Базові моделі кінетики деформування-руйнування деревних композиційних матеріалів

Ключові слова: моделі кінетики; кінетика деформування; критерії руйнування; двостадійна модель руйнування

Анотація

Існуючі наразі моделі кінетики деформування і руйнування пов'язані здебільшого з описом переходу з незруйнованого стану матеріалу в зруйнований в одну стадію. Це належить як до класичних теорій міцності, зокрема і кінетичної теорії міцності, так і до теорій і моделей розсіяного накопичення пошкоджень (Continuum Damage Mechanics, CDM). Метою цього дослідження було створення базових моделей кінетики деформування-руйнування (ДР), які описують цей процес у вигляді декількох послідовних переходів окремих структурних елементів (СЕ), у матеріалі, що деформується в часі з одного реологічного стану в інший. Для опису цього процесу залучено апарат формальної кінетики, який дає змогу, знаючи швидкість переходу СЕ з одного реологічного стану в інший, спрогнозувати час досягнення критичної концентрації зруйнованих СЕ. Встановлено, що процес ДР можна розглядати як процес поступового переходу СЕ спочатку пружного стану у в'язкопружний і потім зруйнований. Причому цей перехід може відбуватися як послідовно, так і паралельно. Таким чином, у процесі руйнування постійно змінюється число, а отже, і концентрація СЕ, які перебувають у різних реологічних станах. Зміну концентрації того чи іншого СЕ можна визначити експериментально способом вимірювання величин, що корелюють з параметрами ДР того чи іншого виду деформації тіла. При цьому загальне число елементів структури, що перебувають у різних станах, згідно із законом збереження мас у кожен момент часу ДР має залишатися постійним. Вперше запропоновано двостадійну нелінійну кінетичну модель втрати ресурсу за повзучості композиційних матеріалів на підставі деревини. Застосування методів формальної кінетики під час моделювання фізико-хімічних процесів, які відбуваються під час ДР, дає змогу будувати багатостадійні кінетичні моделі. Застосування методу базових діаграм деформування у поєднанні з двостадійним описом процесу накопичення пошкоджень дає змогу збільшити точність прогнозу допустимого часу за різних схем навантаження під час повзучості.

Біографія автора

S. M. Kulman, Житомирський національний агроекологічний університет, м. Житомир

канд. техн. наук, доцент, кафедра експлуатації лісових ресурсів

Посилання

Aleksandrov, A. A., & Aleksandrov, A. P. (2006). Sobranie nauchnykh trudov. (In 5 vol.). Fizika tverdogo tela. Fizika polimerov. (Vol. 1). In P. A. Aleksandrov, L. V. Kravchenko, V. K. Popov (Compilers), Zh. I. Alferov (Main Ed.), 333 p. [In Russian].

Boiko, L. M., Grabar, I. G., & Kulman, S. M. (2013). Dovhovichnist lychkovanykh struzhkovykh plyt u konstruktsiiakh mebliv. Kiev: Education of Ukraine, 210 p. [In Ukrainian].

Griffith, A. A. (1921). The phenomena of rupture and flow in solids". Philosophical Transactions of the Royal Society of London, A, 221, 163–198.

Kulman, S. M. (2011b). Neliniini efekty deformuvannia i ruinuvannia kompozytsiinykh materialiv na osnovi derevyny. (Ser. Lisivnytstvo ta dekoratyvne sadivnytstvo). Scientific Bulletin of National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 164(1), 250–255. [In Ukrainian].

Kulman, S. M. (2011a). Kinetyka tryvaloi mitsnosti kompozytsiinykh materialiv na osnovi derevyny. Suchasni problemy zbalansovanoho pryrodokorystuvannia: 6th scientific-practical conference, (pp. 196–206). Kamyanets-Podilsky: PDATU. [In Ukrainian].

Kulman, S. M. (2013). Neliniina dynamichna model deformuvannia ta ruinuvannia kompozytsiinykh materialiv na osnovi derevyny. (Ser. Lisivnytstvo ta dekoratyvne sadivnytstvo). Scientific Bulletin of National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 185(2), 312–319. [In Ukrainian].

Kulman, S. M., & Boiko, L. M. (2015). Kinetic model of long durability of porous composite materials based on wood. Sovremennye stroitelnye materialy iz metalla i drevesiny: sbornik nauchnykh trudov. Odesa: OOO "Vneshreklamservis", 134 p. [In Russian].

Nosov, V. V., & Matviyan, I. V. (2017). Mekhanika neodnorodnykh materialov. (2nd ed.). St. Petersburg: Publishing House "Lan", 276 p. [In Russian].

Petrov, V. A., Bashkarev, V. I., & Vettergen, V. I. (1993). Fizicheskie osnovy prognozirovaniia dolgovechnosti konstruktcionnykh materialov. St. Petersburg: Politekhnika, 475 p. [In Russian].

Regel, V. R. (1964). Vysokomolekuliarnye soedineniia, 6, 395. [In Russian].

Regel, V. R., Slutsker, A. I., & Tomashevsky, E. E. (1974). Kineticheskaia priroda prochnosti tverdykh tel. Moscow: Science, 560 p. [In Russian].

Опубліковано
2019-09-26
Як цитувати
Kulman, S. M. (2019). Базові моделі кінетики деформування-руйнування деревних композиційних матеріалів. Науковий вісник НЛТУ України, 29(7), 134-141. https://doi.org/10.15421/40290727
Розділ
Технологія та устаткування