Механика композитных материалов 5 1979

МЕХАНИКА КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, 1979, М 5, с. 945

СТАТЬИ, ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ВИНИТИ*

АННОТАЦИИ

И. И. Бугаков

КОНЦЕНТРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ НАПРЯЖЕНИЙ: ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ ОБОБЩЕННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ИЗОХРОННЫХ ЛИНИЙ

Метод фотоползучести обобщается на неизотермические задачи, в которых температура монотонно возрастает. Дается пример исследования концентрации напряжений в одно­ родно нагреваемом полимерном элементе составного тела. Установлено, что в начале и в конце процесса нагревания полимерный элемент деформируется в области линейной ползучести, а в интервале температур 69—97° С — в области нелинейной ползучести. Об­ суждается возможность применения изохронных линий при исследовании напряжений внутри области. Ил. 4, библиогр. 16 назв.

С. И. Круглых, С. С. Панина, А. В. Андрианов

АВТОМАТИЧЕСКАЯ МНОГОПОЗИЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Описана установка для снятия термомеханических кривых (ТМК) композитных мате­

стоит из тепловой камеры и пульта управления, осуществляющего регулирование температурного режима в камере и автоматическую запись измерения образцов в ко­ ординатах температура—деформация. Линейная скорость нагрева и поддержания требуемой температуры образцов осуществляется устройством, созданным на базе электронных потенциометров КСП-4 и ПСР1-01 с использованием компенсационного метода с обратной связью. Конструктивные особенности установки позволяют увели­ чить точность измерения, снимать в тождественных условиях термомеханические кри­ вые на девяти образцах при одновременной записи одной дилатометрической кри­ вой для учета деформации при тепловом расширении. Представлены полученные на установке экспериментальные термомеханические кривые фторопласта, полиэтилена и ПММК. Установка позволяет определять некоторые другие характеристики материа­ лов, например, кратковременную ползучесть, коэффициент линейного расширения, а

60 — 1573

С О Д Е Р Ж А Н И Е

СВОЙСТВА МАТРИЦЫ

б и о к о м п о з и т ы

Авдеев Ю. А., Регирер С. А. Математическая модель костной ткани как поро-

946

C O N T E N T S

PROPERTIES OF MATRIX

PROPERTIES OF INTERFACE

STIFFNES OF COMPOSITES

STRENG TH AND STABILITY

948

УДК 678:01:539.26

Механизм развития магистральной трещины в полимерах. Веттегрень В. И., Куксенко В. С., Фролов Д. И Ч м е л ь А. Е. Механика композитных материалов, 1979, № 5 с. 771—775.

Сочетанием методов малоуглового рентгеновского рассеяния и инфракрасной спектро­ скопии нарушенного полного внутреннего отражения показано, что вблизи вершины рас­ тущей макротрещнны в полиэтилене резко возрастает концентрация разорванных поли­ мерных молекул и субмикротрещин размером ~ 1 0 3 А. Сопоставление числа субмикро­ трещин и разрывов в зоне разрушения дает основания заключить, что развитие макро­ трещины происходит за счет интенсивного распада химических связей. Табл. 2, ил. 4, библиогр. 9 назв.

УДК 678.01:539.2:539.538

Влияние приработки поверхности контртела на механизм износа композиций на основе полиэтилена. Айнбиндер С. Б., Андреева Н. Г Механика композитных материалов,

1979, № 5, с. 776—783.

Показано, что для обеспечения малой скорости износа полиэтилена высокой плот­ ности и композиций на его основе необходимо создать на рабочей поверхности контр­ тела рельеф с высоким радиусом вершин неровностей и наличием горизонтальных плато. Предложен механизм образования подобного оптимального состояния поверх­ ности контртела при трении композиций полиэтилена с металлическим наполнителем (менее твердым, чем материал контртела). Показано, что наличие подобного рельефа (при отсутствии перенесенных полимерных слоев) является достаточным условием для обеспечения малого износа материалов на основе полиэтилена. Табл. 1, ил. 7, биб­

Дан обзор, составленный в основном по работам автора. Обсуждена модель слоя, орто­ гонально армированного упругими стержнями (нитями) и матрицей из вязкоупругого материала. С учетом некоторых гипотез предложена механическая модель, позволяющая определить модуль армированного криволинейными нитями материала в функции про­ странственного расположения волокон, а также упругих свойств волокон и матрицы. Приведены некоторые определяющие соотношения для ползучих композитов, предложен приближенный способ расчетов на ползучесть и релаксацию. Ил. 7, библиогр. 27 назв.

