Материал: Структурные механизмы формирования механических свойств зернистых полимерных композитов

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Таблица 5

Законы пошдання мптсрипна

1.

Уравнение дтшжеиия среды

 

 

N

 

 

- (Ч л Т )-1 -V Т = О

 

|-=0

 

2.

Уравнении движения жидких хомпок

 

= - р,- (с$яг ) 1 V/!? -

е;ъ (<3ЛТГ 1 ■V О

 

- ] С $ (у ‘ - у «) -

(• > ° )

3.Уравнения неразрывности компонентой смсс]|

Д| (

) — 0 ,

^ ( \ / Ч й ) + V - * ч/ Т Г й » ; ) = о, ( | > о)

Уравнение теплопроводности

N

^ ^ { ЦТ ^

^

^

) ' 1 V П

Таблица 6

СпоИства материала

1.Тензор истинных напряжении (тензор напряжении Коши)

т ‘

=

7 5

*

я )

^

2.Энтропия компонентой смеси

=- 2Адо

3.Аналоги химических потенциалов жидких компонентов смеси

N

“ 08$ ( ^ в‘ Л)

4. Поток тепла

а= - ч , ( Ч ят) ~ '- ч о

5.Производство тепла при массообмепных процессах

N ЛГ

Ъ

(у* - уо) • К - уо)

Прежде чем выбрать какую-либо форму их математической за­ писи, необходимо уточнить особенности математического описания поведения среды, связанные с ее объемными изменениями,

4.1.Понятие механической несжимаемости среды

Вподавляющем большинстве случаев полимерные материалы можно считать механически несжимаемыми, Пи при каком внеш­ нем нагружении (если только не произойдет появления разрывов среды) объем материала измениться не может. Количество жидко­

сти в эластомере уменьшаете и при сушке (испарении жидкой фазы) к увеличивается при сорбции (поглощении) жидкого компонента из окружающей среды. Только эти процессы вызывают объемные из­ менения эластомера, а не приложенные нагрузки.

Рассмотрим, как можно записать условие изменении объема сре­ ды при моделировании ес свойств. Пусть псе точки материала на­ ходятся и одних и тех же условиях (имеют одинаковую температу­ ру, содержат одинаковое количество жидкого компонента, одинаково нагружены). 13 момент заиишания полимерных молекул в сетку л в момент нанесения на материал Лагранжевых (подвижных) коорди­ нат состояние среды считаем также однородным. Обозначим следу­ ющими символами объемы среды: V — в рассматриваемый момент премспи; V, — в отсчетом состоянии (когда на материал наносились Лаграижевы координаты и объемная доля жидкой фазы равнялась Р»)> Цэ — в момент зашивания полимерных молекул в сетку (при объемной доле жидкой фазы р@); V* — сухого нулкаинэата (заши­ тою эластомера).

Постулируем далее существование связей:

К

=

(1 -Ч>)У .

(««)

У.

=

(1 - Р о )

Кэ .

(67)

у.

= (1 -V ».)

V. ,

(08)

что означает равенство

 

 

 

 

 

V

_ 1 — V5*

 

(09)

 

V.

1 - р

'

 

 

Выражение (69), с учетом физического смысла отношения объемов.

А1Л2Л.3 = \/Ц — у - >

позволяет сформулировать требование механической несжимаемо стп среды:

у/Ц -

= о

(70)

В сжимаемой среде главные компоненты тензора напряжений и химическиВ потенциал жилкой фазы определяются выражениями (47), (60). (61):

• ! - 5 я 3 ( * и ; ( ' { * +

' ! Л ) ) < 1 >

'* = я : ( л а + л л ) .

и

где п, — плотность молей жидкой фазы в среде и отсчетной конфк* г}’рации (количество молей жидкого компонента, отнесенное к объ­ ему среды в отсчетной конфигурации К).

Чтобы учесть механическую несжимаемость среды, пспол1>зуеы метод неопределенных множителей Лигранжа. Для этого вместо потенциала массовой плотиости свободной энергии /о, подставим в выражения новый потенциал

Я ‘ ”. (ч/Ч -

+ /.

При выполнении условии (70) массовые плотности свободной энер­ гии деформируемого компонента $ и /о не отличаются друг ох дру­ га. Эго позволяет ним подставить вместо потенциала /о потенциал /У в равенства (71), (72) н выбрать значение неопределенного пара­ метра ра в каждой точке среды таким образом, чтобы условие (70) нс нарушалось:

= Р»Лоу^1 + ( 7 Г ^ >

^ т ( '’вЛ + р' /1} )

' (73>

+ ^ (Л Л + Д Л ) ^

(74)

Отношение плотности полимера и составе смеси ро к плотности сухого полимера обратно пропорционально отношению их объ­

емов:

Ро К

РЬ V

На основании утверждения (66) справедли

Ре = (1~р)Ро

Поэтому главные компоненты тензора напряжений (73), с учетом (70), принимают окончательный вид

^ = р + ( 7 Г ^ )

( Л‘ Ж;{Л к

(?5)

где

 

 

Р =

Р. (1 “ 7>.)Ро

И6)

Средине (гидростатические) напряжения в материале определяются пыражепнем

=

з (т] + «•! + <г?) =

 

=

» + 1 № ! ) х‘ т ( Л к + * к )

[11)

Рассмотрим теперь математическую запись (74). Для нахожде­ ния химическою потенциала жидкой фазы необходимо установить

Источник: https://studfile.net/preview/19960747/