Введение к работе
Актуальность работы. Важнейшим условием научно-техническо
го прогресса является создание новых и совершенствование сущес
твующих конструкционных, материалов. Развитие таких отраслей,
как космическая, авиационная, ракетная техника,""авто--""и судост---
роение и т.д., на современном этапе керазр-вно связано с разра-
бской новых конструкционных материалов и методов раачета конс
трукций из них. Выбор материалов, используемых в указанных об
ластях промышленности, определяется условием работы изделий из
них, эксплуатационными фактораш. Они должны обладать высокими
прочностными характеристиками, низким удельным весом, быть хи
мически стойкими, иметь высокую вязкость разрушения, усталост-
ігую и длительную прочность.
Особенно вакное значение имеет вабор материалов для сложных климатических условий эксплуатации, например, условий Севера, что связало, в.первую очередь, с иироким температурным интервалом их.работы.
Настоящая работа посвящена анализу чисто полимерных материалов, которые, во-первых, используются во многих узлах и деталях конструкций, а во-вторых, являются основой.для создания композитов с полимерной матрицей, особенностью которых является возможность создания изделий и элгмэнтов конструкций с заранее заданными свойствами.
Полимерные материалы, особенно при повышенных температурах, ведут себя, как правило, неупруго. Расчет элементов конструкций, основанный на учете дополнительных неупругих деформаций, позволяет более точно определить предельные нагрузки, ко- торио монет выдерживать конструкция при длительной (или кратковременной) эксплуатации. Это естественно снижает инженерные требования, к допускам по предельным нагрузкам, приводит к существенному уменьйзнта веса конструкции и в результате дает большое энопомический эффект.
Развитие экспериментальной .техники а расширенно возмохнос» тей исследований в последние-годы показали, что поведение раз- личных типов, материалов часто тлеет много общего. Так,. например, чувствительность металлов к скорости нагружеши-при зка--чительнсм изменении ее пределов, вязкие эффекты при разгрузке, т.е. рост деформации при убывающем напряжении, далеко не всег-
да укладываются в рамки известных теории пластичности металлов, однако, как правило, учитываются вязкоупругими моделями полимеров. С другой стороны, многим полимерам и композитам свойственны необратимые деформации, не исчезающие дале прь длительном выдергивании свободного образца.
Для описания неупругого повеления материала предлагаются . самые разные модели, начиная от простой деформационной теории, не учитывающей зависимости от скорости, и завершая довольно -сложными интегральными представлениями, учитывающими наследственный характер деформирования и дающими возможность описать как обратимую, так и необратимую деформацию.
Неупругость для полимеров сопровождается нелинейностью. Нелинейность создает большие трудности при анализе. Прежде всего это касается построения определяющих уравнений.
В настоящей работе основное внимание уделено построению именно нелинейных уравнений и их аналізу как в условиях одноосного, так и сложного напряженного состояния для режимов, соответствующих работе элементов конструкций северной техники. '.
Цель работы состояла в том, чтобы построить такую модель, которая бы, во-первых, правильно отражала действительное поведение самих материалов, во-вторых, была бы достаточно проста в приложениях и могла быть положена в основу расчетов элементов конструкций в слоанах условиях их эксплуатации и позволила бы прогнозировать их поведение при сложном напряженном состоянии . и различных температурах.
Новизна работы. В результате проведения теоретических исследований и сопоставления их с экспериментом получэны следующие новые научные результаты:
построено нелинейное определяющее уравнение наследственного типа с учетом температуры;
определены все параметры определяющего уравнения для материала ШФЭ-3, в том числе учитывающие температуру;
показана возможность прогнозирования поведения материала в широком диапазоне изменения температур: от -50 до +40С;
построена модель деформирования при слешем напряженном состоянии для изотропной среды, выписаны соотношения между компонентами тензоров напряжений и деформаций, а также-соотноше-
нпе мекду интенсивяостями;
построено обращение выбранного нелинейного уравнения наследственного типа; . -. _ ...
показана возможность учета температуры в определяющих уравнениях, описывающих сложное напряженное отстояние и приведена обработка экспериментальных данных при разных температурах.
Практическая ценность состоит в развитии методики анализа поведения вязких полимеров, позволяющая прогнозировать измене-. ние их деформационных характеристик при различных скоростях на-груяения.и температурах, характерных для условий Севера.
Достоверность результатов состоит в тщательном анализе экспериментальных данных в хорошем совпадении их с теоретическим расчетом.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.