Модель структурная материала

Как следует из вышеизложенного, анализ зарождения и развития разрушения в элементе конструкции в значительной степени зависит от универсальности тех или иных локальных критериев разрушения. При формулировке критериев эмпирическим путем — только на основе непосредственных механических испытаний — возникает опасность неадекватной оценки разрушения конструкции при нагружении, отличном от нагружения при проведенных экспериментах. Повысить степень универсальности локальных критериев можно, опираясь на физические механизмы, протекающие на микроуровне. Одним из путей решения данного вопроса является создание физико-механических моделей разрушения материала, на основании которых могут быть даны формулировки локальных критериев разрушения в терминах механики сплошной среды на базе физических и структурных процессов деформирования и повреждения материала. [c.9]

Структурная модель склерономного материала при неизотермическом нагружении. Примем, что пределы текучести стержней зависят от температуры, которую будем полагать одинаковой для всей модели (имитирующей поведение элементарного объема материала М). Рассмотрим вариант модели, при котором распределение параметров г не зависит от температуры. В этом случае свойства Материала М определяются функциями Е (Г), г в (Т), / (г). Для изотермического нагружения, очевидно, справедливо выражение (7.7) кривая деформирования / (гв) подобна кривой / с коэффициентом подобия гв (который в рассматриваемых условиях зависит от температуры). Отсюда вытекает, что кривые деформирования (зависимости г от е) материала М при различных температурах центрально подобны друг другу. [c.180]

Структурная модель склерономного материала при неизотермическом нагружении [c.28]

С позиций системного анализа композиционный материал можно рассматривать как некоторую систему определенным образом взаимосвязанных идеализированных физических элементов, называемых далее структурными. При таком подходе моделирование свойств композита в конечном итоге сводится к моделированию взаимосвязи, а при изменении физико-механического состояния композита — взаимодействия между его структурными элементами. Следовательно, мерой сочетания абстрактного и эмпирического в модели композиционного материала является уровень (порядок) выделяемого исследователем структурного элемента, определяемый по отношению ко всей системе, т. е. к композиту в целом. В соответствии с уровнем используемого структурного элемента любая конкретная модель композита может быть зачислена в один из трех классов моделей [c.15]

Для построения структурной модели конкретного материала достаточно определить две ее базовые функции. Для этого необходимо из испытаний получить стабилизированную диаграмму циклического деформирования и кривую ползучести (условия испытаний не обязательно должны соответствовать чистой ползучести, как отмечено в А5.6). В целях расширения диапазона напряжений, в котором определяют реологическую функцию, а также проверки (учета естественных разбросов) иногда проводят два (или более) испытания на ползучесть. Если необходимо охватить определенный температурный интервал, то испытания на ползучесть повторяют при двух-трех значениях температуры. После идентификации модель подготовлена для описания самых разнообразных процессов деформирования, в том числе при программах нагружения, более сложных и существенно отличающихся от тех, при которых проведены базовые испытания. Естественно, соответствие опытным данным, получаемым при таких программах, должно быть проверено. Испытания с этой целью были проведены на значительном числе сталей и сплавов, данные по которым приведены в части Б. Рассмотрим некоторые результаты. [c.191]

От указанных недостатков свободен структурный подход к установлению критериев прочности композитных материалов. Это направление в механике композитных материалов, представленное работами [50, 124, 146, 168, 172, 181, 192, 195, 199, 241, 255, 267, 278, 281, 310, 343 и др.], базируется на изучении истинных напряжений элементов субструктуры, для каждого из которых принимается тот или иной критерий прочности. Истинные напряжения восстанавливаются после определения средних (по объему представительного элемента) характеристик напряженно-деформированного состояния при помощи уравнений используемой структурной модели композитного материала. Таким путем удается вычислить разрушающие интенсивности внешних нагрузок всех элементов композита и наименьшую из них естественно принять в качестве нагрузки его начального разрушения. Этот подход позволяет выявить эффективность работы связующего и армирующих элементов, указать рациональные по прочности параметры армирования и открывает пути к управлению прочностными свойствами композитных материалов. В то же время необходимо отметить оценочный характер получаемых при этом результатов, поскольку их установление базируется на анализе локальных характеристик напряженно-деформированного состояния компонентов композита, определяемых лишь приближенно. Точность определения этих характеристик из средних по представительному объему величин ограничена, с одной стороны, точностью уравнений используемой структурной модели армированного слоя, само установление которых неизбежно связано с пренебрежением рядом локальных эффектов, и с другой — наличием неучитываемых технологических дефектов — неполной адгезии, отклонений в регулярности сети волокон и т.д., также неизбежно возникающих в процессе изготовления реального композитного материала и играющих роль концентраторов напряжений. [c.36]

