| 1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283848586878889909192939495969798991001011021031041051061071081091101111121131141151161171181191201211221231241251261271281291301311321331341351361371381391401411421431441451461471481491501511521531541551561571581591601611621631641651661671681691701711721731741751761771781791801811821831841851861871881891901911921931941951961971981992002012022032042052062072082092102112122132142152162172182192202212222232242252262272282292302312322332342352362372382392402412422432442452462472482492502512522532542552562572582592602612622632642652662672682692702712722732742752762772782792802812822832842852862872882892902912922932942952962972982993003013023033043053063073083093103113123133143153163173183193203213223233243253263273283293303313323333343353363373383393403413423433443453463473483493503513523533543553563573583593603613623633643653663673683693703713723733743753763773783793803813823833843853863873883893903913923933943953963973983994004014024034044054064074084094104114124134144154164174184194204214224234244254264274284294304314324334344354364374384394404414424434444454464474484494504514524534544554564574584594604614624634644654664674684694704714724734744754764774784794804814824834844854864874884894904914924934944954964974984995005015025035045055065075085095105115125135145155165175185195205215225235245255265275285295305315325335345355365375385395405415425435445455465475485495505515525535545555565575585595605615625635645655665675685695705715725735745755765775785795805815825835845855865875885895905915925935945955965975985996006016026036046056066076086096106116126136146156166176186196206216226236246256266276286296306316326336346356366376386396406416426436446456466476486496506516526536546556566576586596606616626636646656666676686696706716726736746756766776786796806816826836846856866876886896906916926936946956966976986997007017027037047057067077087097107117127137147157167177187197207217227237247257267277287297307317327337347357367377387397407417427437447457467477487497507517527537547557567577587597607617627637647657667677687697707717727737747757767777787797807817827837847857867877887897907917927937947957967977987998008018028038048058068078088098108118128138148158168178188198208218228238248258268278288298308318328338348358368378388398408418428438448458468478488498508518528538548558568578588598608618628638648658668678688698708718728738748758768778788798808818828838848858868878888898908918928938948958968978988999009019029039049059069079089099109119129139149159169179189199209219229239249259269279289299309319329339349359369379389399409419429439449459469479489499509519529539549559569579589599609619629639649659669679689699709719729739749759769779789799809819829839849859869879889899909919929939949959969979989991000100110021003100410051006100710081009101010111012101310141015101610171018101910201021102210231024102510261027102810291030103110321033103410351036103710381039 |
- \pgfplotstableset{
- col sep=comma,
- use comma,
- every head row/.style={before row=\hline,after row=\hline\hline},
- every last row/.style={after row=\hline},
- every nth row={1}{before row=\hline},
- every nth row={2}{before row=\hline\hline},
- columns={type,ksxx,ksyy,kszz,ksxy,ksxz,ksyz},
- columns/type/.style={column name=Тип дефекта,
- column type=|p{8cm}|,
- string type},
- columns/ksxx/.style={column name=$K_{\sigma_{11}}$,
- column type=|c},
- columns/ksyy/.style={column name=$K_{\sigma_{22}}$,
- column type=|c},
- columns/kszz/.style={column name=$K_{\sigma_{33}}$,
- column type=|c},
- columns/ksxy/.style={column name=$K_{\sigma_{12}}$,
- column type=|c},
- columns/ksxz/.style={column name=$K_{\sigma_{13}}$,
- column type=|c},
- columns/ksyz/.style={column name=$K_{\sigma_{23}}$,
- column type=|c|}
- }
- \newcommand{\kdiagram}[1]{
- \begin{tikzpicture}
- \pgfplotstableread{#1}\loadedtable;
- \begin{axis}[xbar stacked, width=9cm,height=8cm,
- y dir = reverse,
- bar width = 0.8,
- cycle list name=colorbrewer-ylgnbu,
- ytick=data,
- area legend,
- xtick=\empty,
- legend style={at={(0.5,-0.20)},anchor=east,legend columns=-1},
- yticklabels from table={\loadedtable}{type},
- yticklabel style={font=\small},
- xmin=0,
- enlarge x limits=false,
- point meta=explicit,
- every node near coord/.append style={font=\tiny},
- nodes near coords={\pgfmathprintnumber[precision=2, zerofill]
- {\pgfplotspointmeta}},
- nodes near coords align
- ]
- \foreach \p in {ksxx, ksyy, kszz, ksxy, ksxz, ksyz}{
- \addplot+[xbar]
- table[
- x expr={\thisrow{\p}/(\thisrow{ksxx}+\thisrow{ksyy}+\thisrow{kszz}+
- \thisrow{ksxy}+\thisrow{ksxz}+\thisrow{ksyz})},
- y=id,
- meta=\p
- ]{\loadedtable};
- }
- \legend{$K_{\sigma_{11}}$,
- $K_{\sigma_{22}}$,
- $K_{\sigma_{33}}$,
- $K_{\sigma_{12}}$,
- $K_{\sigma_{13}}$,
- $K_{\sigma_{23}}$}
- \end{axis}
- \end{tikzpicture}
- }
- \chapter{Вычислительные эксперименты макроскопически заданного деформирования и
- нагружения слоев тканого композита с технологическими дефектами}
- В главе\inthirdtext
- % TODO: Реструктурировать разделы в соответствие с замечаниями А.Ташкинова.
