Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы обоснована
еобходимостью изучения деформационных свойств арамидных нитей и
екстильных изделий из них, нашедших широкое применение в различных
бластях техники. Указанные материалы, обладающие большой
ермостойкостью и прочностью, относятся к классу вязкоупругих твердых тел.
іольшая деформационная жесткость и огнестойкость арамидных нитей и
екстильных изделий из них выгодно отличает данные материалы от
шимеров других групп. Особый интерес представляет изучение
;еформационных свойств указанных материалов в области действия
[еразрушающих нагрузок, близких к условиям их эксплуатации. Применение
рамидных нитей в составе таких текстильных объектов, как бронежилеты,
еревки в устройствах, обеспечивающих спасение людей из высотных зданий
гри пожаре, горноспасательное оборудование, пожарозащитное оборудование
[ др., накладывает особую ответственность и требовательность к качеству при
[роведении исследований их деформационных свойств. Такие исследования
возможны на основе математического моделирования вязкоупругости,
включающего в себя построение соответствующих моделей. Актуальными
задачами являются: прогнозирование процессов деформирования и
восстановления, исследования на прочность и усадку, изучение релаксации и
ползучести.
Разработка численных методик прогнозирования деформационных
процессов арамидных нитей и текстильных изделий из них позволяет решать
задачи по сравнительному анализу свойств указанных материалов, исследовать
взаимосвязи механических свойств со структурой, проводить
целенаправленное технологическое регулирование свойств при разработке и
производстве новых материалов, прогнозировать кратковременные и
длительные механические воздействия. х
Для сравнительного анализа и прогнозирования деформационных свойств арамидных нитей и текстильных изделий из них необходима разработка адекватной математической модели на основе физически обоснованного аналитического описания вязкоупругости. Особую ценность имеет решение задачи прогнозирования деформационных процессов для таких материалов, когда помимо сопоставления их механических свойств, приходится учитывать условия их эксплуатации.
Работа выполнялась в рамках Мероприятия 1 Аналитической целевої ведомственной программы министерства образования и науки РФ 2009 - 20 К гг. "Лентек 1.1.09. "Компьютерное моделирование, прогнозирование и методі исследования механических вязкоупругих свойств технического текстиле Фундаментальные исследования"", а также в рамках Мероприятия : Аналитической целевой ведомственной программы министерства образовани и науки РФ "Развитие научного потенциала высшей школы 2009 - 2010 гг. 2.1.2/4466 "Развитие концепции создания комбинированных и многослойны структур на основе анизотропных волокнистых элементов и разработк физических и биохимических методов оптимизации их функциональны свойств", 2.1.2/3270 "Разработка. методов решения актуальных нелинейны задач механики мягких оболочек, армированных текстильными структурами!1.
Цель работы состоит в разработке комплекса методов исследовани вязкоупругих свойств и прогнозирования деформационных процессе арамидных нитей и текстильных изделий из них на основе математическог моделирования вязкоупругости.
Основными задачами исследования являются:
- разработка методик моделирования релаксации и ползучест
арамидных нитей и текстильных изделий из них;
- изучение влияния температуры на прочностные характеристики, усадк
и восстановление арамидных нитей и текстильных изделий из них;
разработка методик прогнозирования деформационных восстановительных процессов арамидных нитей и текстильных изделий из ню
- разработка программного обеспечения, позволяющего прогнозирован
деформационные, восстановительные, релаксационные, упругие, вязкоупруги
пластические и другие свойства арамидных нитей и текстильных изделий і
них;
- проведение сравнительного анализа физико-механических свойст
арамидных нитей и текстильных изделий из них.
Методы исследования. Теоретической и методологической основе исследования явились классические и современные научные представлени разработки и положения, применяемые в текстильном материаловедении использованием закономерностей, изложенных в физике, физико-химї полимеров, механике твердого тела, термодинамике и математической физик Используются различные математические методы (интегральные уравнени дифференциальные уравнения, уравнения математической физик
лерационное исчисление, численные методы и др.), а также методы іьічислительной математики и информатики. Научная новизна работы состоит:
- в разработке методик прогнозирования процессов релаксации и
юлзучести применительно к арамидным нитям и текстильным изделиям из них
[а основе математического моделирования вязкоупругости по результатам
ратковременного эксперимента на простую релаксацию и простую
юлзучесть;
- в разработке методик прогнозирования деформационных и
юсстановительных процессов применительно к арамидным нитям и
екстильным изделиям из них на основе математического моделирования
[роцессов релаксации и ползучести;
- в выявлении закономерностей влияния температуры на прочностные
:арактеристики, на процессы усадки и последующее восстановление
арамидных нитей и текстильных изделий из них;
- в разработке программного обеспечения (см. список официально
арегистрированных программ [9-12]), являющегося составной частью
целостного комплекса программ по изучению и прогнозированию физико-механических свойств арамидных нитей и текстильных изделий из них.
Практическая значимость работы состоит в том, что разработаны методики и соответствующее программное обеспечение, позволяющие производить:
- прогноз релаксационных процессов и вязкоупругой ползучести
арамидных нитей и текстильных изделий из них;
прогноз деформационных процессов арамидных нитей и текстильных изделий из них;
прогноз усадки и последующего восстановления арамидных нитей и текстильных изделий из них в зависимости от температуры;
прогноз упругих и вязкоупруго-пластических свойств арамидных нитей и текстильных изделий из них;
- технологический отбор арамидных материалов по расчетным
параметрам математической модели вязкоупругости, наиболее
соответствующих определенным назначениям.
Материалы диссертации используются в учебном процессе текстильного факультета СПГУТД, в научных исследованиях лаборатории информационных технологий СПГУТД, а также при курсовом и дипломном проектировании.
Апробация результатов работы. Результаты работы докладывались на всероссийских и международных научно-технических конференциях: V Международная научная конференция "Прочность и разрушение материалов и конструкций" (Оренбург, 2008), Международный симпозиум "Перспективные материалы и технологии" (Витебск, Республика Беларусь, 2009), XVII Международная конференция "Физика прочности и пластичности материалов" (Самара, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатныз работ, среди которых 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК РФ для опубликования материалов диссертаций по специальности 05.19.01 - "материаловедение производств текстильной и легкой промышленности", 4 свидетельства об официальной регистрации программ і Российском агентстве по патентам и товарным знакам.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы (156 наименований) и приложений. Основное содержание диссертации изложено на 121 странице машинописного текста, иллюстрировано 22 рисунками и содержит 14 таблиц.
