5.2. Влияние размера частиц, на кривые растяжения
Уменьшение размера частиц при неизменном объемной концен трации наполнителя повышает микроскопическую однородность ма териала, что, как показывают омыты (6], приводит к возрастанию прочности и дсформатишюсти материала. В целях исследования возможностей предлагаемых моделей для описания указанных ме ханических особенностей композитабыли выполнены расчеты олиянил размера частиц, ла кривые растяжения при ф= 0, Здля условий, близких к условиям и [б). Ли рис. <8, а приведены расчетные кри вые, 8, б — опытные кривые, взятые из [б]. Цифрами около кривых указаны размеры частиц наполнителя (мкм). Плнэость характера зависямостсй очевидна.
6. З а к л ю ч е н и е
В данной главе показана возможность перехода от структурны , неизбежнодискретных представлений об нэмснчнпостк свойств ком позитов при деформировании к континуальным описаниям, необхо димым при оценках механического поведения элементов, конструк ций.
Представленный материал в значительной степени следует рас сматривать и качестве макета, подлежащего более детальной про работке в нескольких отношениях. Прежде всего требуется более точное описание свойств структурной ячейки и а первую очередь учет □пешепого трения, временного характера нарушения адгезион ной прочности и вязкоупругого характера сопротивления матрицы. Остается неизученным действительный характер распределения ад гезионных повреждений и разрушения структурных ячеек при де формнроаанин образцов.
Эти проблемыдолжны стать объектом дальнейших исследований
прассматриваемой области.
7.Список литературы
1.Зенкевич О. Метод конечных элехкжтоп в технике. М.: Мир, 1975. 542 с.
2.Лурье А. Н. ПеликсЛштя теории упругости, М.: Наука, 1980. 712 с.
3.Мошсв В. В., Голотииа Л. Л. Модели деформирования и раз рушения конструкции из структурно-неоднородных материалов, накапливающих повреждешеостг». Сиердлопск: УрО АН СССР,
1990. 25 с.
4.Скопя Л. 8., СкпаЬ]ап8сп Е.В., Васг А. ВксоЬ^у оГ с<тссп1гп1с<1
5и5рсп9юл5 / / ^ . |
Арр1. Ро1ут. 8ск 1971. V. 15. Р. 2007-2021. |
5. МозЬеу V. V., |
Со1о1та Ь. А. ИолИпсаг тссканка] шо()с1я Гог |
рагИси1а1е с!а81отспс сотрозкся. III. Мосюсгаск ГогтлНоп Гю т гап<1ош.1у всаЫсгсб ппегояатадеаЦ Щегат, Ро1утсг. ,Г. 1995. У .4,
N. 1. Р. 70-84.
6.ЗеНп’агх! Р. И., Вгсс П. \У., Ке<1ег\’сеп С. Л. Мссканка1 огореП1С8 оГ Ы^Ыу Я11сс1 с1аз1отсгя. 1.11«1аНоп81нр ЪсЬи/сеп ПНсг сЬйтас1сп51|ез(
зКсаг ггинЫ!, аги! 1епзПс ргорегкз / / Рюс. 4-11) Сопя* 111|со1ояу/ Ес1. Е.Н. Ьое. ^ У ., 1965. V 3. Р. 241-263.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
□. 0. Мошев
1. |
Ч то достигнуто |
495 |
2. |
(3 каких направлениях целесообразно дальнейшее развитие нача |
|
|
тых исследований |
500 |
3. |
Проблемы, нуждающиеся в новых подходах |
501 |
4. |
Список литературы |
505 |
ТерпеливыII читатель, прочитавший или хотя бы просмотревший монографию в целом, несомненно обнаружит, что структурная ме ханика зернистых полимерных композитов как объект научного по знании оо многих отлошсиних лее еще остается вещью в себе.
Изложенные в монографии м атерины с л е з е т расем атр икать как попытку объяснить со структурных позиций некоторые важные особенности механического поведения дисперсно наполненных по лимерных композитов, построить соответствующие математические модели, а также выявить направлении дальнейших исследований.
Представляется целесообразным дать сводку достигнутых ре зультатов, отдельно рассмотреть перечень направлени1к, требующих дальнейшего развития, а также рассмотреть некоторые проблемы, которые д ля своего разрешения, по-виднмоыу, нуждаются и принци пиально косых подходах.