УДК 539.37:678.5.06

Определение деформативных свойств композитного материала, армированного прост­ ранственно-криволинейной арматурой. Крегер А. Ф. Механика композитных материа­ лов, 1979„ № 5, с. 790—793.

Определяются все упругие константы композитного материала, армированного прост­ ранственно-криволинейной арматурой. Предложена математическая модель материала, в основу которой положены свойства однонаправленно армированного композита. При­ меняются методы усреднения компонент тензора жесткости (или податливости) рас­ четных элементов композита. Приведен пример, где определены все технические кон­ станты композита, имеющего наряду с прямолинейной арматурой и пространственно­ спиральное армирование. Табл. 1, ил. 3, библиогр. 6 назв.

УДК 539.43:678.5.06

Длительное разрушение неупругих композитов. Суворова Ю. В., Викторова И. В., Машинская Г П.' Механика композитных материалов, 1979, № 5, с. 794—798.

Проведено феноменологическое исследование процесса накопления поврежденности, происходящего при деформировании неупругнх композитов. Полученные эксперимен­ тальные результаты описываются при помощи разработанной ранее нелинейно-наслед­ ственной модели, позволяющей разделить процессы вязкого течения и накопления по­ врежденности. Предлагается дальнейшее ее развитие для учета залечивания дефектов при разгрузке. Дано приложение модели к описанию длительной прочности. Табл. 1, пл. 4, библиогр. 14 назв.

УДК 537.4:678.5.06

Экспериментальная оценка анизотропии прочности однонаправленно армированного органопластика. Соколов Е. А. Механика композитных материалов, 1979, № 5, с. 799—803.

Сообщаются результаты экспериментального определения прочности однонаправленно армированного органопластика при различных частных случаях плоского напряжен­ ного состояния. Из анализа полученных данных установлена возможность описания прочности исследованного материала при плоском напряженном состоянии уравнением поверхности второго порядка, содержащим линейные и квадратичные члены. С нс-

949

пользованием найденных значений компонент тензоров поверхности прочности пред­ сказана и экспериментально подтверждена зависимость прочности при растяжении и сжатии от угла между направлением нагружения и направлением армирования мате­ риала. Результаты работы могут быть использованы для оценок прочности многослой­ ных органопластиков в случае, когда в качестве основного структурного элемента материала может быть принят однонаправленно армированный слой. Ил. 2, бнблиогр. 28 назв.

УДК 620.178:678.5.06

Исследование механизма упрочнения полистирольных пластиков каучуком. Будтов В. П„ Гандельсман М. И. Механика композитных материалов, 1979, № 5, с. 804—810.

Предлагается модель разрушения полимерных композиционных материалов с хрупкой матрицей и эластичными включениями, названная авторами моделью «заторможенной трещины». Согласно этой модели разрушение включений запаздывает по отношению к разрушению матрицы, и поэтому створки растущей трещины оказываются стянутыми неразорвавшимися включениями. При этом напряжения, создаваемые включениями в мес­ тах контакта их со створками нызывают вязкопластическое вытягивание материала, т. е. образование тяжей, наблюдающихся экспериментально. В рамках предложенной модели естественным образом объясняется механизм упрочнения полистирольных пластиков, модифицированных каучуком, при ударных нагрузках, а также способность этих мате­ риалов при квазистэтическом нагружении претерпевать без разрушения значительные необратимые деформации. Эти характерные свойства ударопрочных полистирольных пластиков определяются эффектом торможения роста трещины за счет стягивания ее створок включениями. Для анализа модели «заторможенной трещины» используется естественная аналогия с теорией сил сцепления. Выбрана модель Дагдейла, применяв­ шаяся ранее для исследования равновесных параметров трещины в нагруженных образ­ цах ударопрочных полистирольных пластиков (см. РЖХ, 1978, 6С77). Проводится ил­ люстративный расчет кинетики роста трещины, а также зависимости разрушающей на­ грузки от объемной доли включений при быстром и медленном нагружении. Расчетные зависимости качественно соответствуют экспериментальным. Ил. 5, библиогр. 17 назв.

