Особенности моделирования композита

Особенности моделирования композита. Сложность теоретического прогнозирования физико-механических свойств композита по свойствам составляющих его компонентов становится очевидной, если принять во внимание [c.14]

Райс показал, что поскольку плотность энергии деформации есть квадратичная функция деформации, то J = g. Таким образом, взяв J по контуру, лежащему вне любой нелинейной области, можно получить g во многих задачах, не проводя моделирования сложного нелинейного поведения. Более того, в то время как классическая теория разрушения предполагает, что трещина распространяется линейно, использование /-интеграла не связано с таким ограничением. Эта особенность очень полезна при анализе композитов, в которых направление роста трещины может изменяться. [c.231]

Таким образом, учет особенностей технологии в модели оптимизации конструкции из композитов может представлять достаточно сложную самостоятельную задачу моделирования структуры армирования конструкционного материала. [c.183]

При стохастическом подходе все параметры конструкции или часть их моделируются случайными величинами. Для конструкций из композитов это позволяет наиболее полно учесть в модели оптимизации особенности технологии изготовления конструкции. Известное объективное несовершенство любого технологического процесса и, следовательно, принципиальная невозможность создания материалов и конструкций с идеальными (строго заданными) свойствами проявляются в случайных отклонениях характеристик изделий от некоторых средних значений. С позиций моделирования проектной ситуации важным представляется то, что эти отклонения, как правило, подчиняются некоторым статистически устойчивым законам распределения, которые обладают достаточно строго определенными средними, дисперсией и другими характеристиками. Это позволяет строить строгие математические модели стохастических проектных ситуаций и создавать достаточно эффективные алгоритмы их численной реализации. [c.212]

Имеются существенные основания предположить полезность, если не точность, теории эффективного модуля даже при наличии градиентов макроскопических напряжений. Решение задачи о свободной кромке и успешные оценки для задач с локальным повреждением, таким, как трещины слоев, свидетельствуют об этом. Кроме того, необходимо отметить, что модели, построенные с учетом теории эффективного модуля, коррелируют с разрушением, описываемым на основе таких эмпирических законов разрушения, как законы классической механики упругого разрушения и критерий для средних напряжений. Однако это не подтверждает, что данные модели тщательно обоснованы, так как прямого экспериментального доказательства точного влияния этих геометрических особенностей просто не существует. Таким образом, физика процесса разрушения в композитах остается такой же тайной, как в однородных материалах, и наше понимание разрушения сильно зависит от информации, полученной из эксперимента Следовательно, моделирование с помощью теории эффективного модуля дает приближенные, а не точные, результаты, для которых требуется экспериментальное подтверждение. [c.12]

На рис. 1.17—1.20 сравниваются особенности поведения слоистого композита с укладкой [0°, 90°]s, которые определены с помощью данной модели и конечно-элементного решения [36]. Значения N на этих рисунках соответствуют числу подслоев, используемых в данной теории для моделирования половины слоистого композита. Таким образом, ЛГ = 6 означает, что каждый физический слой толщиной Но в композите моделировался с помощью трех подслоев толщиной ho/Ъ каждый, тогда как N= 2 указывает, что каждый физический слой рассматривается как единое целое. [c.59]

Рассмотрение предпосылок, необходимых для машинного моделирования процессов разрушения на ЭВМ, начинается с методологических вопросов, анализ которых позволяет более отчетливо представить место и роль метода структурно-имитационного моделирования на ЭВМ в исследовании рассматриваемых проблем (разд. 1). Обсуждаются особенности развития процессов разрушения композитов на микроструктурном уровне и возможности получения информации, необходимой для имитации на ЭВМ микромеханизмов разрушения, на основе фрактографического анализа, структурных, металлографических исследований и других экспериментальных методов (разд. 2). [c.13]

В книге рассматриваются современные модели расчета и методы параметрической оптимизации несущей способности оболочек вращения из композитов двумерной и пространственной структур армирования. Основное внимание при этом уделено оболочкам, работающим на статическую устойчивость или в режиме колебаний, эффективные деформативные характеристики которых определяются методами теории структурного моделирования композита. В задачах, содержащих оценки предельных состояний оболочек по прочности, используется феноменологическая структурная модель прочностных характеристик слоистого композита, параметры которой получены экспериментально. Подробно анализируются особенности постановки задач пара.метрической оптимизации оболочек из композитов. Показана взаимосвязь векторной и скалярной моделей задач оптимизации в случае формализуемых локальных критериев качества проекта. Значительное место отведено изложению и примерам приложения нового метода решения задач оптимизации оболочек из. многослойных композитов — метода обобщенных структурных параметров, применение которого позволяет получить наиболее полную информацию об опти.чальных проектах широкого класса практически важных задач оптимизации. Содержащиеся в книге результаты могут быть использованы для инженерного проектирования оболочек из волокнистых композитов. Табл. 23, ил. 58, библиогр. 181 назв. [c.4]