- \section{Коэффициенты концентрации напряжений в слое тканого композита c
- керамическими волокнами и поликристаллической матрицей при произвольном
- макродеформировании}
- % Двухосное равнокомпонентное растяжение
- Введем безразмерные коэффициенты $K_{\sigma_{ij}} = \sigma_{ij}({\bf r}) /
- \sigma_{ij}^{per}({\bf r})$, вычисляемые как отношение компонент тензора
- напряжений в слое модельного тканого композита с локальным дефектом к
- соответствующим компонентам в слое материала идеальной периодической структуры.
- Найдем коэффициенты концентрации напряжений в точке, соответствующей центру
- межволоконного пространства слоя тканого композита с керамическими волокнами и
- поликристаллической матрицей с учетом граничных условий~\ref{eq:c2:b_cond},
- соответствующих деформации двухосного равнокомпонентного растяжения в плоскости
- слоя. Области, в которых анализировалось напряженное состояние выбирались так,
- чтобы исключить точки сингулярности поля напряжений, которые могут возникать на
- границах полостей технологических дефектов \cite{bib:matveenko}.
- Структура распределения значений коэффициентов концентрации в точке,
- соответствующей центру межволоконного пространства для компонент тензора
- напряжений модели с гарантированной прослойкой матрицы, представлена на
- рисунке~\ref{fig:c3:max_k_s0}. Как видим, наибольший вклад в коэффициенты
- концентрации для всех видов дефектов вносит касательная составляющая тензора
- напряжения $\sigma_{13}$. Исключение составляет внутренняя технологическая
- пора, которая влияет на коэффициенты концентрации напряжений незначительно. При
- наличии локальных технологических дефектов в виде пропуска волокна основы,
- разрыва волокна основы или одновременного разрыва волокон основы и утка может
- произойти разрушение матрицы по механизмам сдвигов в плоскости слоя. При этом
- дополнительные технологические операции по доуплотнению полости, образованной
- дефектом, материалом матрицы позволяют снизить влияние концентраторов напряжений
- в $1{,}3$ -- $1{,}9$ раза.
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \kdiagram{tables/p0s0.csv}
- \caption{Структура значений коэффициентов концентрации напряжений в центре
- межволоконного пространства модельного тканого композита с гарантированной
- прослойкой матрицы между волокнами при деформации двухосного равнокомпонентного
- растяжении в плоскости слоя}
- \label{fig:c3:max_k_s0}
- \end{figure}
- На рис.~\ref{fig:c3:k_d1d2_s0}~--~\ref{fig:c3:k_d7_s0} показаны распределения
- коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое тканого композита с
- искривленными волокнами и поликристаллической матрицей для случая когда
- волокна окружены гарантированной прослойкой матрицы при наличии различных
- типов технологических дефектов и с учётом дополнительной пропитки композита
- материалом матрицы. Расположение областей, в которых интенсивность напряжений
- достигает максимальных значений в местах, где искривленные волокна основы или
- утка имеют наибольшую кривизну, строго периодично, за исключением областей,
- расположенные вблизи локальных дефектов. При этом максимальные значения
- коэффициентов концентрации напряжений приходятся на фазу матрицы. Наличие
- материала матрицы в полостях, образованных дефектами приводит к снижению
- коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений.
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p0s0d1d2}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с пропуском волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при деформации двухосного равнокомпонентного растяжения в
- плоскости слоя}
- \label{fig:c3:k_d1d2_s0}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p0s0d3d4}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при деформации двухосного равнокомпонентного растяжения в
- плоскости слоя}
- \label{fig:c3:k_d3d4_s0}
- \end{figure}
- \pagebreak
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p0s0d5d6}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при деформации двухосного равнокомпонентного растяжения в
- плоскости слоя}
- \label{fig:c3:k_d5d6_s0}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \includegraphics[width=10cm]{concentrators/p0s0d7}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с внутренней технологической порой при деформации
- двухосного равнокомпонентного растяжения в плоскости слоя}
- \label{fig:c3:k_d7_s0}
- \end{figure}
- % Двухосное равнокомпонентное растяжение с контактом
- Структура распределения значений коэффициентов концентрации напряжений в точке,
- соответствующей центру межволоконного пространства, при условии наличия контакта
- с трением между волокнами под действием деформации двухосного
- равнокомпонентного растяжения в плоскости слоя показана на
- рис.~\ref{fig:c3:max_k_s0_f}.
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \kdiagram{tables/p1s0.csv}
- \caption{Структура значений коэффициентов концентрации напряжений в центре
- межволоконного пространства тканого композита при деформации равнокомпонентного
- двухосного растяжения в плоскости слоя тканого композита с контактом между
- волокнами}
- \label{fig:c3:max_k_s0_f}
- \end{figure}
- Как видим, при наличии контакта с трением между волокнами для всех типов
- дефектов, кроме пропуска волокна основы наибольший вклад в коэффициенты
- концентрации вносит касательная составляющая тензора напряжений $\sigma_{13}$,
- что может свидетельствовать о возможном начале разрушения матрицы по
- механизмам сдвигов в плоскости слоя. При наличии пропуска волокна основы,
- максимальный вклад в коэффициенты концентрации напряжений вносит касательная
- составляющая $\sigma_{23}$. Дополнительное насыщение полости, образованной
- дефектом материалом матрицы позволяет снизить коэффициенты концентрации в
- $1{,}1$ -- $1{,}3$ раза.
- Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений, вызванных
- наличием различных типов дефектов в слое тканного композита при условии
- наличия контакта с трением между волокнами и деформации двухосного
- равнокомпонентного растяжения в плоскости слоя показаны на
- рис.~\ref{fig:c3:k_d1d2_s0_f} -- \ref{fig:c3:k_d5d6_s0_f}.
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p1s0d1d2}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с пропуском волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при деформации двухосного
- равнокомпонентного растяжения в плоскости слоя}
- \label{fig:c3:k_d1d2_s0_f}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p1s0d3d4}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при деформации двухосного
- равнокомпонентного растяжения в плоскости слоя}
- \label{fig:c3:k_d3d4_s0_f}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p1s0d5d6}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при деформации двухосного
- равнокомпонентного растяжения в плоскости слоя}
- \label{fig:c3:k_d5d6_s0_f}
- \end{figure}
- Как видим, распределение коэффициентов концентрации напряжений строго
- периодично, за исключением областей, расположенных вблизи локальных
- технологических дефектов. При этом максимальные значения коэффициентов
- концентрации интенсивностей напряжений приходятся на фазу тканого наполнителя.
- Заполнение полостей, образованных дефектами позволяет снизить значения
- коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений.
- % Одноосное растяжение
- Найдем коэффициенты концентрации напряжений в слое тканого композита с
- керамическими волокнами и поликристаллической матрицей с учетом граничных
- условий~\ref{eq:c3:b_cond:s1}:
- \begin{equation}
- \begin{array}{c}
- u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_2} = u_1^0, \quad u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_1} = 0, \\
- u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = u_2
- {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = u_2 {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0, \\
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} =
- \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = \sigma_{23} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = 0, \\
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} =
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0,
- \end{array}
- \label{eq:c3:b_cond:s1}
- \end{equation}
- \noindent соответствующих деформации одноосного растяжения слоя тканого
- композита в направлении волокон утка.
- Структура распределения значений коэффициентов концентрации в точке,
- соответствующей центру межволоконного пространства для компонент тензора
- напряжений модели с гарантированной прослойкой матрицы представлены на
- рисунке~\ref{fig:c3:max_k_s1}.
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \kdiagram{tables/p0s1.csv}
- \caption{Структура значений коэффициентов концентрации напряжений в центре
- межволоконного пространства тканого композита с гарантированной прослойкой
- матрицы между волокнами при одноосном растяжении в направлении волокон основы}
- \label{fig:c3:max_k_s1}
- \end{figure}
- Можно заметить, что при деформации односного растяжения в направлении
- волокон основы для всех видов дефектов наибольший вклад в коэффициенты
- концентраций вносит касательная составляющая $\sigma_{13}$. Дальнейшее
- увеличение нагрузок может привести к разрушению матрицы по механизмам сдвигов в
- слоя. При этом заполнение полости, образованной наличием технологического
- дефекта, материалом матрицы приводит к снижению коэффициентов концентрации
- напряжений для всех видов дефектов в $1{,}01$ -- $1{,}05$ раза.
- Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое
- тканого композита полотняного плетения с поликристаллической матрицей при
- наличии различных типов технологических дефектов и с учётом дополнительной
- пропитки композита материалом матрицы при деформации одноосного растяжения
- в направлении волокон основы представлены на
- рис.~\ref{fig:c3:k_d1d2_s1}~--~\ref{fig:c3:k_d7_s1}.
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p0s1d1d2}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с пропуском волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при одноосном растяжении в направлении волокон основы}
- \label{fig:c3:k_d1d2_s1}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p0s1d3d4}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при одноосном растяжении в направлении волокон основы}
- \label{fig:c3:k_d3d4_s1}
- \end{figure}
- \pagebreak
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p0s1d5d6}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при одноосном растяжении в направлении волокон основы}
- \label{fig:c3:k_d5d6_s1}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \includegraphics[width=10cm]{concentrators/p0s1d7}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с внутренней технологической порой при одноосном
- растяжении в направлении волокон основы}
- \label{fig:c3:k_d7_s1}
- \end{figure}
- Как видим, максимальных значений коэффициенты концентрации интенсивностей
- напряжений достигают вблизи локальных дефектов. При этом, для всех видов
- дефектов, за исключением одновременного разрыва волокон основы и утка,
- максимальные значения коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений
- приходятся на фазу матрицы слоя тканого композита. В случае одновременно
- разрыва волокон основы и утка максимальные значения коэффициентов концентрации
- интенсивностей напряжений приходятся на фазу тканого наполнителя. Для всех
- видов дефектов дополнительное уплотнений полостей, образованных дефектом,
- материалом матрицы приводит к уменьшению коэффициентов концентрации
- интенсивностей напряжений.
