№1-1998 — Механика композиционных материалов и конструкций

Полные тексты статей
https://elibrary.ru/contents.asp?id=33597249

Микитаев А.К., Песецкий С.С., Сторожук И.П., Федоров В.Д.

Механические динамические свойства, диагностика молекулярной структуры и взаимодействий в смесях термопластов с двойной фазовой непрерывностью.

С помощью свободных крутильных колебаний исследованы механические динамические свойства исходных компонентов — поликарбоната (ПК), полиэтилентерефталата (ПЭТФ), функционализированного полиэтилена (ФПЭ), термопластичного полиуретана (ТПУ), блок-сополимера поликарбоната и полидиметилсилоксана (ПК-ПДМС), а также смесей — ПК/ПЭТФ, ПК/ПЭТФ/ПК-ПДМС и ТПУ/ФПЭ. Показано, что зависимости модуля сдвига от состава смесей описываются уравнением Девиса, полученным для материалов с двойной фазовой непрерывностью. Между температурными зависимостями отклонения значений модуля сдвига смесей от уравнения Девиса и критерия zG3, характеризующего взаимодействие фаз в смеси, наблюдается прямая корреляция, что свидетельствует о существенном влиянии межфазного взаимодействия на механические свойства смесей с двойной фазовой непрерывностью. Показано, что в интервале β−процесса релаксации исследованных полиэфиров и смесей на их основе наблюдается плато динамического модуля сдвига. Мольная энергия взаимодействия в интервале низкотемпературного плато равна энергии когезии по Бонди, что объясняется переходом сегментов Куна из состояния твердого тела к состоянию конформационной жидкости с коррелированной межцепной подвижностью. Вследствие недостаточного взаимодействия между цепями ПЭ и ТПУ низкотемпературное плато в интервале β-процесса отсутствует. В отличие от этого плато высокоэластичности наблюдается для всех исследованных полимеров и смесей с двойной фазовой непрерывностью, а мольная энергия в интервале плато высокоэластичности равна энергии когезии по Банну, что интерпретировано переходом сегментов Куна от состояния конформационной жидкости к состоянию конформационного газа. Температурное изменение молекулярного взаимодействия, оцениваемое по критерию zG3, происходит в соответствии с проявлением характерных релаксационных переходов компонентов, причем его усиление наблюдается в случае согласованной молекулярной динамики, а снижение — при несогласованной.

> Том 4 > №1 / 1998 / Страницы: 3-18

Косвинцев С.Р., Лохов А.А., Санников А.Д.

Измерение термодеформаций крупногабаритных изделий из композиционных материалов методом дифференциальной голографической интерферометрии.

Исследование деформированного состояния объектов и конструкций из композиционных материалов имеет важное значение для разработки адекватно описывающих деформации теоретических моделей при создании новых перспективных конструкций и для промышленного контроля формостабильности опытных образцов. Исследования, при этом, должны проводиться при помощи интегральных, бесконтактных, обладающих высокой чувствительностью методов. В литературе описаны различные методы измерений, основное место среди которых занимают голографическая и спекл интерферометрии [1]. Однако при непосредственном применении, например, голографической интерферометрии для исследования термодеформаций крупногабаритных (более 1 м) объектов возникают определенные трудности [1-3], связанные, в основном, с проблемами локализации нулевой полосы, необходимостью повышенной виброзащищенности объектов исследования и элементов интерферометра, относительно большой систематической погрешностью, возникающей вследствие термического расширения элементов интерферометра и т.п. При этом способы решения подобных проблем, успешно применявшиеся в рамках классических схем интерферометров, сегодня часто оказываются неэффективными. В настоящей работе предложен метод дифференциальной голографической интерферометрии реального времени, основанный на пассивной модуляции фазы опорного пучка. Приведены результаты исследований деформаций параболического рефлектора с максимальным диаметром раскрыва 1 метр из угпепластика при равномерном термонагружении, моделирующем условия эксплуатации. На основании результатов экспериментов выданы рекомендации по устройству присоединительных элементов устройства открепления рефлектора.

> Том 4 > №1 / 1998 / Страницы: 18-28

Криканов А.А., Разин А.Ф.

Крепление облицовки к композитному валу.

Разработана методика расчета клеевого соединения металлической рубашки к круглому композитному валу. Найдено распределение касательных напряжений в клеевой прослойке при действии крутящего момента и осевой силы. Показано, что уровень касательных напряжений от крутящего момента на порядок выше, чем от действия осевой силы. Для снижения максимальных касательных напряжений предложен скос металлической рубашки от края к центру и разработана соответствующая методика расчета клеевого соединения. Показано, что при длине скоса 0,5 м, при общей длине металлической рубашки 3 м пик напряжений уменьшается вдвое. Разработанные методики расчета использованы при расчете натурной конструкции соединения металлической рубашки и композитного вала.

> Том 4 > №1 / 1998 / Страницы: 29-40

Паньков А.А.

