Материал: Структурные механизмы формирования механических свойств зернистых полимерных композитов

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

В случае несжимаемою материала /3 -

1. Тогда \У а

 

; \

к и выражении (2) используется потенциал

 

1

'

 

Ж # = И '+ |> ( й - 1 ) 1

 

 

 

где р — множитель Лагранжа:

 

 

 

 

дф

, д \У \

д\У ^

„ .

(6>>

м

+ 11дГг Г ~ Щ

+ ; , а

 

 

Здесь р уже не трактуется ках обобщенный модуль упругости в от­ личие от (6]). Это неизвестная величина, определяемая из решения задачи при условии несжимаемости /3 = 1 .

1.2.СлпбосжнмаеммИ материал

Отличны!! от изложенного выше подход к построению уравне­ ния состояния для несжимаемых материалом предложен о (23,28,29]. Его особенность заключается в том, что сжихюсмость (несжимае­ мость) материала определяется не кинематической зависимостью - отличием третьего инварианта /3 от единицы, а обобщенным моду­ лем упругости, по величине которого можно судить о степени сжи­ маемости материала. Поэтому подход применим и к построению определяющих урашишиИ для слабое» имаемых сред, для которых метод множителе]! Лагранжа не осуществим, а выражение (6]) мо­ жет провеет к большим погрешностям при счете (аналогичная си­ туация возникает в линейной теории упругости при коэффициенте Пуассона, близком к 0,6). Аппроксимация же слабоежнмасмого ма­ териала косжнмасмым некорректна особенно и области сильно стес­ ненно!! деформации. Дальнейшему развитию подхода и (23,28.29] к посвящен настоящий раздел.

В выражении (3) упругий потенциал IV есть функция главных инвариантов тензора меры деформаций Коти — Грина О* [12]

С * .

/ , \= ( / ? - / , ( С ' 3 ) ) .

ь = исцол = \(Л «згЭ) - л м « * г) + / , / , ) .

(г,)

С помощью этих инвариантов можно построить новые, использова­ ние которых л качестве независимых аргументов в упругом потенци­ але приводитх различным формам записи уравнения состояния. Об­ общенные модули упругости этих уравнений состояния определяют­ ся или упругим потенциалом (селк он известен) или непосредствен­ но из экспериментальных данных. В первом случае использование и IV ТОЙ пли другой группы ншшриантои нс имеет существенного значения, н то иремн как но втором случае это может значительно упростить идентификацию обобщенных модулсII упругости,

Рассмотрим три группы инвариантов тензора Ог и принадлеж­

ность инварианта Л (1 = 1,2,3) к Л-й группе (Л = 1,2,3) будем опре-

к

делить индексом к кал Л* (Л). Первая группа инвариантов определя­ ется выражениями (7]), а две другие - следующими соотношения ми:

/ |= / |/ * з ',

Ь = /2 /;3у ,

*з=Гз;

(7т)

/ 1 = Л - № - 1 ) .

/з= А -2 (/а -

1), /я= / э.

(73)

2 2

Инварианты /] и /2 введены Ценном [30) и являются, как пока­ зал Пальмой [18), главными инвариантами тензора который определяет только изменение формы, так как его третий инвариант равен единице. Инварианты (7м) введены в (23]. Они вытекают из известных соотношений, связывающих главные инварианты тензора меры деформаций Коши — Грина и тензора деформаций Коши — Грина л (в = 1,2,3) [12] :

I 1

Л= + 3, /*= 1;, 4- А]2 + 3, 1з —2,7*1 4* + 8уз 4 1. (8)

Определяя из последнего выражении величину 2^1 и подставляя ее в первые два, получаем

Л = 3 -

- 8;'з 4 (Ь —1), /а = 3 - 4;2 - 16;*з 4- 2(/3 - 1),

и, вводя обозначения

за

Л = 3 - А)? - 8; я, /2= 3 - А)? - 1673,

приходимк инвариантам(7л). Инварианты(7г) и(7а) слизали про­ стыми соотношениями.Действительно,используя разложениеврад

по Гав окрестности единицывеличин 1{$* и1//^Я, приходимк

следующимвыражениям:

л = | ? 4 ( 1 - ^ - 1 ) + ) =

=А - №- Ц- 5 (А - з) №- 1)+ ■•• =

=А-ЦА-з)и3-1)+--,

А = ^ 7 э = ^ ( 1 - | ( /з - 1 ) + • • • ) »

=Л - 2(/э - 1) _ | _ з ) (/э - 1) Н---------

= А - | ( А - з ) ( / з - 1 ) +

Ослучае малых деформаций,сохраняя л этих выражениях только членыдо третьего порядка малости включительно, приходимксо-

7 3 Т 3

отношениям 1\=1\ и /а=Г2,

С помощью инвариантов (7|.) - (7э) упругий потенциал (3) пред­ ставляется в следующих эквивалентных <|юрмах:

И', (А,А./э) = IV, (А 4/3.А #3,/з) =

=IV, (А +(/з - 1),А+2(/а - 1),/з) *

=щ(А,А,/з) = % (А.А,/з)

Разложим уирушй потенциал IV* (Л= 1,2 ,3 )п ряд по /3 в окрсстноспг единицы, ограничиваясь в силу слабой сжимаемости материала членами второго порядка малости:

И'ь = 1И + XI (?з -

0

т 5

XI (/» - О3.

где

 

 

 

 

XI ('VА) =

д \ У к

Ж / 3 = 1

А ( и

)

=

а

1

 

 

» Ч

1/3=.’

Л-=

1,2,3.

 

 

Сисполнюпапизм этих выражений соотношение (0|) записывается

оследующих формах:

с* = я с , + (А в - с * ) с г + о /3е * - ‘,

^

Ч = ^ (

 

8- Т 6’" ) ^ +

 

1 /

1

2

1

, \

2

2

 

+ / р V 1 8 " с " " 3 н с

) Сг + ° ь е - ‘,

(9 а)

^ Ч = (е -

4 а 1' 1) с ,

+ ( / ,

в - с т -

2/оС *-1) с ,

+

 

 

+ йг/3С Х

1,

 

 

(9а)

1‘Дс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к ( к

* >

ж

,

*

п

к

 

° \

/ = /Я"

°= 1

Х*'

 

С<{Л, /я, Ь) =*■• + и ('з " 1) + « К (/я - 1)я,

= д \у /б и ,

&

- д х \

/аЛ ,

ь / ь

1 \

*

&

 

^

 

=

/ ^ >

 

А; =

1,2,3

1 =

1,2.

(Ц))

В «(деформированной конфигурации уравнения (9]) - (0а) сподятся к выражениям

(*1 (3.3) + 2 кг (3,3)+ *\ (3,3)) в,

^ = » (3,3)в, ^ - Т ? 3 (3,3)8,

н если эта конфигурация натуральная (не напряженная)» то выпол­ няются соотношения

*1 (3,3) +21* (3,3)+ X. (3,3) = 0.

XI (з,з) =хм (з.з) = о.

(И)

1.3, Связь обобщенных модулей упругости с константами эахопа Гука

Получим из выражений (90 - (9а) зависимости для линейной теории упругости. Для этого разложим их в ряд по О* в окрестности 2 , ограничиваясь членами первого порядка малости. Принимая по внимание соотношения [13]

А (Р(д ) . 5(я)) = ^ ? 8 ( ч ) + р ( д ) - | | ,

8<3‘~1 - с * - 1 с ;, 1 с 1- 1,

В в ж

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