- % Одноосное растяжение с контактом
- Структура распределения значений коэффициентов концентрации напряжений в точке,
- соответствующей центру межволоконного пространства, при условии наличия контакта
- с трением между волокнами под действием деформации одностороннего растяжения в
- направлении волокон основы показана на рис.~\ref{fig:c3:max_k_s1_f}.
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \kdiagram{tables/p1s1.csv}
- \caption{Структура значений коэффициентов концентрации напряжений в центре
- межволоконного пространства тканого композита с контактом между волокнами при
- одноосном растяжении в направлении волокон основы}
- \label{fig:c3:max_k_s1_f}
- \end{figure}
- Максимальный вклад в коэффициенты концентраций вносит кастательная составляющая
- тензора напряжений $\sigma_{13}$, что говорит о возможном разрушении матрицы по
- механизмам сдвигов в плоскости слоя. При этом дополнительное уплотнение
- полостей, образованных дефектом материалом матрицы уменьшает значения
- коэффициентов концентрации напряжений в $1{,}01$ -- $1{,}29$ раза.
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p1s1d1d2}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при одноосном растяжении в
- направлении волокон основы}
- \label{fig:c3:k_d1d2_s1_f}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p1s1d3d4}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при одноосном растяжении в
- направлении волокон основы}
- \label{fig:c3:k_d3d4_s1_f}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p1s1d5d6}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при одноосном растяжении в
- направлении волокон основы}
- \label{fig:c3:k_d5d6_s1_f}
- \end{figure}
- Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое
- модельного тканого композита при наличии контакта с трением между волокнами,
- вызванные различными видами локальных технологических дефектов, показаны на
- рис.~\ref{fig:c3:k_d1d2_s1_f}~--~\ref{fig:c3:k_d5d6_s1_f}. Максимальных
- значений коэффициенты концентрации достигают в местах вблизи локльных дефектов.
- Для модельного слоя тканого композита с пропуском волокна основы влияние
- коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений незначительны. Для всех
- остальных видов дефектов максимальных значений коэффициенты концентрации
- интенсивностей напряжений достигают в областях вблизи технологических дефектов
- и приходятся на фазу тканого наполнителя. При этом дополнительное насыщение
- полостей, образованных локальными технологическими дефектами, материалом
- матрицы приводит к снижению коэффициентов концентрации интенсивностей
- напряжений.
- % Чистое формоизменение
- Найдем коэффициенты концентрации напряжений в слое тканого композита с
- керамическими волокнами и поликристаллической матрицей с учетом граничных
- условий~\ref{eq:c3:b_cond:s2}:
- \begin{equation}
- \begin{array}{c}
- u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_2} = u_1^0, \quad u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_1} = -u_1^0,\\
- u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = u_2
- {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = u_2 {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0, \\
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} =
- \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = \sigma_{23} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = 0, \\
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} =
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0,
- \end{array}
- \label{eq:c3:b_cond:s2}
- \end{equation}
- \noindent соответствующих деформации чистого формоизменения.
- Структура распределения значений коэффициентов концентрации напряжений в точке,
- соответствующей центру межволоконного пространства в слое тканного композита с
- искривленными волокнами и поликристаллической матрицей при наличии
- гарантированной прослойки матрицы между волокнами и с наличием различных видов
- технологических дефектов под воздействием деформации чистого
- формоизменения представлены в таблице~\ref{fig:c3:max_k_s2}.
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \kdiagram{tables/p0s2.csv}
- \caption{Структура значений коэффициентов концентрации напряжений в центре
- межволоконного пространства тканого композита при чистом формоизменении}
- \label{fig:c3:max_k_s2}
- \end{figure}
- Как видим, в случае деформации чистого формоизменения слоя тканого композита с
- локальными технологическими дефектами максимальные вклад в коэффициенты
- концентрации напряжений вносят нормальные составляющие тензора напряжений
- $\sigma_{22}$ и $\sigma_{33}$, что говорит о том, что при дальнейшем увеличении
- нагрузок возможно расслоение матрицы материала в направлении, перпендикулярном
- плоскости слоя или разрыв матрицы в направлении волокон утка. Дополнительное
- насышение полости, образованной дефектом, материалом матрицы снижает значения
- коэффициентов концентрации напряжений в $1{,}02$ -- $1{,}65$ раза.
- На рис.~\ref{fig:c3:k_d1d2_s2}~--~\ref{fig:c3:k_d7_s2} показаны распределения
- коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое тканого композита с
- искривленными волокнами и поликристаллической матрицей при наличии различных
- типов технологических дефектов и с учётом дополнительной пропитки композита
- материалом матрицы под воздействием сдвиговых нагрузок.
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p0s2d1d2}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с пропуском волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при чистом формоизменении}
- \label{fig:c3:k_d1d2_s2}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p0s2d3d4}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при чистом формоизменении}
- \label{fig:c3:k_d3d4_s2}
- \end{figure}
- \pagebreak
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p0s2d5d6}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при чистом формоизменении}
- \label{fig:c3:k_d5d6_s2}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \includegraphics[width=10cm]{concentrators/p0s2d7}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с внутренней технологической порой при чистом
- формоизменении}
- \label{fig:c3:k_d7_s2}
- \end{figure}
- Максимальных значений коэффициенты концентрации интенсивностей напряжений
- достигают в обласях, находящихся вблизи локальных технологических дефектов и
- приходятся на фазу матрицы для всех видов дефектов, кроме одновременного
- разрыва волокон основы и утка. В случае разрыва волокон основы и утка,
- максимальные значения коэффициентов концентрации напряжений приходятся на фазу
- тканого наполнителя. Дополнительное насыщение полости, образованной дефектом,
- материалом матрицы позволяет снизить значения коэффициентов концентрации
- интенсивностей напряжений для всех видов дефектов.
