авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Моделирование и прогнозирование деформационных процессов полимерных парашютных строп

-- [ Страница 2 ] --

В главе описывается также приборная база – устройства, с помощью которых проводились испытания образцов на деформационные свойства. Приводятся разработанные методики расчета характеристик релаксации и ползучести, а также, созданное на их основе, программное обеспечение.

Математическое моделирование вязкоупругости парашютных строп и образующих их нитей, изучаемых в работе, проводилось на основе релаксационной функции и функции запаздывания (ползучести) в виде НАЛ. При этом математические модели имеют вид

- (1)

для релаксации и

- (2)

для ползучести, где - время, - параметр интенсивности процесса релаксации, - параметр интенсивности процесса ползучести, - время релаксации (время за которое проходит половина процесса релаксации при величине деформации ), - время запаздывания (время за которое проходит половина процесса ползучести при величине напряжения ), - модуль релаксации, - модуль упругости, - модуль вязкоупругости, - податливость, - начальная податливость, - предельная равновесная податливость, - деформация, - напряжение, - усилие при растяжении, - площадь поперечного сечения образца, - базовое время.

Использование нормированной функции НАЛ в качестве основы математической модели вязкоупругости, позволяет с достаточной степенью точности моделировать деформационные свойства парашютных строп и нитей из которых они образованы. Указанное моделирование расширяет деформационно-временные и сило-временные границы прогнозирования деформационных процессов за счет достаточно медленной сходимости функции НАЛ к своим асимптотическим значениям. Аналитическое задание функции НАЛ и принадлежность ее к классу элементарных функций упрощает дифференциально-интегральные преобразования в рамках рассматриваемой математической модели и облегчает процесс нахождения вязкоупругих характеристик.

В третьей главе рассмотрено прогнозирование деформационных процессов на основе интегральных соотношений Больцмана-Вольтерра, которые с учетом математических моделей (1), (2), принимают вид

- (3)

для нелинейно-наследственной релаксации и

- (4)

 а а б б в в -26  а а б б в в -27
а а
 б б в в  б б в в
б б
 в в  в в
в в
Рис. 1. "Семейства" кривых релаксации напряжений при различной деформации синтетических нитей, : а - дакрон 117 текс, б - вектран 132 текс, в - текнора 110 текс. Рис. 2. "Семейства" кривых релаксации напряжений при различной деформации парашютных строп, : а - дакрон-1200, б - вектран-800, в - НМА-1600.
 а а б б в в -34  а а б б в в -35
а а
 б б в в  б б в в
б б
 в в  в в
в в
Рис. 3. "Семейства" кривых ползучести при различной нагрузке синтетических нитей, : а - дакрон 117 текс, б - вектран 132 текс, в - текнора 110 текс. Рис. 4. "Семейства" кривых ползучести при различной нагрузке парашютных строп, : а - дакрон-1200, б - вектран-800, в - НМА-1600.

для нелинейно-наследственной ползучести, где , .

Преимущество применения для моделирования деформационных процессов интегральных соотношений (3), (4), как следствие математической модели (1), (2), состоит в возможности расширения области доверительного прогнозирования в сторону "больших" (длительные процессы) и в сторону "малых" времен (кратковременные процессы) с уменьшением погрешности прогноза за счет снижения влияния квазимгновенного фактора деформирования в начале процесса. Прогнозирование деформационного поведения материала на "малые" времена особенно важно для эксплуатации парашютных строп, так как от момента раскрытия парашюта (начала деформационного процесса) во многом зависит безопасность и жизнь парашютиста. Прогнозирование деформационных процессов на "большие" времена также актуальна, так как позволяет определить степень надежности парашюта при затяжных прыжках и при спуске на парашютах тяжелой техники.

Разработанные методы вычисления интегралов, входящих в соотношения (3), (4), с учетом специфики математических моделей (1), (2) и соответствующее программное обеспечение опробованы на различных видах деформационных процессов (рис.1 - рис.4). Близость расчетных точек к экспериментальным значениям наблюдается для всех рассмотренных материалов.

В четвертой главе рассмотрены компьютерные методики разделения полной деформации и механической работы деформирования на компоненты. Хотя такое разделение весьма условно, но оно позволяет проанализировать упругие и вязкоупруго-пластические свойства материалов. С одной стороны, парашютные стропы должны обладать упругой составляющей деформации, обеспечивающей быстрое восстановление их упруго-деформационных свойств, а с другой стороны, наличие вязкоупруго-пластической составляющей деформации позволяет гасить вредные механические воздействия на организм парашютиста и на спускаемую с парашютом технику, уменьшая силовые перегрузки.

Предлагается следующее разложение полной деформации на упругую и вязкоупруго-пластическую компоненты на основе интегрального соотношения (3):

, (5)

. (6)

Компьютерные методики разделения полной деформации на компоненты основаны на численном расчете процессов растяжения парашютных строп (5), (6).

