Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

О разрыхлении пластичного композита при активной нагрузке и влияние его на деформационные и прочностные свойства

# 09, сентябрь 2015
DOI: 10.7463/0915.0812703
Файл статьи: SE-BMSTU...o297.pdf (1086.08Кб)
авторы: Комков К. Ф.1,*, Еремичев А. Н.1

УДК 539.3;539.374

1 Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Обработка результатов испытаний композита, представляющего собой механическую смесь металлических частиц с пластичным полимерным связующим, показала, что его деформационные и прочностные свойства существенно отличаются от  свойств стабильных пластических материалов. Испытания  образцов на растяжение и сжатие с измерением поперечных деформаций, а так же трубчатых образцов на кручение, выявили, что процесс его деформации сопровождается изменением исходной структуры. Нестабильность композита объясняется тем, что в ходе этого процесса он приобретает значительное разрыхление, зависящее  от вида напряженного состояния. Жесткие частицы металла практически не деформируются при любом напряженном состоянии, но они образуют слой связей, оказывающих влияние на поведение смеси при силовом воздействии. Общая деформация складывается из пластического течения связующего, на которое накладывается деформация, вызванная скольжением и утратой связей поверхностного слоя,.
Анализ показывает, что при разрушении в опыте на растяжение нелинейная часть объемной деформации (дилатансии) превышает «условно» упругую более, чем в 6 раз (при сжатии в 3,5раза). Целью предлагаемой работы является разработка методики определения дилатансии, установление ее влияния на деформационные и прочностные свойства композита и совершенствование математической модели материала. Предлагаемая модель, основанная на тензорно – нелинейных уравнениях, описывает разрыхление, как дополнительную составляющую средней деформации и составляющую среднего напряжения, далее называемые: первая – по деформации, вторая – по напряжению. На необходимость таких уравнений указывает значение отношения нелинейной части деформации при квадратичном тензорном аргументе к линейной, которое достигает значения 0,3. Оно  указывает так же на влияние объемной деформации на связь между девиаторами.
Расширить возможности математической модели удается после включения в нее  уравнений для шаровых частей тензоров деформаций и напряжений, которые выделены из исходных уравнений М. Рейнера (М. Реология. - М.: Наука, 1965. 223 с.). Чтобы сблизить нелинейность связи между девиаторами с нелинейностью между шаровыми тензорами напряжений и деформаций, введены параметры. Для их определения разработана методика. Параметры, как функции угла вида напряженного состояния, определяются подбором их значений при наилучшем наложении теоретических кривых на опытные кривые для секущих модулей  и коэффициентов поперечных деформаций. Эта процедура обработки опытных данных позволяет найти, как параметры, так и модуль объемного сжатия.  Они (параметры) позволяют точнее отразить изменение объемной деформации и среднего (гидростатического) напряжения.
Все найденные характеристики и параметры представлены графиками. С их помощью получены зависимости для отношений дилатансий к значению максимальной дилатансии при растяжении. В результате удается графически показать зависимость их (отношений) от деформации при разных видах напряженного состояния. Для проверки расчетов  приведены еще три теоретические кривые для отношения среднего напряжения к максимальному (модулю среднего напряжения при сжатии) для сравнения их с соответствующими теоретическими кривыми, определяющими среднее напряжение как третью часть напряжения вдоль оси образца при растяжении или сжатии. Наложение их друг на друга свидетельствует о непротиворечивости уравнения связи шаровых тензоров и  точности определения параметров, определяющих дилатансию по напряжению. Получены зависимости отношения этих дилатансий к значению максимальной дилатансии при растяжении от деформации при разных углах вида напряженного состояния. 
Учет тензорной нелинейности с определением дилатансий дает возможность с помощью математической модели, учитывающей особенности нестабильных сред, найти логичный подход к установлению взаимосвязи дилатансий с деформационными и прочностными свойствами. Это достигается благодаря использования тензорно – нелинейных уравнений, которые включают в себя нелинейные характеристики и параметры. Последние уточняют расчет прочностных характеристик путем использования сведений об объемной дополнительной  деформации и дополнительного среднего напряжения.
К основным результатам работы следует отнести:
   а) определены характеристики формоизменения и характеристики в главных направлениях, учитывающие зависимость свойств композита от уровня и вида напряженного состояния;
   б) показано, что к тензорным соотношениям связи девиаторов необходимы  уравнения для объемной деформации и среднего напряжения, с параметрами, зависящими   от вида напряженного состояния, которые позволяют проводить оценку эффектов дилатансии, вызванной утратой связей на поверхности металлического наполнителя;
   в) разработана методика определения параметров, призванных приводить в согласие теоретические кривые с опытными кривыми для объемной деформации и среднего напряжения с учетом выявленного механизма изменения структуры композита;
   г) проведены исследования предельных дилатансий по деформации и по напряжению, как функции угла вида напряженного состояния, и показана возможность использования сведений о них в качестве удобных показателей, позволяющих давать оценку применимости классических гипотез прочности.

Список литературы
  1. Еремичев А.Н. Комплексные испытания по определению механических свойств высоконаполненного полимерного материала // Инженерный вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 9. С. 17-32. Режим доступа:http://engbul.bmstu.ru/doc/726783.html (дата обращения 01.08.2015).
  2. Комков К.Ф. О тензорной нелинейности сред, проявляющих существенное различие в сопротивлении растяжению и сжатию // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн . 2013. № 10. С. 451-482. DOI : 10.7463/0513.0571202
  3. Комков К.Ф. К определению напряженного состояния с наименьшим сопротивлением пластической деформации // Вестник Московского университета. Сер. 1. Математика и механика. 2012. Т. 67, № 6. С. 59-62.
  4. Комков К . Ф . О тензорно - нелинейных уравнениях , учитывающих структурные изменения и   дилатансию квазиизотропных сред // Proceedings of the 4th International scientific conference “European Conference on Innovations in Technical and Natural Sciences” (October 10, 2014). “East West” Association for Advanced Studies and Higher Education, GmbH, Vienna, 2014. P. 90-96.
  5. Комков К.Ф. О тензорной нелинейности структурно-неоднородных материалов // Наука и образование. МГТУим. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 8. С. 419-442.DOI:10.7463/0812.0466666

Тематические рубрики:
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)