- % Чистое формоизменение с контактом
- Структура распределения значений коэффициентов концентрации напряжений в
- модельном слое тканого композита при наличии контакта с трением между волокнами
- под действием деформации чистого формоизменения представлены на
- рис.~\ref{fig:c3:max_k_s2_f}. Как видим, наибольший вклад в коэффициенты
- концентрации напряжений вносит касательная составляющая $\sigma_{13}$ тензора
- напряжений. Это говорит о возможном разрушении матрицы по механизмам сдвигов в
- плоскости слоя. Дополнительное насыщение полости, образованной дефектом
- материалом матрицы позволяет снизить коэффициенты концентрации напряжений в
- $1{,}02$ -- $1{,}06$ раза.
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \kdiagram{tables/p1s2.csv}
- \caption{Структура значений коэффициентов концентрации напряжений в центре
- межволоконного пространства модельного тканого композита с контактом между
- волокнами при чистом формоизменении}
- \label{fig:c3:max_k_s2_f}
- \end{figure}
- На рис.~\ref{fig:c3:k_d1d2_s2_f} и \ref{fig:c3:k_d5d6_s2_f} представлены
- распределения коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений, вызванных
- наличием дефекта в виде разрыва волокна основы и разрыва волокон основы и утка в
- слое модельного тканого композита с поликристаллической матрицей и наличием
- контакта с трением между волокнами при чистом формоизменении.
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p1s2d1d2}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с пропуском волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при чистом формоизменении}
- \label{fig:c3:k_d1d2_s2_f}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p1s2d3d4}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при чистом формоизменении}
- \label{fig:c3:k_d3d4_s2_f}
- \end{figure}
- \clearpage
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p1s2d5d6}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при чистом формоизменении}
- \label{fig:c3:k_d5d6_s2_f}
- \end{figure}
- Как видим, пропуск волокна основы оказывает незначительное влияние на значения
- коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений. Для остальных видов
- локальных технологических дефектов максимальные значения коэффициентов
- концентрации напряжений расположены в областях, находящихся вблизи дефекта, и
- приходятся на фазу матрицы. Дополнительное насыщение полости, образованной
- дефектом, материалом матрицы позволяет снизить значения коэффициентов
- концентрации интенсивностей напряжений.
- \clearpage
- \section{Коэффициенты концентрации напряжений в слое тканого композита c
- металлическими волокнами и поликристаллической матрицей при произвольном
- макродеформировании}
- % Двухосное равнокомпонентное сжатие
- Рассмотрим материал из ткани с металлическими волокнами в поликристаллической
- матрице. Такие материалы имеют хорошие показатели при сжатии в плоскости слоя.
- Найдем коэффициенты концентрации в слое тканого композита с гарантированной
- прослойкой матрицы между волокнами, вызванные наличием локльных технологических
- дефектов с учетом граничных условий~\ref{eq:c3:b_cond:s3}:
- \begin{equation}
- \begin{array}{c}
- u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_2} = -u_1^0, \quad
- u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_1} = -u_1^0, \\
- u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = u_2
- {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = u_2 {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0, \\
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} =
- \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = \sigma_{23} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = 0, \\
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} =
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0,
- \end{array}
- \label{eq:c3:b_cond:s3}
- \end{equation}
- \noindent соответствующих деформации двухосного равнокомпонентного сжатия
- фрагмента модельного тканого композита в плоскости слоя.
- Структура распределения значений коэффициентов концентрации напряжений в точке,
- соответствующей центру межволоконного пространства модельного слоя тканого
- композита с гарантированной прослойкой матрицы между волокнами под действием
- деформации двухосного равнокомпонентного сжатия в плоскости слоя для различных
- видов технологических дефектов показана на рис.~\ref{fig:c3:max_k_s3}. Как
- видим, максимальный вклад в коэффициенты концентрации интенсивностей напряжений
- вносит касательная составляющая тензора напряжений $\sigma_{13}$, что
- свидетельтвует о возможном разрушении матрицы по механизмам сдвигов в плоскости
- слоя. Дополнительное насыщение полости, образованной дефектом материалом
- матрицы позволяет снизить значения коэффициентов концентрации напряжений в
- $1{,}06$ -- $1{,}71$ раза.
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \kdiagram{tables/p2s3.csv}
- \caption{Структура значений коэффициентов концентрации напряжений в центре
- межволоконного пространства модельного тканого композита с гарантированной
- прослойкой матрицы между волокнами при деформации двухосного равнокомпонентного
- сжатия в плоскости слоя}
- \label{fig:c3:max_k_s3}
- \end{figure}
- На рис.~\ref{fig:c3:k_d1d2_s3} и \ref{fig:c3:k_d7_s3} представлены
- распределения коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений для
- слоя модельного тканого композита при наличии гарантированной прослойки
- матрицы между волокнами с различными видами дефектов. Области, в которых
- коэффициенты концентрации напряжений расположены вблизи локальных
- технологических дефектов и приходятся на фазу поликристаллической матрицы.
