fabric performs and composites // SAMPE Journal. 2001. V. 37. № 3. P. 3-17.
Берлин А.А. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: Учебное пособие. - СПб.: Профессия, 2009. - 560 с.
Шустер Й., Гейдер Д., Шарп К., Глования М. Измерение и моделирование теплопроводности трехмерных тканых композитов // Механика композитных материалов. 2009. Т. 45. № 2. С. 241-254; Schuster J., Heider D., Sharp K., Glowania M. Measuring and modeling the thermal conductivities of three-dimensionally woven fabric composites // Mechanics of Composite Materials. 2009. V. 45, № 2. P. 241-254. doi: 10.1007/s11029-009-9072-y.
Тарнопольский Ю. М., Поляков В. А., Жигун И. Г. Композиционные материалы, армированные системой прямых взаимно ортогональных волокон. 1. Расчет упругих характеристик // Механика полимеров. 1973. № 5. С. 853-860.
Крегер А. Ф., Мелбардис Ю. Г. Определение деформируемости пространственно армированных композитов методом усреднения жесткостей // Механика полимеров.1978. № 1. С. 3-8.
Янковский А. П. Определение термоупругих характеристик пространственно армированных волокнистых сред при общей анизотропии материалов компонент композиции. 1. Структурная модель // Механика композитных материалов. 2010. Т. 46. № 5. С. 663-678.
Крегер А. Ф., Тетерс Г. А. Применение методов усреднения для определения вязкоупругих свойств пространственно армированных композитов // Механика композитных материалов. 1979. № 4. С. 617-624.
Крегерс А. Ф., Тетерс Г. А. Структурная модель деформирования анизотропных, пространственно армированных композитов // Механика композитных материалов. 1982. № 1. С. 14-22.
Янковский А. П. Моделирование механического поведения композитов с пространственной структурой армирования из нелинейно-наследственных материалов // Конструкции из композиционных материалов. 2012. № 2. С. 12-25.
Работнов Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. - М.: Физматгиз, 1966. - 752 с.
Малмейстер А. К., Тамуж В. П., Тетерс Г. А. Сопротивление жестких полимерных материалов. - Рига: Зинатне, 1972. - 500 с.
Пестренин В. М., Пестренина И. В. Механика композитных материалов и элементов конструкций: Учеб. пособие. - Пермь: Изд-во ПГУ, 2005. - 364 с.
Ферри Дж. Вязкоупругие свойства полимеров. - М.: ИЛ, 1963. - 535 с.
Васильев В. В., Протасов В. Д., Болотин В. В. и др. Композиционные материалы: Справочник / Под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. - М.: Машиностроение, 1990. - 512 с.
Локощенко А. М. Моделирование процесса ползучести и длительной прочности металлов. - М.: МГИУ, 2007. - 264 с.
Карпинос Д. М. Композиционные материалы: Справочник. - Киев: Наук. думка, 1985. - 592 с.
Янковский А. П. Моделирование линейно-термоупругого поведения ребристо-армированных пенопластмасс. Структурная модель // Вычислительная механика сплошных сред. 2012. Т. 5. № 4. С. 377-391.
Ланцош К. Практические методы прикладного анализа. Справочное руководство. - М.: Физматгиз, 1961. - 524 с.
Абросимов Н. А., Баженов В. Г. Нелинейные задачи динамики композитных конструкций. - Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2002. - 400 с.
Баженов В. А., Кривенко О. П., Соловей Н. А. Нелинейное деформирование и устойчивость упругих оболочек неоднородной структуры: Модели, методы, алгоритмы, малоизученные и новые задачи. - М.: Книжный дом "ЛИБРОКОМ", 2012. - 336 с.
Карпов В. В. Прочность и устойчивость подкрепленных оболочек вращения. В 2-х ч. Ч. 1. Модели и алгоритмы исследования прочности и устойчивости подкрепленных оболочек вращения. - М.: Физматлит, 2010. - 288 с.
Радченко В. П., Еремин Ю. А. Реологическое деформирование и разрушение материалов и элементов конструкций. - М: Машиностроение-1, 2004. - 264 с.
Кудинов А. А. Тепломассообмен: Учеб. пособие. - М.: ИНФРА-М, 2012. - 375 с.
Янковский А. П. Моделирование процессов теплопроводности в пространственно-армированных композитах с произвольной ориентацией волокон // Прикладная физика. 2011. № 3. С. 32-38.
Янковский А. П. Верификация модели линейно-термовязкоупругого поведения ребристо-армированных пенопластмасс // Вычислительная механика сплошных сред. 2013. Т. 6. № 1. С. 41-46.
Янковский А. П. Определение термоупругих характеристик пространственно армированных волокнистых сред при общей анизотропии материалов компонент композиции. 2. Сравнение с экспериментом // Механика композитных материалов. 2010. Т. 46. № 6. С. 955-964.
- Купить