УДК 624.071.4 + 539.411:678.5.06

Устойчивость вязкоупругих пластин и оболочек при повышенных температурах.

Потапов В. Д. Механика композитных материалов, 1979, № 5, с. 811—818.

Исследуется устойчивость безмоментного напряженного состояния пластин и оболочек, выполненных из ортотропного материала, обладающего свойством линейной ограни­ ченной ползучести. Решение поставленной задачи сводится к определению значений мгновенной и длительной критической температуры. На примере нагреваемой прямо­ угольной пластины показаны особенности получения критических значений темпера­ туры при разной степени ортотропии материала и при различных свойствах ползу­ чести материала. Ил. 2, библиогр. 9 назв.

УДК б Ш 7 1.4+ 539.411:678.5.06

Тонкие оболочки из композитных материалов, ослабленные отверстиями. Гузь А. Н., Шнеренко К. И. Механика композитных материалов, 1979, № 5, с. 819—834.

Представлен обзор результатов исследований по распределению напряженно-деформи­ рованного состояния около отверстий в оболочках, изготовленных из слоистых композиционных материалов. Рассмотрены работы по трансверсально-изотропным обо­ лочкам. ортотропным оболочкам без учета деформаций межслоевых сдвигов, многослой­ ным оболочкам с учетом анизотропии свойств и низкой сдвиговой жесткости, трех­ слойным оболочкам. Уделено внимание аналитическим, вариационным и эксперимен­ тальным методам решения задач. В заключение сформулированы незавершенные актуальные вопросы по данной проблеме. Библиогр. 106 назв.

УДК 624.074:678.5.06

.Напряженно-деформированное состояние системы ортотропная оболочка переменной толщины — наполнитель сложной формы. Елтышев В. А. Механика композитных мате­ риалов, 1979, № 5, с. 835—839.

Рассматривается краевая задача напряженно-деформированного состояния системы ортотропная оболочка переменной толщины—наполнитель сложной формы. На оболочку по торцам действует распределенное растягивающее усилие, наполнитель нагружен не­ равномерным внутренним давлением. Материал наполнителя упругий и изотропный, ма­ териал оболочки упругий и оптотропный. Для оболочки принимаются обычные допуще­ ния безмоментной технической теории оболочек. Для решения краевой задачи применя­ ется метод, сущность которого состоит в получении общего решения уравнений Ламе для тел вращения и выделения частных решений интегральным методом наименьших квадратов с последующей регуляризацией решения. Рассмотрены случаи задания равно­ мерного и неравномерного давления. Результаты исследований представлены в виде графиков распределения компонент вектора перемещений и тензора напряжений в кон­ струкции. Ил. 3, библиогр. 7 назв.

951

УДК 624.71 + 634.374:678.5.06

Колебания трехслойных стержней. Григолюк Э. И., Лопаницын Е. А. Механика ком­ позитных материалов, 1979, № 5, с. 840—8Э0.

Методом Бубнова с представлением неизвестных функции степенным рядом и рядом

УДК 611.71:539

Математическая модель костной ткани как пороупругого пьезоэлектрического материала.

Авдеев Ю. А., Регирер С. А. Механика композитных материалов, 1979, № 5, с. 851—855.