При решении в комплексе столь разнообразных проблем естественно ориентироваться на модели, описывающие основные свойства композитов и имеющие в то же время наиболее простой вид для последующего анализа. Поэтому будем использовать структурную модель армированного материала, основанную на следующих предположениях [114—117]. [c.13]

Следовательно, при построении структурной модели неоднородного материала необходимо соблюдать равенство средних геометрических параметров в модели и реальном материале. [c.25]

Отметим, что модель разрушения композита должна состоять из двух основных элементов. Во-первых, это структурная модель композиционного материала и, во-вторых,- это [c.138]

Наличие неравномерности в укладке волокон, а также различные виды их укладки могут оказывать определенное влияние на прочностные характеристики композитов. Погрешности в укладке волокон имеют, как пра вило, случайный характер, и с учетом разброса прочностных свойств волокон анализ влияния их на процессы разрушения материалов представляет сс бой чрезвычайно сложную вероятностную задачу. Имитационное моделирование композитов на ЭВМ открывает принципиально новые возможности для постановки задач о влиянии структурной неоднородности материалов на их свойства. Для решения этих задач в ряде случаев также применима плоская структурная модель композиционного материала. Неравномерность укладки волокон в моделируемом сечении имитируется на ЭВМ двумя путями. [c.169]

Прочность пластика при одноосном растяжении. Прочность тканевых пластиков зависит от прочности нитей, пропитанных связующим, которые рассматриваются как однонаправленно армированные структурные элементы. Поэтому к пропитанным нитям применяются структурные критерии прочности. Для прогнозирования прочности тканевых пластиков, например при растяжении, необходимо определить напряженное состояние пропитанных нитей на участках с ориентацией волокон параллельно плоскости ткани и под углом к ней. При этом используется модель структуры материала, показанная на рис. 5.16. Согласно этой модели пропитанные нити условно представляются как монослои основы и утка, состоящие из продольно и наклонно армированных полос. В наиболее невыгодном напряженном состоянии находятся наклонно армированные полосы, в которых кроме нормальных напряжений, равных средним нормальным напряжениям по всему монослою = 0° = [c.143]

Исследования полей структурных напряжений, естественно, требуют решения задачи в точной постановке. Точные методы весьма сложны в реализации. Это обстоятельство не позволяет использовать их для определения проявляемых композитами жесткостных свойств непосредственно при расчетах несущей способности элементов конструкций. Полученные точными методами результаты нри этом неизбежно должны быть аппроксимированы с использованием той или иной феноменологической модели деформирования материала. [c.148]

При определении теоретического количества твердой фазы, проникающей в фильтрат при режиме шламовой фильтрации, можно исходить из идеализированных моделей образования сво-диков над открытыми порами фильтроткани или другого фильтрующего материала. Ниже рассматриваются модель разгружающего сводика и модели структурные из шарообразных частиц, образующих сводики над открытыми порами пористого материала. [c.116]

Кроме феноменологических подходов к проблеме хрупкого разрушения в настоящее время интенсивно развиваются исследования по анализу предельного состояния кристаллических твердых тел на основе физических механизмов образования, роста и объединения микротрещин. Разработаны дислокационные модели зарождения и подрастания микротрещины [4, 24, 25,. 106, 199, 230, 247], накоплен значительный материал по изучению закономерностей образования и роста микротрещин в различных структурах [8, 22, 31, ИЗ, 183, 213, 359, 375, 381], подробно изучены макроскопические характеристики разрушения, в том числе зависимости истинного разрушающего напряжения от разных факторов, таких, как диаметр зерна, температура и т. д. [6, 101, 107—109, 121, 149—151, 170, 191, 199, 222, 387, 390, 410, 429]. Как отмечалось выше, при формулировке критериев разрушения наиболее целесообразным представляется подход, интерпретирующий механические макроскопические характеристики исходя из структурных процессов, контролирующих разрушение в тех или иных условиях. [c.59]

