Введение к работе
Акту_альность_темы_диссертации определена широким использованием композиционных материалов, являющихся типичным представителем наполненных систем, в современном машиностроении и отсутствием теоретических методов описания их гетерогенной структуры.
В настоящее время аналитически определены максимальные значения коэффициентов наполнения систем с монодисперсным наполнителем. Аналогичная задача для систем с Оидисперсним наполнителем решена лишь для частных случаев, если наполнитель полидисперсный - решения отсутствуют.
Экспериментальные исследования позволяют определить значения реальных коэффициентов наполнения, но, как показывает опыт, их максимальные значения недостижимы.
Распространенные в последнее'время методы компьютерного моделирования гетерогенной структуры наполненных систем позволяют рассчитать значения реальных коэффициентов наполнения, а также построить распределения межцентровых расстояний и толщин прослоек связующего, однако определение максимальных значений требует создания соответствующей геометрической модели. Данные методы могут быть реализованы с помощью современных ЭВМ для расчета взаимного расположения лишь 10 +10 частиц, что недостаточно для описания композиционных материалов и требует введения понятия репрезентативного объема.
Цель1о_работы является создание математической модели, позволяющей с помощью ЭВМ рассчитывать параметры наполнения композиционных материалов с произвольным распределением частиц наполнителя по размерам.
Достижение данной цели позволит заменить, ряд экспериментов теоретическими расчетами, что существенно удешевит и !ускорит процесс создания новых изделий и предоставит возможность исследования широкого класса наполненных систем с новыми физико-механическими и реологическими свойствами.
— С -
Задачи_исследования
-
Вероятностное описание гетерогенной структуры наполненных систем и установление связи между максимальными и предельно возможными значениями коэффициентов наполнения.'
-
Определение максимальных значений коэффициентов наполнения систем с произвольной гранулометрией наполнителя.
-
Определение наиболее вероятных значений коэффициентов наполнения систем с произвольной гранулометрией наполнителя.
-
Проведение расчетов распределений межцентровых расстояний и толщин прослоек связующего.
-
Выполнение оценки размеров репрезентативного объема наполненных систем.
-
Осуществление перехода от экспериментальных гистограмм, полученных при помощи ситового анализа рабочей смеси порошков по крупности к непрерывным распределениям частиц наполнителя по размерам.
-
Применение вероятностного подхода в моделировании механических свойств наполненных систем.
-
Подбор гранулометрии рабочей смеси порошков для создания систем с заданными параметрами наполнения.
Нау_чная_новизна_получеш^_резу,льтатов
впервые установлена связь между максимальными и наиболее вероятными значениями коэффициентов наполнения
впервые выполнены расчеты коэффициентов наполнения систем с бидисперсным наполнителем
впервые осуществлен расчет коэффициентов наполнения систем с произвольным наполнителем
усовершенствованы метода компьютерного моделирования гетерогенной структуры наполненных систем
усовершенствована "трехфазная модель" расчета упругих модулей наполненных систем т
ОЕ^ї1^^5-9Ш^93!^-09ЩНШШ?_Рзу.льтатов
- созданный, в процессе выполненных исследований, пакет
программ используется в практике конструирования новых изде
лий на НПО "АЛТАЙ".
Осндвные_положения_диссе^тацшх_вындсише_н
-
Вероятностный подход к описанию гетерогенной структуры наполненных систем, основанный на введении функции состояния.
-
Наличие наиболее вероятного состояния системы и соответствующего значения коэффициента наполнения.
-
Зависимость коэффициентов наполнения бидисперсных систем от гранулометрии наполнителя.
-
Метод определения коэффициентов наполнения систем с полидисперсными наполнителями.
-
Использование полиэдров Вороного в моделировании гетерогенной структуры наполненных систем.
Личный_вклад_соискателя
В работах, выполненных совместно с Бобрышевым В.П. и Лиопо В.А., соавторами произведена общая постановка задачи. Соискатель провел анализ используемых литературных источников, предлокил принципы вероятностного подхода к описанию гетерогенной структуры наполненных систем, в рамках которого им получены аналитические соотношения, построены алгоритмы и реализованы программы, позволяющие решить поставленные задачи и достичь намеченную цель.
Аіц^Оация^езу_льтатов_диссертации
Основные результаты диссертации докладывались на конференциях и научных семинарах НПО "АЛТАЙ" ( г.Бийск ), НИПММ Томского госуниверситета.
ртгу_бліждвашость_резу_льтатов
Основные результаты диссертационной работы изложены в 10 научных публикациях.
Структу^а_и_объем_диссертации
Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав и приложений. Работа содержит 89 страниц машинописного текста, 23 рисунка, 12 таблиц, список литературы, включающий 146 наименований, а также приложения, в которых приведены основные результаты расчетов, блок-схемы алгоритмов и распечатки используемых программ.