Кратко изложена процедура построения упрощенной модели несжимаемого пористого пьезоэлектрика. Указаны возможности обобщения модели. Модель отражает некоторые характерные свойства костной ткани и может быть использована для обработки опыт­ ных данных. Отмечается, что диссипативные эффекты, обусловленные фильтрационным движением жидкости в порах, могут существенно влиять на видимые пьезоэлектриче­ ские и вязкоупругие свойства кости. Библиогр. 8 назв.

УДК 611.71:539

Влияние дозированных физических нагрузок на состояние большеберцовых костей спортсменов по данным ультразвуковых измерений. Дзенис В. В., Мертен А. А., Шумский В. В. Механика композитных материалов, 1979, № 5, с. 856—860.

С целью выяснения механизмов адаптации костной ткани к физическим нагрузкам были проведены исследования на тредбане, где осуществлялся бег с заданной скоростью 2 и 4 м/с. Было установлено, что выполнение дозированной нагрузки на тредбане сопровож­ дается повышением скорости ультразвука, тем большей, чем больше интенсивность физической нагрузки, однако эти явления в различных группах обследованных выра­ жены в неодинаковой степени. Наибольший прирост скорости (более чем на 10%) наблюдался у пловца и бегунов. У нетренированных лиц изменения в скорости были не­ значительными. Обсуждается влияние кровенаполнения костной ткани и твердости по­ верхностного слоя кости на значения скорости ультразвука. Табл. 1, ил. 5, библиогр. 10 назв.

УДК 611.71:539.3

Особенности деформирования компактной костной ткани человека при ползучести в условиях растяжения. Мелнис А. Э., Кнетс И. В., Моорлат П. А. Механика композит­ ных материалов, 1979, № 5, с. 861—867.

Исследовано поведение компактной костной ткани большеберцовой кости человека во времени при шести уровнях постоянной продольной растягивающей нагрузки, составляю­ щей 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6 и 0,7 от разрушающего напряжения. Установлено различие свойств ползучести по сечению большеберцовой кости и определены характеристики ма­ териала, позволяющие описать как активную, так и обратную ползучесть. На базе полу­ ченных данных выявлено нелинейное поведение компактной костной ткани, а также установлено наличие трех диапазонов характерных напряжений, в которых свойства ползучести кости различны. Табл. 2, ил. 4, библиогр. 14 назв.

УДК 611.08:539.3

Возрастные изменения ряда параметров механических свойств деминерализованной компактной костной ткани. Добелис М. А. Механика композитных материалов, 1979, № 5, с. 868—872.

Экспериментально установлено, что механические характеристики деминерализованной костной ткани с возрастом меняются по-разному в зависимости от локализации ткани

вбольшеберцовой кости. Скорость изменения показателей механических характеристик

свозрастом также неоднородна по сечению. Предполагается, что эта неоднородность

УДК 611.1:539.3

Об активных реакциях внутренней сонной артерии на растяжение. Мамисашвили В. А., Мчедлишвили Г. И., Ормоцадзе Л. Г. Механика композитных материалов, 1979, № 5, с. 873—877.

Рассмотрена роль миогенного механизма в регулировании мозгового кровотока при из­ менении общего артериального давления. Проведена экстраполяция данных, полуденных различными авторами в условиях in vitro на изолированных отрезках сосудистых глад­ ких мышц, на реально существующие в организме условия изменения внутрисосудис­ того давления. Кроме того, изучались реакции живой, циркуляторно изолированной in situ внутренней сонной артерии на изменение внутрисосуднстога давления. Получен­ ные результаты свидетельствуют о том, что многенные ответывнутренней сонной арте-

953

УДК 611.08:539.3

Механоматематическая модель скелетной мышцы. Багдоева А. М. Механика композит­ ных материалов, 1979, № 5, с. 929—933.