1.Что достигнуто
1.Лп основе лшишза нэпсстлых опытных данных предложен ма кет дискретной модели и форме ансамбля базовых структур пых эле ментов матричного типа. Этот макет остается неизменной оскопой для различных вариантов модели и позволяет осуществлять осред нении свойств без особых математических трудностей.
Базовый структурный элемент — основной носитель свойств ма териала. Степень адекватности модели материала его реальному но-
ведению обеспечивается совершенством модели базового структурпого элемента. В работе показана эволюции базового элемента от простейшего его ввда о форме упругой пружины к модели л ф ор ме структурной ячейки, поведение которой, по-видимому, способно отобразить достаточно полно и геометрию структуры (объемную до лю наполнителя, ее локальную неоднородность), и мшсрострухтурные процессы, сопровождающие деформирование материала и их ло кальную неоднородность (появление и развитие структурных повре ждений и снязанпое с этим размягчение материала, значительные объемные изменения в результате порообразования, появление межфазного внешнего трення в поврежденных элементах, разрушение структурных элементов).
Описываемая структурная модель носит модульный характер, если структурную ячейку считать некоторым сменным модулем, до пускающим или исключающим отдельные микромсханиэмы при ана лизе их значимости. Можно, например, включить в рассмотрение временную зависимость адгезионных отслоений и разрывных дефор маций или не включать параметр врсмспи. Таким же образом мож но выполнить сравнительный анализ вклада межфазного трения в формирование мах ^поведения. Ввод или исключение того или ино го фактора осуществляется через базовые структурные элементы и не требует изменения основной вычислительной процедуры.
2. Геометрическая структура зернистых композитов неоднородна но своей при]юде па масштабном уровне размеров частиц наполните ля. Она является одним из источников механической неоднородно сти н должна приниматься во внимание при создании структурных моделей.
Д л я получения необходимых данных о геометрических особен ностях случайных структур, образуемых частицами круглой ф ор мы, разработаны алгоритм компьютерного синтеза тахих структур к соответствующие вымпелтельн ы е программы для двухмерных и трехмерных систем. Программы позволяют вычислять случайное расположение включений разного размера ярд розных объемных за полнениях пространства вплоть до предельных значений. Расчетные результаты представляются массивом координат дейтрон сфериче ских частиц.
Показано, что вычисленные морфологические характеристики достаточно достоверно отображают разупоридочсипость, характер нуюдля реальных систем.
На основе представлений о гсометрнчсскоНэнтропии предложен способ оценки наиболее вероятной стохастичпости п малых выбор ках и отбора наиболее реалистичных ансамблей частиц,.
Результаты вычислений стохастичпостл геометрических струк тур использованы в главах 3, 5 и 12 при построении и исследовании структурных моделей.
3. Случайная геометрическая структура со степенью заполне ния объема наполнителем более 0,3 использована как основа для построении модели зернистого композита с сильно выраженной ме
ханической неоднородностью фаз, позволяющей применить принцип
фиэ и ческой днекретизацим.
Сущность пришита заключается и замене очень сложных но левых упругих взаимодействий между близко расположенными ча стицами эклнвплситными лIшейными упругими взаимодействиями. Замена реальных структурных элсмснтои линейными приводят к конечно-элементной стсржнеаой системе с шарнирными зпхреило 1Шлми узлов, в которой каждый структурный элемент характеризу ется некоторой случайной жесткостью. Решение такой системы но представляет особых иычцелительных трудностей.
С помощью структурной модели вычислена концентрационная кривая аффективного модуля упругости композитов с моно- и бнфракциониым: наполнением для интервала объемных наполнений 0,35-0,50, которая близка к реальной зависимости.
Исследовано влияние повреждений на сопротивление композита. Исследование распределения усилий н структурных элементах обнаружило, что только 10-20% из них несут основную нагрузку при деформировании. Остальные элементы включаются в ахтииное
противодействие лишь после повреждения перегруженных.
4. Теория функций комплексного переменного открыла возмож ность падежного решения краевых задач структурной механики, правда, только применительно к двумерным системам. Тем не меиес позможпость получить точныеданные о распределении напряжений и деформаций п матрицах случайно паст|>осиныхструктур при плос кой деформации выглядела весьма привлекательно.