Материал: Структурные механизмы формирования механических свойств зернистых полимерных композитов

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

+ а а Ц - ) ) • • «3" <*«> ~ ^ ° К -*• Ма-

-

( р-Л|«Ю $-0.

 

 

(34,)

Принимая по шшмакие сооткошснн

 

 

 

 

лп« лт

ЛГ!Г «■

3

 

'я ? Т

 

ОС* “ О/, ОС

 

 

а/,

 

вытекающие из (5),(7з),

 

 

 

 

 

да

о,

а ф А ,

 

 

д а

0(Ы 4- *■})

 

0а

_

" 1 Ш

ОС*

+

2

ОС1’

°

вытекающее из (32), а также зависимости (21) —(23), получаем ДЛЯ (340

- У 0’ » ') ( 7,№ - 1) - Ла(1! - х*)г) + Л *М Н - х ') р !+

Л*

\

+

- Х’)г) + ( /, 8 - С г - 2 /эС т' 1)х

* (^(^1 —1) —Ла(Я —х’ )5) +

+ # М Ч - *'V , + ^ а * Ч2(Н - х ') 2) +

+ /1 . я / 3а г_ ') • -5Сг </и>+

+ Х

( К (/а~ 1)~ Уи“(Н~*’))2((в_,зС‘

'* «

 

X ® Й !4 ± )

+ (Г,в - С * -

а ь с - 1)

0*2

+

 

 

д1{

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

+7(*М + *а )((;з -

0

-

Л .о (я

-

X*)) *

 

 

 

 

^ (( 8 - № * ’ ’) ( / .а р ! + (л .а п л -

 

 

 

^ (*! + *»)

 

е л

 

 

е у й 2?1) X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х п (Ч -

х ")) +

(Л в -

С г — 2/з<Зг

3) (л ,а р 1 + ^ И .а $ з-

 

 

 

 

/

 

А

у

^

+

Ь

)

,

 

 

 

 

 

 

р и» + ь )

 

он

 

 

 

 

 

+ /3 у л , , !) л ( /; - х * ))

+

/ з а 1- 1))

• л с * ^ -

 

 

-

[

р с К

• 5ис1Уо ~

[

р -^ис/5? =

0.

 

(34^)

 

 

Л ь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь, если /9

=

0, то А ,

=

I, ** =

* 1 . Р? = Р> -

дХ)/0Ъ, #

= о;

если $ = 1 , то А ч = Л, р} = д х'№ Ь

И

 

 

 

 

 

 

*>.= 0х\

д_

 

ЯЛс%

 

 

 

х’ +

^ : =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ь и

 

 

щ

о и

+ О а д М

 

 

 

 

 

 

 

а(»ь. + ьа)

 

Л5

,

\

,

 

(35)

 

 

 

 

 

0/‘ -

 

 

Т

Л

^

+Хи р ;.

Легко видеть, чю с учетом (33),(35) вариационное уравнение (34г)

сводится к (19), эквивалентному системе уривисииК механики силощ-

11**к сред.

Конечно, фуикцколалы (18), (311), (31*) эквивалентны, по их чи­ сленная реализация методом конечных элементов приподит к раз­ ным системам уравнении: с раэпоП устойчивостью к возмущениям ог округления. Опыт практической работы с функционалом Геррманна и рекомендации по масштабированию систем ураппсний (2, 2 1, 22] позволили осуществить модернизацию функционала (18), привед­ шую к обобщенному функционалу (31 г)- Можно было поЯти другим путем: затесать вариационные уравнения для фулкнионала (311) к уже и инх осуществить масштабирование (32). Что лучше для устой­ чивой численной реализации — должна показать н]>актнка. Для задач же, в которых полагается, что 1ч , А'г = сопяЬ, эти подходы эквивалентны.

4.Аналитические решения

Используя определяющее уравнение (9з). (10) н функционал (18), построим точные решения трех задач с большими деформациями и покажем, в каких случаях эти решения сиодяте я к известным.

4.1.Одноосное растяжение стержня из елпбиежнмдемого материала

Для этого процесса писем и недеформировапиом состоянии

Г = Х1 +К1 + 41<,

п = г1 *=1,

г2 = г2 =.],

гз = г3 = к,

9Я = 9п -

1,

 

д = 1;

 

и и деформированном состоянии с заданным удлинением Да

И = Д»*! + Л13ц +

А згк ,

К.11.1,= А И з =

А]Л,

П з = Азк|

(7ц = (7зг = Л3,

Ф»з = Аз,

 

 

Ои =Сг2 = 1/дг,

О33 = 1/А3,

 

О ц = С Р = Ъ Ц ф П , с = Л}Л|, /з ( С * ) = С /9 = А}А§,

 

А (С ') = г«С ч = 2 А? + А1

 

А ( С Г) =

/ а{ в * ) /,( С * -1) = А М » « 0 « = А? + 2А?ЛЗ,

 

Л = Л ~ (*з ~ 1 ) —2А^ + Ад —А}Аз + I,

 

и =

Ъ - 2(/я - 1) = А{ + 2>?Х - 2Л*?А? + 2 .

(36)

Будем считать, что обобщенные модули упругости материала

а =

= соп*1 к XI = сопзЬ, откуда сразу следует, что Х\ = 0- С учетом это­ го и соотношений (30) функционал (18) для нашей задачи запишется в виде

Я 1 (<г, А]) = ^ (<т{А{А§ - 1) - | о* + Щ К , /,))

подпал вариация которого будет

М с = Х 0( ( СА?А’ _ 1 ) —агсг^&г +

Из последнего выражения, и силу независимости вариаций Ьо и $А|, получаем

аа = А ?Л |- 1 ,

*Х\Х\ + (1 - А?А|)Д:1 + (А? + Аз - 2А?А|)Аа = 0,

где учтены соотношения (10). Первое 1сз этих уравнении дает

" = *, (1 - Щ?) +*3(2 - * Г ^ ) '

(а7)

Прдстаиляя это иырожен не во второе равенство, получаем у равней но для определения А| (считаем Аг«, А’э = сопзЬ)

ск^|(Л|Аз —1) + аД*з(2А^Аэ —А* —Ад) —А® Аз + А|Ад —0,

(38)

решение которого будем искать в виде ряда по малому параметру ос [5,10,15,51], ограничиваясь только лкшсИпыми членами:

А! = Ао -Ьаг$.

Тогда

А? = АЗ + 2аАо4, А| = А$ + б*А&.

Подставляя эти выражения в (38) и сравнивал члены при одинако­ вых степенях от, получаем

Л| =

1/>з,

 

&|Ад(Аа —1 ) + &а(2 Ад —1 —Ад)

 

 

 

откуда

 

 

 

 

.

_ 1

 

&1 Аз(Ад — 1) 4- ^2 (2Ад -

I - Ад)

 

1

, о А|Аа(Аэ —1 ) + ^'Д2Ад —1 —А3)

А ,- А ^ + 2

А^

•

С учетом этого соотношение (37) записывается в виде

,

т .

,

М з (Аз - 1 ) + * * ( 2 А § - 1 - А З ) .,

V =

<гв + ач =

-------------------д2--------------------X

* ( 1 + Й

(*, + ^

) ) ’

ИО)

при получении которого использовано разложение

1 _

1

_

1

о

^

А? "

+ 2сгА0е ^

АЗ

“ л?‘

Теперь с помощью (9з), (Ю) можно легко определить физические (от­ несенные к ортонорыироианиому базису) составляющие тензора ис­ тинных напряжений:

<'■ = (” = 2 ( 1 - а?а3) а1+

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