Описана разработанная автором механоматематическая модель скелетной мышцы, ба­ зирующаяся на структуре мышечного волокна и представляющая собой комбинацию упругих, вязких и инерционных элементов. В модели отражены пульсирующий харак­ тер сократительной силы и зависимость этой силы от длины мышцы; учитываются инерционность миофибрилл и реальные жесткостные свойства упругих элементов, ха­ рактеризующиеся сильной нелинейностью с несимметричной характеристикой. Соответ­ ствие модели свойствам и поведению реальной мышцы продемонстрировано на серии разнообразных модельных экспериментов, воспроизведенных на аналоговой машине. Ил. 6, библиогр. 9 назв.

УДК 611.1:539.3

Прижизненное изучение упругогистерезисных свойств аорты и ее ветвей. Пирогов В. П., Иванова В. Д., Волков Н. А., Журавлев Ю. Ю., Кузьмин М. И. Механика композит­ ных материалов, 1979, № 5, с. 930—937.

Предложена методика расчета течения в артериальном русле путем замены уравнений в частных производных обыкновенными линеаризованными дифференциальными урав­ нениями. Решение получено для первой гармоники объемного расхода. Показано ка­ чественное соответствие теоретической модели и экспериментальных результатов. Ил. 3, библиогр. 3 назв.

УДК 611.08:620.111.3

Взаимосвязь скорости распространения ультразвука в склере человека и концентрации в ней биохимических веществ. Аветисов Э. С., Саулгозис Ю. Ж., Озола Б. О. Механика композитных материалов, 1979, № 5, с. 937—939.

чественного содержания в гомосклере эластина, коллагена, неколлагеновых белков, общих белков, суммарных гликопротеидов и гликозаминогликанов. Установлено, что с увеличением концентрации в склере коллагена скорость ультразвука уменьшается (уровень значимости р<0,01). Выявлено наличие достоверных положительных связей между количественным содержанием в ткани гликозаминогликанов и скоростью ультра­ звука (р<0,01). Полученные результаты подтверждают исключительную роль колла­ гена и гликозаминогликанов в механике склеры. Табл. 1, библиогр. 6 назв.

4

УДК 536.2:678.01

Расчет теплопроводности наполненных полимеров. Волков Д. П., Заричняк Ю. П., Мура­ това Б. Л. Механика композитных материалов. 1979, № 5, с. 939—942.

Для прогнозирования теплофизических свойств известных наполненных полимеров (компаундов) и разработки новых компаундов с заданными теплофизическимн свойст­ вами необходимо знание зависимости между эффективной теплопроводностью напол­ ненных полимеров, свойствами компонентов и концентрацией наполнителя и матрицы. Эта зависимость может быть получена теоретически на основании анализа процесса переноса тепла в компаундах, если последние представить в виде гетерогенной сис­ темы с определенной структурой. Структура компаунда может быть описана с по­ мощью следующих моделей: системой с неконтактирующими включениями; зернистой системой с контактирующими включениями; системой с хаотическим распределением невытянутых частиц. Рассматриваются все три модели компаунда; по ним рассчиты­ ваются эффективные коэффициенты теплопроводности для 25 систем и сравниваются с результатами эксперимента. Проведенные расчеты показали, что для расчета коэффи­ циента эффективной теплопроводности наполненных полимеров целесообразно пользо­ ваться формулами для модели с хаотическим распределением частиц, наполнителя с по­ грешностью, достаточной для инженерных расчетов ( ^— 10%). Ил. 3, библиогр. 9 назв.

УДК 677.4:620.1

Установка изометрического нагрева и термомеханических испытаний пленок и волокон.

Циприн М. Г., Ирген Л. А., Керч Г. М., Силис Ю. Ю. Механика композитных материа­ лов, 1979, № 5, с. 942'—944.

Предлагается установка, позволяющая снимать как диаграммы изометрического на­ грева, так и термомехан^ческне кривые, проводить испытания на релаксацию напря­ жений и на ползучесть. На установке могут быть также определены кривые а —е поли­ мерных пленок и волокон при разных температурах. Испытания можно проводить не только в статическом, но и в динамическом режиме нагружения, а также при их соче­ таниях, когда на статическую нагрузку накладываются вибрации заданной частоты и амплитуды. Ил. 2, библиогр. 7 назв.

959