В настоящем разделе представлена модель вязкого разрушения материала, рассматривающая процесс непрерывного образования и роста пор [76, 80]. Модель базируется на введенном понятии пластической неустойчивости структурного элемента материала как состоянии, контролирующем критическую деформацию е/ при вязком разрушении, что позволяет отойти от описания процесса непосредственного слияния пор. [c.116]

Для математической формулировки модели необходимо конкретизировать все входящие в (3.1) параметры. Для этого необходимо ввести уравнения, описывающие рост и зарождение пор по границам зерен, в процессе статического и циклического деформирований. Следует также определить упрочнение материала при мгновенной случайной догрузке структурного элемента, деформирование которого происходит при наличии ползучести. [c.157]

Разработанная модель [66—69, 71, 72—74, 83, 85, 125, 126] устраняет имеющиеся несоответствия между расчетными результатами и экспериментальными данными. Базой модели является-анализ НДС и повреждений материала с учетом блочности строения поликристаллических материалов. Под блоком понимается структурный элемент материала, в котором механические характеристики однородны, что в большинстве случаев соответствует понятию зерна в поликристаллических материалах. [c.204]

При разработке моделей прогнозирования трещиностойкости и развития трещин необходимо было сформулировать условие накопления повреждений в градиентных полях напряжений и деформаций. Было показано, что повреждения накапливаются, если размер необратимой упругопластической зоны (при статическом нагружении) или обратимой упругопластической зоны (при циклическом нагружении) больше структурного элемента, размер которого во многих случаях можно принять равным диаметру зерна. В противном случае, когда размер упругопластической зоны меньше размера структурного элемента, материал практически не повреждается и локальные критерии разрушения, сформулированные в терминах механики сплошной деформируемой среды, не дают адекватных реальным ситуациям прогнозов. [c.264]

Неразвитое в конструктивном отношении сознание продуцирует образы диффузно-эмоционального типа. Образ памяти соответствует структуре психического состояния (эмоционального переживания этого состояния), возникающего в связи с рассматриваемым предметом. В процессе реактивации образа в сознании прежде всего генерируется первичное эмоциональное переживание и только затем собственно зрительный образ. Последний характеризуется структурной произвольностью, расплывчатостью, аморфностью. Запоминаются главным образом те объекты, которые доставляют психически яркие переживания, преимущественно связанные с получением положительных эмоций. Структурная информация, имеющая ценность для формообразования, зачастую полностью игнорируется сознанием. В связи с этим возникает задача дидактической адаптации учебного материала, которая успешно осуществляется, как было показано выше, с помощью графических моделей [36]. Необходимо, чтобы в процессе обучения студент не только получал определенную сумму знаний, но и осознавал особенности своего мышления, умел бы контролировать процессы, происходящие в памяти. [c.89]

РУ границы зерна, посредством которой можно будет вычислить свойства материалов. Однако ни одна из многочисленных моделей строения границы зерна (совпадающих узлов, структурных единиц и др.) оказалась не в состоянии решить эту задачу. Изложенный выше материал показал нам, что в зависимости от наличия свободного или избыточного объема (пористости) и зернограничных дефектов одна и та же граница зерен имеет совершенно различные свойства [c.126]

Мысль о том, что границы зерен и межчастичные границы остальных уровней масштабной структурной иерархии поликристаллических сплавов представляют собой самостоятельную фазу поликристалла, высказывалась давно. Предполагалось, что можно определить некую единственную структуру границы зерна, посредством которой можно будет вычислить свойства материалов. Однако ни одна из многочисленных моделей строения границы зерна (совпадающих узлов, структурных единиц и др.) оказалась не в состоянии решить эту задачу. Изложенный выше материал показал нам, что в зависимости от наличия свободного или избыточного объема (пористости) и зер- [c.310]

Структурные элементы. Разнообразие структурных схем армирования и существенные различия в принципах построения армирующего каркаса даже в пределах одного класса композиционных материалов обусловливают трудности разработки расчетных моделей упругих свойств материала. Исследования отечественных и зарубежных авторов но этим материалам содержат, как правило, частичную информацию о технологии их изготовления и некоторых физико-механических свойствах. Расчет упругих характеристик отдельных видов материалов приведен в работах [36, 39—44,79,86,89, 100, 122]. Обобщение некоторых методов расчета изложено в работе [25]. [c.48]

