Базові моделі кінетики деформування-руйнування деревних композиційних матеріалів
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.
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].
Авторське право (c) 2018 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