- Дополнительное насыщение полостей, образованных дефектами материалом матрицы
- позволяет снизить значения коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений.
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p2s3d1d2}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с пропуском волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при двухосном равнокомпонентном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d1d2_s3}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p2s3d3d4}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при двухосном равнокомпонентном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d3d4_s3}
- \end{figure}
- \pagebreak
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p2s3d5d6}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при двухосном равнокомпонентном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d5d6_s3}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \includegraphics[width=10cm]{concentrators/p2s3d7}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с внутренней технологической порой при двухосном
- равнокомпонентном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d7_s3}
- \end{figure}
- % Двухосное равнокомпонентное сжатие с контактом
- Структура распределения значений коэффициентов концентрации напряжений в точке,
- соответствующей центру межволоконного пространства модельного слоя тканого
- композита при наличии контакта с трением между волокнами с различными видами
- технологических дефектов при воздействии деформации двухосного
- равнокомпонентного сжатия представлена на рис.~\ref{fig:c3:max_k_s3_f}.
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \kdiagram{tables/p3s3.csv}
- \caption{Структура значений коэффициентов концентрации напряжений в центре
- межволоконного пространства модельного тканого композита с контактом между
- волокнами при деформации двухосного равнокомпонентного сжатия в плоскости слоя}
- \label{fig:c3:max_k_s3_f}
- \end{figure}
- Как видим, максимальный вклад в коэффициенты концентрации напряжений вносят
- касательные составляющие тензора напряжений $\sigma_{23}$ и $\sigma_{12}$, что
- говорит о возможном разрушении матрицы по механизмам сдвигов. Доплонительное
- насыщение полостей, образованных дефектами приводит к уменьшению значений
- коэффициентов концентрации напряжений в $1{,}06$ -- $1{,}79$ раза.
- Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое
- модельного тканого композита при наличии контакта с трением между волокнами, с
- различными видами технологических дефектов при деформации двухосного
- равнокомпонентного сжатия показаны на
- рис.~\ref{fig:c3:k_d1d2_s3_f}~--~\ref{fig:c3:k_d5d6_s3_f}.
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p3s3d1d2}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с пропуском волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при деформации двухосного
- равнокомпонентного сжатия}
- \label{fig:c3:k_d1d2_s3_f}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p3s3d3d4}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при деформации двухосного
- равнокомпонентного сжатия}
- \label{fig:c3:k_d3d4_s3_f}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p3s3d5d6}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при деформации двухосного
- равнокомпонентного сжатия}
- \label{fig:c3:k_d5d6_s3_f}
- \end{figure}
- Максимальных значений коэффициенты концентрации интенсивностей напряжений
- достигают в областях, находящихся вблизи локальных технологических дефектов и
- приходятся на фазу тканого наполнителя. При этом дополнительное насыщение
- полостей, образованных дефектами материалом матрицы снижает значения
- коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений незначительно.
- % Одностороннее сжатие
- Найдем коэффициенты концентрации напряжений, вызванных различными видами
- локальных технологических дефектов, в слое модельного тканого композита при
- наличии гарантированной прослойки матрицы между волокнами с учетом граничных
- условий~\ref{eq:c3:b_cond:s4}:
- \begin{equation}
- \begin{array}{c}
- u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_2} = -u_1^0, \quad u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_1} = 0, \\
- u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = u_2
- {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = u_2 {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0, \\
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} =
- \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = \sigma_{23} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = 0, \\
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} =
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0,
- \end{array}
- \label{eq:c3:b_cond:s4}
- \end{equation}
- \noindent соответствующих одноосному сжатию слоя тканого композита в
- направлении волокон основы.
- Структура распределения значений коэффициентов концентрации в точке,
- соответствующей центру межволоконного пространства слоя модельного тканого
- композита при наличии гарантированной прослойки матрицы между волокнами под
- действием деформации одноосного сжатия в направлении волокон основы показана на
- рис.~\ref{fig:c3:max_k_s4}. Как видим, максимальный вклад в коэффициенты
- концентрации напряжений вносит касательная составляющая тензора напряжений
- $\sigma_{13}$. Это свидетельтвует о возможном разрушении матрицы по механизмам
- сдвигов в плоскости слоя. Дополнительное насыщение полостей, образованных
- дефектами, материалом матрицы позволяет снизить значения коэффициентов
- концентрации напряжений в $1{,}02$ -- $1{,}05$ раза.