Кинематические ограничения, наложенные на перемещения точек модели, качественно характеризуют степень стеснения при совместном деформировании структурных элементов. Отметим, что наложение этих ограничений не единственно. Если предположить однородность поля перемещений по нормали к граням каждого структурного элемента в любом сечении куба (см. рис. 5.2), то для растяжения-сжатия модели получим завышенные характеристики жесткости. При этом расчет усложнится на порядок вместо 27 уравнений получим 81. Аналогичная модель трехмерноармированного материала была рассмотрена в работе [121]. Расчет констант для нее проводили методами теории упругости с наложением упомянутых выше кинематических условий на гранях каждого элемента. Решение граничной задачи методом конечного элемента [c.138]

Уже в первых работах, вьгаолненных Гляйтером с сотрудниками [1, 106], был установлен ряд особенностей структуры нано-кристаллических материалов, полученных газовой конденсацией атомных кластеров с последующим их компактированием. Это прежде всего пониженная плотность полученных нанокристаллов и присутствие специфической зернограничной фазы , обнаруженное по появлению дополнительных пиков при мессбауэровских исследованиях. На основании проведенных экспериментов, включая компьютерное моделирование, была предложена структурная модель нанокристаллического материала, состоящего из атомов одного сорта (рис. 2.1) [1, 107]. В согласии с этой моделью такой нанокристалл состоит из двух структурных компонент зерен-кристаллитов (атомы представлены светлыми кружками) и зернограничных областей (черные кружки). Атомная структура всех кристаллитов совершенна и определяется только их кристаллографической ориентацией. В то же время зернограничные области, где соединяются соседние кристаллиты, характеризуются пониженной атомной плотностью и измененными межатомными расстояниями. [c.60]

Двухступенчатая иерархия моделей конпозвциониого материала позволяет разделить решение исходной краевой задачи механики деформирования и разрушения (2.6), (2.9) — (2.11), (2.15) на ряд последовательных этапов, связанных с построением макроскопических определяющих соотношений, решением краевой задачи для области с эффективными свойствами, отысканием структурных полей дефорь мирования в элементарных макрообъемах, описанием процессов разрушения элементов структуры, оценкой вероятности разрушения элементарных макрообъемов (т.е. вероятности макроразрушения). [c.36]

Микромеханические модели композита. Принципиальное отличие любой микромеханической модели композиционного материала от его структурной модели заключается в допущении неоднородности исходного структурного элемента (см. рис. 1.1). Вследствие этого микромеханические модели позволяют более адекватно представить реальную физико-механическую и пространственную структуры композита. Вместе с тем непосредственное, т. е. без каких-либо упрощающих реальную ситуацию гипотез, моделирование композита моделями рассматриваемого класса наталкивается на непреодолимые трудности, которые в первую очередь обусловлены уже упоминавшимся изменением свойств исходных элементов композиции в процессе изготовления композиционного материала. По этой причине надежное прогнозирование физико-механических характеристик композита в рамках мик-ромеханических моделей (на базе применения только методов механики неоднородных сред) возможно лишь в тех случаях, когда такими изменениями можно пренебречь. [c.18]

Модель конструкционного материала. В случае осесимметричных нагружений оптимальные проекты цилиндрических оболочек принадлежат классу ортотропных оболочек [92]. С учетом этого результата, а также результатов, рассмотренных в 3.1, в качестве модели конструкционного материала выберем мак-рооднородную модель слоистого композита класса ПJv°. Таким образом, векторы оптимизируемых структурных параметров для рассматриваемых проектов одинаковы и имеют следующий вид [c.219]

