Материал: Структурные механизмы формирования механических свойств зернистых полимерных композитов

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

Отсюда следует, что а(<г ~хч) — /э - 1 • Подставляя (21) —(23) в (20), получаем, с учелом (24),

^ ((К- 'э<3*-')(*, + м >з - о + §№ - вг) +

+ (/1В - с 1 -

г/зО '-'К » :, + Л (/3 -

1) +

- 1)2)+

+ ( х !

+ х 'г(Л | - 1 » / з а * - 1)

■• <5с

г и у а .

где выражение при вариации 6 6 г есть |\ / / з Я

(ср. с (9з)).

Для несжимаемого материала (а = 0) первый интеграл и функ­ ционале (16) принимает пнд

нивриация его но «г приводит х условию несжимаемости /а —1 = 0,

авариация по С* к соотношению

+ » /асзг- 1) . « о * Л 1 ,1

1Цс также выражение при вариации 6 6 * равно

3,2. Редукдкя функционала. I на линейную упругость

Из функционала (16) можно получить принципы Геррманна и Кк инфинитезимальной теории упругости, Для этого в уравнениях состояния будем ограничиваться линейными членами относительно деформации» и в энергетических соотношениях— квадратичными. О качестве упругого потенциала деформации IV используем потенциал Мурипгана

где уа — глупые ииларианты тензора деформации Коши — ГрКна. Используя соотношения (8), связывающие эти инварианты с шь варшшт&ми упругиII потенциал (25) можно представить о виде

№=? й (л _3)2 ~ т (,а - 2/1+3)

или, с учетом (7з), как

» -

4 1 -

2е/'

+

Гз - 4)* -

%{17 - 2 /. + 3).

Тогда

<7

1-1/,.

 

 

 

 

 

*

= Т

1

^

- 3)’ - 7 (/а- 2/, + 3)’

 

С 1 - » . ,

 

_ С \ - и

Х1 “ 2 1 - 2»

3 ' Ха

2 1 - 2и

к, по (10),

 

 

 

 

 

 

 

С

1 -1 /

 

.

 

р1 = 1 Г ^ ' » = «* = » = *•

Возвращаясь к инвариантам деформации» получаем с точность» до квадратичных членов в (У и лине Иных п остальных соотношениях

IV = - 20 )7, к\ - О

х

*2 = -

,

Р1 = Уз =

У

1/2 =

«] = 72 =

XI =

0.

(26)

Свяжем теперь величину г

(10) с оСр в теории малых деформацийциП..

Вспоминая, что

_

2(7(1 + р) .

 

 

 

 

(27)

1Гч’ _

3(1-2|г)л ’

 

и учитывая выражения (10), (26), получаем

 

° = П + ш(/з - 1)= 2 х , п =

 

 

<»)

Подставим (26), (28) и функционал (18):

 

 

 

 

1 • "

0

” Уц Г

1 + №

 

40(1 + V)1

*<> ~

 

 

-

2 0 }2 -

р°1С ■и) <1Уа -

/ р .ц 4 5 *

(29)

Представляя дна первых члени о интеграле но объему в виде

1

-21/

.

31/

.

9(1- 2 м )2 а

9|/(1-2м ) ,

3 1

+ м ^

 

+ 1 + и * " ’1

40(1 + » у ае* ~ 40(1 + м)3" 4'

и заменяя и этом выражении

и первом и третьем слагаемы

формуле (27), приводим (29) к виду

 

 

 

 

я «(«7<Р1 п ) = !

г ( < Ч ? - 2 ° л

+

 

~

- Щ т $ а<>- "'И " ) ^ - / , ; Р• '

Обозначая тензор малых дсс|юрм<щнП через о, его инварианты че­ рез 01,02 (в отличие от ;»(Б)) и вводя функцию среднего давле­ ния, с помощью которой осуществляется полезное масштабирова­ ние [2, 2 1 , 22] матрицы жесткости при численном счете методом конечных элементов,

;/ = __ 5^2__ 2 0 (1 + •/)'

приходим к известной формулировке принципа Геррманна

 

Я <.(//, и) = /

(СИ?- 2 0 ^ + 2 0 ^ / ^ -С м (1 -2 (/)Я а -

 

-

рЧ С -иЫ И )- / р - и ^ Й .

(30)

Принцип Ки получается нэ функционала (29) путем представле­ ния трех первых членов и объемном интеграле в виде

I - 2</_

,

3(1 —2и)

6 ( 1 - 2 ^ ^а

и замены <т*Р п первом и четвертом слагаемых этого выражения ц0 формуле (27). И итого имеем для тензора деформации с

- X .(■ «•• -

- * * > - 1 ®

-

и, учитыпая, что [12)

02~ ^0? = ^(Я еие),

где ,Ь(Г)еие) — птороИ инвариант дспнатора тензора о,

^ ( у , -

- 2 0 М ^ ) ~

-/ К и ^ М о - 1

3.3.Функционалы II к 111

Как видно из изложенного выше, редукция функционала (18) на лилейную задачу не ирииодит непосредственно к принципам Герр­ манна илн Ки. К тому же численная реализации его, как показа­ ла практика, связана для некоторых задач с проблемой устоЛчипостл решения. Н связи с этим предложена следующая модификация функционала (18):

11е{<г,и) = I (*(!» - 1) - |(сг - )а + 1У (/,, /3) +

+ 5 ^ 1 + *з)((;а - 1) - о(<т - * ,) ) ’-

Эю выражение, как легко проверить, п лпнеЛпо.и случае непосред­ ственно индуцирует функционал (30). Введя масштабирование

<г=ЛЯ .

Х1 =ЛЛ'*,

А = 2 _ ц ^ .1+а*2у

(*2)

функционал (311 ) запишем и виде

Я «(//,1|) = ^ (я//(7д - I) -

- х *)3 + Щ Ь .? з) +

- рйК • и) М а - ( р и <1?..

(31»)

К1э последнего выражения следует при а = 1, у = 0 функционал (18), при а = 1 , у = 1 функционал (31|), при а = Л, у = 1 в линейном случае функционал (30), Варьируй функционал (ЗЬ) по У/, получа­ ем

^ а ^1 -

тог(*1 + кг)) ((/а -

1) -

аа(Я - х*))6Н

= 0. (33)

Варьируя (З Ь )п о и , имеем

 

 

 

 

Хо(;ё

- >>+а,//аСГ" -а^

“<" - *’>-

~

^ ш

( н

~ х " ? + а%а*-1Г -

+ И = г+

+

1 ( ш

+

ш )

(< ,э -

! > -

Х>)У- +

 

+7(*. + А,)((7а - 1) - О«(// - х*)) *

ХО*01"'-

"0^ Я ' Х*>+

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