Осредненная задача обобщенного метода самосогласования для композитов с составными или полыми сферическими включениями.

Представлена постановка и подробный алгоритм численного решения осредненной задачи обобщенного метода самосогласования для композитов с составными или полыми сферическими включениями; ранее, например, в [1,2] — решение задачи прогнозирования эффективных упругих свойств композитов со случайными структурами из однонаправленных однородных [1] или полых [2] волокон. Приведен численный расчет эффективных упругих свойств композита с полыми сферическими включениями в сравнении с известными решениями для периодических структур и с решениями традиционных методов самосогласования.

> Том 4 > №1 / 1998 / Страницы: 41-57

Виноградов Ю. И., Клюев Ю. И.

Тонкостенные осесимметричные конструкции из слоистых композиционных материалов (численный метод решения задач статики и динамики).

Продолжая работу [1], авторы предлагают математическую модель деформирования тонкостенных конструкций из слоистых композиционных материалов. Для анализа разработанной математической модели предлагается использовать численный метод [2] решения краевых задач статики и динамики для жестких дифференциальных уравнений, описывающих деформирование тонкостенных элементов конструкций. Представляются результаты исследования собственных частот и форм колебаний головных частей ракетных конструкций.

> Том 4 > №1 / 1998 / Страницы: 57-73

Рыбаков Л.С., Сильченко Л.Г.

Собственные колебания дискретно подкрепленных цилиндрических панелей.

В рамках дискретно-континуального подхода к анализу деформирования ребристых пластин и оболочек определились два направления исследований. Одно из них (см. [1-6] и другие) базируется на концепции сингулярно неоднородного тела, позволяющей сводить изучаемые задачи к проблеме решения дифференциальных уравнений с коэффициентами, зависящими от функции и ее производных. Основу другого направления составляет метод «склейки». Среди различных его версий наиболее широкие возможности предоставляет, пожалуй, версия, предусматривающая членение анализируемой упругой системы на наименьшие элементы (см. [7-11] и другие) и позволяющая сводить изучаемые задачи к проблеме решения дифференциально−разностных уравнений. Целью настоящей статьи, относящейся ко второму отмеченному выше направлению исследований, является изучение собственных малых упругих колебаний прямоугольных в плане цилиндрических панелей с однонаправленным стрингерным набором и ортотропной (конструктивно−ортотропной) обшивкой. При достаточно общих предположениях в отношении геометрических и упругих свойств панели ниже дается постановка соответствующей дифференциально−разностной задачи на собственные значения. Последняя для условий свободного опирания на криволинейных кромках панели, перпендикулярных стрингерному набору, приводится точным образом к дискретной (разностной) задаче на собственные значения, точное численное решение которой иллюстрируется на конкретных примерах.

> Том 4 > №1 / 1998 / Страницы: 73-87

Бурик А.Г.

Вторичные эффекты при воздействии лазерного излучения на конструкционные материалы.

Рассмотрены тепловые, механические и электромагнитные эффекты, возникающие при воздействии лазерного излучения на непрозрачные материалы при различных плотностях мощности и давлении окружающей среды. Приведено условие плазмообразования по плотности мощности. Представлены регрессионные модели, определяющие количественные связи между значениями плотности мощности импульсного лазерного излучения на облучаемой поверхности и максимальным значением магнитной индукции импульсного магнитного поля в условиях глубокого вакуума, а также между давлением окружающей среды и максимальным значением магнитной индукции импульсного магнитного поля, генерируемого лазерной плазмой.

> Том 4 > №1 / 1998 / Страницы: 116-121

Згаевский В.Э., Яновский Ю.Г.

Роль и значение физического модельного подхода в описании и предсказании эффективных физико-механических свойств и поведения гетерогенных полимерных сред. Часть II. Упругие свойства полимерных матричных композитов с высоким содержанием жестких частиц наполнителя.

В данной работе рассматривается подход к описанию упругих свойств матричного полимерного композита с жесткими частицами наполнителя, основанный на использовании кристаллической модели [1]. При этом, дополнительно к работе [1], обсуждаются кристаллические решетки кубической симметрии (простая кубическая, кубическая объемноцентрированная, гранецентрированная ) и гексагональной симметрии. При переходе к изотропному поликристаллическому телу использованы методы осреднения, основанные на высших инвариантах тензора упругих модулей (метод К.С. Александрова), а также метод Фойгта и метод Ройсса. Научное значение развиваемого подхода заключается в создании базы для описания полимерных матричных композитов с жесткими частицами наполнителя на основе нелокальной, нелинейной теории вязкоупругих сред [2,3]. Данные этой работы и работы [4] позволят, в частности, получить упругие и диссипативные матрицы, которые входят в микроскопическое уравнение движения частиц. Это уравнение является основой для развития нелокальной, нелинейной теории вязкоупругих сред.

> Том 4 > №1 / 1998 / Страницы: 121-132