Ниже в конкретных расчетах рассматриваются однонаправленные волокнистые композитные материалы, для описания эффективных упругих свойств которых используется структурная модель [193 ]. Аргументируя выбор этой модели, следует, в частности, указать на технологические несовершенства — неполную адгезию, частичную искривленность волокон, отклонения в регулярности сети волокон и др., неизбежно сопровождающие процесс изготовления реальных композитных материалов и вносящие возмущения в распределение напряжений в связующем и армирующих элементах. Стохастический характер распределения зон и типов таких возмущений затрудняет получение достоверных оценок их влияния, которое может полностью обесценить усилия, направленные на уточнение количественных соотношений рассматриваемой модели композитной волокнистой среды. В этой связи представляется обоснованным такой подход к анализу прикладных проблем теории оболочек, при котором используются относительно простые модели композитного материала, учитывающие в то же время все его существенные особенности. Таким требованиям удовлетворяет, в частности, модель [193 ], уравнения которой устанавливаются при следующих допущениях [c.28]

К началу цикла нагружения материал в области предразрушения перед фронтом треш,ины находится в предельном структурном состоянии, которое создается предшествуюш,ей многократной интенсивной пластической деформацией. Такому состоянию соответствует идеальная (свободная от решеточных дислокаций) двухуровневая слоистая субмикрокристаллическая структура, слои которой, состояш,ие из равноосных бездефектных фрагментов, разделяются протяженными ножевыми границами (большеугловыми границами разориентации деформационного происхождения), расположенными вдоль оси х максимальной главной деформации у вершины треш,ины параллельно ее фронту. Ножевые границы являются внутренними концентраторами напряжений, причем максимумы напряжений располагаются вблизи от ножевых границ в теле фрагментов (такое распределение деформаций вблизи границ зерен деформационного происхождения установлено в [30]). Этот предварительно напряженный материал подвергается в цикле нагружения прираш,ению напряжений вплоть до появления очага хрупкого разрушения. В качестве математической модели такого материала (в интервале времени от начала цикла нагружения до зарождения первичного разрушения) рассмотрим однородную и изотропную по упругим свойствам среду со стационарными полями внутренних напряжений вдоль ножевых границ. [c.51]

Имита1щя гексагональной и тетрагональной укладки волокон. При разработке плоской структурной модели композиционного материала предполагалось, что волокна уложены гексагонально в поперечном сечении материала таким образом, что каждое волокно окружено шестью соседними, Но в ряде случаев определенный интерес представляет анализ влияния вида укладки волокон на прочностные свойства композитов. Особенность тетрагональной (или квадратной) укладки состоит в том, что каждое волокно окружено не шестью, а восемью волокнами, при этом четыре из них расположены ближе, а четыре удалены. Это обстоятельство учитывается при реализации алгоритмов перераспределения напряжений. Коэффициенты передачи нагрузки при квадратной укладке получались пересчетом из коэффициентов для гексагональной укладки. Как и при моделировании неравномерной укладки волокон, предполагалось, что коэффициенты передачи нагрузки изменяются обратно пропорционально расстоянию между волокнами. Вычислялись два коэффициента отах т1п соответствующие перегрузке ближайших и удаленных волокон (рис. 84) [c.171]

При получении композиционных материалов в ряде случаев не удается достичь достаточно высокого уровня прочности связи между компонентами. Разрушение таких композитов сопровождается развитием процессов расслоения по границам волокон и матртщы, вьщергиванием разрушившихся волокон из матрицы. Имитация этих процессов на ЭВМ осуществляется путем построения объемной структурной модели композиционного материала. [c.176]

Путем построения структурной модели композищюнного материала, содержащего квазихрупкие компоненты и пористые границы между ними, и имитации взакмодействия микротрещин с границами раздела (разд. 4) исследуется кинетика накопления усталостных повреждений и прогнозируются кривые усталости слоистых композиционных материалов (разд. 5). [c.208]

При вязком разрушении по механизму образования, роста и объединения пор критической величиной служит, как правило, пластическая деформация е/ в момент разрыва — образования макроразрушения. Для расчета е/ Томасоном, Макклинтоком, Маккензи и другими исследователями предложен ряд моделей, в которых критическая деформация при зарождении макроразрушения связывается с достижением некоторой другой эмпирической критической величины, например с критическим расстоянием между порами, с критическими напряжениями в перемычках между порами, с критическим размером поры и т. п. Альтернативным подходом к определению ef, не требующим введения эмпирических параметров, является физико-механическая модель вязкого разрушения, использующая понятие микро-пластической неустойчивости структурного элемента. В модели предполагается, что деформация sf отвечает ситуации, когда случайное отклонение в площади пор по какому-либо сечению структурного элемента не компенсируется деформационным упрочнением материала и тем самым приводит к локализации деформации по этому сечению, а следовательно, к потере пластической устойчивости рассматриваемого элемента без увеличения его нагруженности. [c.147]