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \kdiagram{tables/p2s4.csv}
- \caption{Структура значений коэффициентов концентрации напряжений в центре
- межволоконного пространства модельного тканого композита с гарантированной
- прослойкой матрицы между волокнами при деформации одноосного сжатия в
- направлении волокон основы}
- \label{fig:c3:max_k_s4}
- \end{figure}
- Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое
- тканного композита с гарантированной прослойкой матрицы между волокнами,
- вызванные наличием различных видов технологических дефектов показаны на
- рис.~\ref{fig:c3:k_d1d2_s4} -- \ref{fig:c3:k_d7_s4}. Можно видеть, что
- максимальные значения интенсивностей напряжений в слое тканого композита с
- гарантированной прослойкой матрицы между волокнами под воздействием деформации
- одностороннего сжатия в направлении волокон основы, расположены в областях
- вблизи локальных технологических дефектов и приходятся как на фазу тканого
- наполнителя, так и на фазу матрицы. При этом дополнительное насыщение полостей,
- образованных дефектами материалом матрицы снижает значения коэффициентов
- концентрации интенсивности напряжений в матрице. Для фазы тканого наполнителя
- значения коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений снижаются
- незначительно.
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p2s4d1d2}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с пропуском волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при одноосном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d1d2_s4}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p2s4d3d4}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при одноосном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d3d4_s4}
- \end{figure}
- \pagebreak
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p2s4d5d6}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при одноосном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d5d6_s4}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \includegraphics[width=10cm]{concentrators/p2s4d7}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с внутренней технологической порой при одноосном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d7_s4}
- \end{figure}
- % Одноосное сжатие с контактом
- Структура распределения значений коэффициентов концентрации напряжений в точке,
- соответствующей центру межволоконного пространства модельного слоя тканого
- композита при наличии контакта с трением между волокнами под действием
- деформации одноосного сжатия в направлении волокон основы показана на
- рис.~\ref{fig:c3:max_k_s4_f}. Можно заметить, что максимальный вклад в
- коэффициенты концентрации напряжений для всех видов дефектов оказывает
- касательная компонента тензора напряжений $\sigma_{13}$, что свидетельтвует о
- возможном разрушении матрицы по механизмам сдвигов в плоскости слоя. Также для
- всех дефектов, исключая одновременный разрыв волокон основы и утка,
- значительное влияние оказывает нормальная компонента тензора напряжений
- $\sigma_{33}$, что говорит о возможном разрыве матрицы в направлении волокон
- утка. Дополнительное насыщение полостей, образованных дефектом, материалом
- матрицы позволяет снизить значения коэффициентов концентрации напряжений в
- $1{,}02$ -- $1{,}50$ раза.
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \kdiagram{tables/p3s4.csv}
- \caption{Структура значений коэффициентов концентрации напряжений в центре
- межволоконного пространства модельного тканого композита с контактом между
- волокнами при деформации одноосного сжатия в направлении волокон основы}
- \label{fig:c3:max_k_s4_f}
- \end{figure}
- Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в слое
- тканого композита, при наличии контакта с трением между волокнами, вызванные
- наличием различных видов локальных технологических дефектов под действием
- деформации одноосного сжатия в направлении волокон основы показаны на
- рис.~\ref{fig:c3:k_d1d2_s4_f} -- \ref{fig:c3:k_d5d6_s4_f}.
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p3s4d1d2}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с пропуском волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при одноосном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d1d2_s4_f}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p3s4d3d4}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при одноосном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d3d4_s4_f}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p3s4d5d6}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при одноосном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d5d6_s4_f}
- \end{figure}
- Как видим, в случае пропуска волокна основы, влияние коэффициентов концентрации
- интенсивностей напряжений незначительны. Для остальных типов дефектов
- максимальные значения коэффициентов концентрации интенсивности напряжений
- располагаются в областях вблизи локальных технологических дефектов и приходятся
- на фазу тканого наполнителя. Дополнительное насыщение полостей, образованных
- технологическими дефектами, материалом матрицы не приводит к существенному
- снижению коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений.
- % Двухосное неравнокомпонентное сжатие
- Найдем коэффициенты концентрации напряжений, вызванные различными видами
- локальных технологических дефектов в модельном слое тканого композита с
- гаранитрованной прослойкой матрицы между волокнами с учетом граничных
- условий~\ref{eq:c3:b_cond:s5}:
- \begin{equation}
- \begin{array}{c}
- u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_2} = -u_1^0, \quad
- u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_1} = -2u_1^0, \\
- u_1 {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = u_3 {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = u_2
- {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = u_2 {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0, \\
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_4} =
- \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = \sigma_{23} {\bf (r)}|_{\Gamma_3} = 0, \\
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_5} =
- \sigma_{12} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = \sigma_{13} {\bf (r)}|_{\Gamma_6} = 0,
- \end{array}
- \label{eq:c3:b_cond:s5}
- \end{equation}
- \noindent соответствующих деформации двухосного неравнокомпонентного сжатия.
- Структура распределения значений коэффициентов концентрации напряжений в точке,
- соответствующей центру межволоконного пространства слоя тканого композита с
- гарантированной прослойкой матрицы между волокнами показана на
- рис.~\ref{fig:c3:max_k_s5}.
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \kdiagram{tables/p2s5.csv}
- \caption{Структура значений коэффициентов концентрации напряжений в центре
- межволоконного пространства модельного тканого композита с гарантированной
- прослойкой матрицы между волокнами при деформации двухосного
- неравнокомпонентного сжатия}
- \label{fig:c3:max_k_s5}
- \end{figure}
- Как видим, максимальный вклад в коэффициенты концентрации напряжений вносит
- касательная составляющая тензора напряжений $\sigma_{12}$. Это говорит о
- возможном разрушении матрицы по механизмам сдвигов. Дополнительное насыщение
- полости, образованной локальным технологическим дефектом приводит к уменьшению
- значений коэффициентов концентрации напряжений в $1{,}01$ -- $1{,}51$ раза.