Исследованы механизмы разрушения материалов, армированных волокнами при статическом и циклическом нагружениях. Показана важность и Необходимость рассмотрения разрушения композитов на микроуровне. Причина этого заключается в первую очередь в присущей этим материалам неоднородности и анизотропии, приводящим к существованию многочисленных плоскостей слабого сопротивления (например, сдвигу и поперечному отрыву), по которым, как правило, распространяются трещины. В начале главы коротко рассмотрены виды разрушения однонаправленных слоистых композитов без надрезов при растяжении — сжатии в направлении армирования и перпендикулярном направлении, а также при сдвиге. Акцент сделан на особенностях разрушения этих композитов на уровне компонент. Макроповедение композитов оценивалось на основании анализа неустойчивого развития повреждений, возникших на микроуровне. При помощи модели, названной моделью сдвигового анализа, учитывающей неоднородность композита на микроуровне, теоретически обосновано аномальное влияние диаметра отверстия в слоистом композите на несущую способность. Этот метод анализа также использован для моделирования поведения слоистого композита со сквозным отверстием. [c.33]

Системный подход к проблеме диктует необходимость построения в первую очередь спектра адекватных математических моделей композитных стрзчсгур различного типа, установления количественных связей между геометрическими особенностями организации и функциональными свойствами структуры материала и его физико —механическими и эксплуатационными характеристиками. При зтом особенно актуальна разработка теоретических методов моделирования, позволяюш,их комплексно и на единой основе анализировать различные свойства композитов. [c.13]

Неп олнота — объективное свойство любой модели оптимизации, отражающее приближенность, неточность, наконец,, недостоверность представлений проектировщика об объекте проектирования. Как следует из изложенного, модели оптимизации конструкций из композитов потенциально обладают весьма значительной информационной емкостью. Обработка же информационно емких систем, анализ их свойств, внутренних связей и функционирования могут быть эффективно реализованы лишь средствами имитационного моделирования [150]. В то же время о проекте конструкции желательно иметь достаточно надежное качественное представление, что обусловливает естественное стремление проектировщика к максимально возможному упрощению модели оптимизации, особенно важному в случае конструкций из композитов. Одним из проявлений такого стремления является, например, структурный подход к моделированию свойств композита, опирающийся на принцип эффективной гомогенизации низших относительно выделенного в модели структурных уровней композита. Указанное обстоятельство — весьма важная, но не единственная причина неполноты моделей оптимизации конструкций из композиционных материалов. [c.174]

Глава 4 посвящена непосредственно разработке структурных моделей композиционных материалов, алгоритмизации микро механизмов разрушения и имитационному моделированию на ЭВМ процессов разрушения. Приведены алгоритмы построения линейных, плоских, объемных и ква-зиобъемных структурных моделей композитов с хрупкими волокнами, позволяющие имитировать на ЭВМ различные микромеханизмы разрушения и их взаимодействие, а также воспроизводить качественно различные виды макроразрушения. Исследованы особенности развития процессов разрушения в бороалюминии и углеалюминии в зависимости от объемных долей компонентов, статистического распределения прочности волокон и неравномерности их укладки, а также от степени физико-хи- [c.9]

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]

Особенность прогнозирования времени до разрушения путем имитации процессов на ЭВМ состоит в большом разбросе получаемых результатов, достигающем в ряде случаев двух порядков. В силу этого при каждом режиме нагружения имитировалось испытание серии образцов, применялись методы статистической обработки результатов экспериментов, включающие оценку средних значений, разброса получаемых результатов и исключение случайных выбросов. Следует отметить, что при испытании на длительную прочность реальных образцов композиционных материалов, как 1фавило,также имеет место чрезвычайно большой разброс получаемых результатов, что вызьшйет существенные трудности при построении кривых длительной прочности. Имитационное моделированиие в данном случае, по-видимому, отражает физическую природу разброса значений времени до разрушения композитов, который в первую очередь связан с разбросом прочности армирующих волокон. [c.233]

Моделирование на ЭВМ кинетики развития усталостных треаи(ин в слоистых и волокнистых композитах. Выше уже отмечалась роль границ раздела в повышении трещиностойкости композитов (см. рис. 8). Заметим, что границы раздела компонентов в ряде случаев представляют собой самостоятельный объект исследования и их роль в развитии усталостного разрушения трудно переоценить. Одна из особенностей границ раздела это неравномерность прочности соединения компонентов, которая является результатом как неравномерности контакта, так и неравномерности физико-химического взаимодействия волокон и матрицы, отмечаемой, например, при диффузионной сварке или при прокатке [2,208]. [c.234]

В связи с острой необходимостью промышленных предприятий, особенно химических, в торцевых уплотнениях, подшипниках скольжения и опорах скольжения, эксплуатируемых в особо активных средах (концентрированных щелочах, кислотах и т.п.), проведены исследования по разработке антифрикционных керамик с повышенным содержанием АЦгОз. Изготовлены и исследованы несколько модельных композитов из высокопрочного стеатита, образцы которого изготавливали методом горячего прессования массы с парафиновым пластификатором. Проведен комплекс работ по моделированию процессов тепловой усадки при спекании изделий из этих композиционных материалов. [c.158]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...