Развитие усталостной трещины в модели представляется как дискретный процесс, в котором каждое элементарное приращение длины трещины происходит на постоянную величину A.L, равную размеру структурного элемента. Необходимый анализ НДС структурированного материала у вершины трещины проводится на основании зависимостей (4.20) — (4.37). Здесь следует оговорить одно ограничение, которое необходимо сделать при использовании указанных зависимостей. Дело в том, что аналитическое рашение получено в геометрически линейной постановке при условии 6 = 0. Расчет НДС в таком случае приводит к возможности неограниченного роста напряжений с ростом Кт х и А/с. [c.216]

Эффективность и непосредственность запоминания материала при объединении его компонентов в единую графическую структуру объясняется несколькими причинами временем удержания информации в КВХ, высокой степенью структурной переработки информации в целостные информационные коды , включением в них индивидуально-образных и ассоциативных компонентов. Многие черты в учебном методе графического моделирования В. Ф. Шаталова совпадают с дизайнерскими схемами. Это прежде всего индивидуальной образный хара ктер организации внешней структуры материала, соответствующий внутренней структуре кодов памяти. Графическо-информациопные модели предназначены для внутреннего использования (опора сознания), а не для коммуникации между людьми (иллюстративная схема). Ядром отдельных смысловых блоков для графических схем, по терминологии В. Ф. Шаталова, служат опорные сигналы — условные знаки, символы, значимые только для субъекта. Эту же цель преследует отказ от навязывания каких-либо стандартов в создании таких моделей. У каждого ученика они должны быть по-своему разнообразны. [c.74]

Для успешного решения поискового задания в ориентировочной основе необходимо акцентировать те структурные элементы, которые наиболее важны для правильного выполнения действия. Особенно это относится к учебным задачам, используемым на начальном, материализованном этапе действия. При этом первоочередное внимание уделяется отбору материала, подлежащего изображению, и форме его задания. Использование вспомогательных абстрактных моделей и схем, выделение характерных признаков объекта, предписание характера проводимых операций является ооновой создания прочных опор в сознании студента. [c.98]

ОДНОГО И ТОГО же материала можно говорить не о постоянной характеристике, а о ее статистическом распределении. Если модуль упругости и предел текучести меняются в узких пределах и расчет по средним значениям достаточно достоверен, то прочность хрупких материалов и их структурных составляющих должна рассматриваться как случайная величина и отвлечься от ее статистического характера принципиально невозможно. Именно статистическая теория позволяет объяснить и оценить количественно так называемый масштабный эффект прочность большого изделия всегда оказывается меньше, чем прочность малой его модели (после пропорционального перерасчета, конечно). Изложение современных статистических теорий прочности заняло бы слишком много места, однако некоторые сведения нам представлялось необходимым сообщить. Эти сведения особенно существенны для понимания природы прочности современных композитных материалов, состоящих из полимерной или металлической матрицы, армированной угольным, борным илп иным высокопрочным волокном. Разброс свойств армирующих волокон довольно велик и для нопимания того, в какой мере эти свойства могут быть реализованы в композите, необходимо некоторое представление о статистической природе его прочности. Именно поэтому изложение элементов статистической теории будет дано ниже, в гл. 20. [c.654]

Выбор любой приближенной модели для определения упругих свойств пространствен но-армврованного композиционного материала, исходя из свойств повторяющегося элемента (в идеальном случае — это решение краевой трехмерной задачи теории упругости на структурном уровне волокно—матрица), требует задания статико-кинематических соотношений, определяющих механизм передачи усилий между элементами среды. Для слоистой модели эти соотношения обусловливают равенство деформаций в плоскости слоев вдоль высоты слоистой структуры материала и равенство напряжений, действующих в поперечном к плоскости слоев направлении (см, (3.16) . Для других моделей, характеризующих пространственную структуру многонаправленного композиционного материала, статико-кинематические соотношения на поверхностях раздела разнородных элементов без решения [c.82]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...