- Распределение коэффициентов концентрации напряжений, вызванных различными
- видами технологических дефектов, в слое тканого композита с гаранитрованной
- прослойкой матрицы между волокон под действием деформации двухосного
- неравнокомпонентного сжатия показаны на рис.~\ref{fig:c3:k_d1d2_s5} --
- \ref{fig:c3:k_d7_s5}.
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p2s5d1d2}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с пропуском волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при двухосном неравнокомпонентном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d1d2_s5}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p2s5d3d4}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при двухосном неравнокомпонентном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d3d4_s5}
- \end{figure}
- \pagebreak
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p2s5d5d6}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) при двухосном неравнокомпонентном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d5d6_s5}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \includegraphics[width=10cm]{concentrators/p2s5d7}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с внутренней технологической порой при двухосном
- неравнокомпонентном сжатии}
- \label{fig:c3:k_d7_s5}
- \end{figure}
- Как видим, максимальные значения коэффициентов концентрации интенсивностей
- напряжений располагаются в областях вблизи локальных технологических дефектов и
- приходятся на фазу поликристаллической матрицы. Дополнительное насыщение
- полостей, образованных локльными дефектами, приводит к уменьшению значений
- коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений.
- % Двухосное неравнокомпонентное сжатие с контактом
- Структура распределения значений коэффициентов концентрации напряжений в точке,
- соответствующей центру межволоконного пространства слоя тканого композита при
- наличии контакта с трением между волокнами показана на
- рис.~\ref{fig:c3:max_k_s3_f}.
- \begin{figure}[ht!]
- \centering
- \kdiagram{tables/p3s5.csv}
- \caption{Структура значений коэффициентов концентрации напряжений в центре
- межволоконного пространства модельного тканого композита с контактом между
- волокнами при деформации двухосного неравнокомпонентного сжатия}
- \label{fig:c3:max_k_s5_f}
- \end{figure}
- Как видим, в случае пропуска волокна основы, максимальный вклад в коэффициенты
- концентрации напряжений вносит касательная компонента тензора напряжений
- $\sigma_{12}$, тогда как для остальных видов дефектов, максимальный вклад вносит
- касательная компонента тензора напряжений $\sigma_{13}$. Это говорит о
- возможном разрушении матрицы по механизмам сдвигов в плоскости слоя.
- Дополнительное насыщение полостей, образованных локальными дефектами приводит к
- снижению значений коэффициентов концентрации напряжений в $1{,}04$ -- $1{,}10$
- раза.
- Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений, вызванных
- наличием различных видов локальных технологических дефектов, в слое тканого
- композита при наличии контакта с трением между волокнами показаны на
- рис.~\ref{fig:c3:k_d1d2_s5_f} -- \ref{fig:c3:k_d5d6_s5_f}.
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p3s5d1d2}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с пропуском волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при двухосном неравнокомпонентном
- сжатии}
- \label{fig:c3:k_d1d2_s5_f}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p3s5d3d4}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокна основы~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при двухосном неравнокомпонентном
- сжатии}
- \label{fig:c3:k_d3d4_s5_f}
- \end{figure}
- \begin{figure}[ht!]
- \includegraphics[width=17cm]{concentrators/p3s5d5d6}
- \caption{Распределение коэффициентов концентрации интенсивностей напряжений в
- слое тканого композита с разрывом волокон основы и утка~(а) и с учётом
- доуплотнения~(б) с контактом между волокнами при двухосном неравнокомпонентном
- сжатии}
- \label{fig:c3:k_d5d6_s5_f}
- \end{figure}
- Можно заметить, что максимальные значения коэффициентов концентрации
- интенсивностей напряжений расположены вблизи локальных технологических дефектов
- и приходятся на фазу тканого наполнителя. Дополнительное насыщение полостей,
- образованных дефектами, материалом матрицы незначительно снижает коэффициенты
- концентрации интенсивностей напряжений.
- \clearpage
- \section*{Выводы по третьей главе}
- \addcontentsline{toc}{section}{Выводы к третьей главе}
- \begin{enumerate}
- \item На основе численного решения задач комбинированного многоосного
- нагружения, с помощью разработанного модуля расширений платформы численного
- моделирования SALOME-MECA получены значения безразмерных коэффициентов
- концентрации напряжений в слое тканого композита, вызванные наличием локальных
- технологических дефектов в виде пропуска волокна основы, разрыва волокна основы,
- одновременного разрыва волокон основы и утка, а также внутренней технологической
- поры при наличии/отсутствии контакта с трением между армирующими нитями и
- гарантированной прослойки матрицы.
- \item Определены механизмы, инициирующие разрушение матрицы в слое тканого
- композита с искривленными волокнами. Установлены зависимости реализации этих
- механизмов от типа дефекта, схемы макродеформирования, а также наличия в
- технологическом процессе дополнительных операций, обеспечивающих проникновение
- связующего в полости, образованные локальными технологическими дефектами.
- \end{enumerate}
|