Пятая глава посвящена применению методов, разработанных в диссертационной работе для решения задач по сравнительному анализу деформационных свойств парашютных строп, для исследования взаимосвязи указанных свойств со структурой и их целенаправленного технологического регулирования, а также для расчетного прогнозирования кратковременных и длительных механических воздействий.

Проведенный анализ деформационных характеристик парашютных строп выявил влияние геометрических факторов, линейной плотности и компонентного состава на их деформационные свойства.

Сравнивая расчетные деформационные характеристики для образцов парашютных строп разного компонентного состава, при прочих однотипных условиях, получаем, что наиболее интенсивно деформационные процессы протекают в парашютных стропах, изготовленных из материала дакрон. Отличительной чертой парашютных строп изготовленных из дакрона является значительное преобладание упругой составляющей деформации над вязкоупруго-пластической. На практике это означает, что такие стропы медленнее изнашиваются, "пружинят" на раскрытии, что заметно смягчает удар и более комфортно для парашютистов. Исходя из анализа деформационных характеристик, парашютные стропы, изготовленные из дакрона, рекомендуется применять в больших парашютах и в парашютах для спуска тяжелой техники.

Анализируя деформационные характеристики парашютных строп, изготовленных из микролайна, получаем, что существенное влияние на деформационные процессы, в отличие от других изучаемых материалов, оказывает температура. При повышении температуры упругие свойства строп уменьшаются, а вязкоупруго-пластические увеличиваются. Это оказывает существенное влияние и на уменьшение срока службы парашютов с ростом температуры.

В работе проанализирована также зависимость деформационных свойств парашютных строп, изготовленных из одного и того же материала, но имеющих разные геометрические характеристики на примере микролайна и текноры. Чем меньше толщина строп - тем более интенсивно проходят деформационные процессы, что сказывается на маневренности парашютов. Поэтому рекомендуется маневренные и высокоскоростные парашюты оснащать более тонкими стропами, несмотря на их более быстрый износ.

Деформационные процессы парашютных строп, изготовленных из текноры имеют наименьшую интенсивность, по сравнению с другими рассматриваемыми материалами.

Применение разработанных методов на практике заметно упрощается благодаря автоматизации вычислений с помощью соответствующего программного обеспечения. Объединение программ в единый программный комплекс с общим интерфейсом определяет их универсальность и возможность параллельного использования при моделировании деформационных свойств парашютных строп.

ВЫВОДЫ

1. Разработанные методы и компьютерные методики прогнозирования релаксации парашютных строп на основе предлагаемой математической модели релаксации позволяют с большой степенью точности рассчитывать характеристики релаксации.

2. Разработанные методы и компьютерные методики прогнозирования ползучести парашютных строп на основе предлагаемой математической модели ползучести позволяют с большой степенью точности рассчитывать характеристики ползучести.

3. Разработанные методы и компьютерные методики прогнозирования деформационных процессов на основе предлагаемых математических моделей релаксации и ползучести позволяют с большой степенью надежности прогнозировать указанные процессы парашютных строп, что подтверждено данными эксперимента.

4. Разработанные методы и компьютерные методики разделения полной деформации на компоненты позволяют производить оценки упругих и вязкоупруго-пластических свойств парашютных строп, играющих важную роль при отборе материалов, обладающих требуемыми деформационными свойствами.

5. Разработанные методы и компьютерные методики определения деформационных характеристик парашютных строп позволяют производить технологический отбор материалов и давать рекомендации по их техническому использованию.

6. Все разработанные компьютерные методики, опробованные на большой группе парашютных строп и образующих их синтетических нитей, дали положительный прогностический результат, что дает основание считать указанные методики универсальными и рекомендовать их для широкого внедрения в научно-исследовательский процесс материаловедческих лабораторий.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

Статьи в рецензируемых журналах, входящих в "Перечень ВАК РФ":

1. Макаров А.Г., Ростовцева Н.Г., Литвинов А.М., Каланчук О.Э. Компьютерное прогнозирование вязкоупругих процессов полимерных материалов//Дизайн. Материалы. Технология, 2008, № 4 (7), с. 100 - 103.

2. Демидов А.В., Артемьева Е.Н., Каланчук О.Э. Определение энергии активации процессов релаксации и ползучести полимерных материалов//Известия вузов. Технология легкой промышленности, 2010, №2, с. 39-43.

3. Макаров А.Г., Ростовцева Н.Г., Лебедева С.В., Каланчук О.Э. Моделирование нелинейно-наследственной ползучести геотекстильных нетканых материалов//Дизайн. Материалы. Технология, 2010, № 3 (14), с. 68 - 71.

4. Макаров А.Г., Каланчук О.Э., Пушкарь Д.В., Ростовцева Н.Г. Компьютерное моделирование и прогнозирование деформационных процессов парашютных стоп//Дизайн. Материалы. Технология, 2010, № 4 (15), с. 83 - 87.

Другие публикации:

5. Абрамова И.В., Артемьева Е.Н., Каланчук О.Э. Оптимизация выбора математической модели деформационных свойств полимерных материалов//Известия вузов. Технология легкой промышленности.- 2008.- № 1. - с. 53-55.

6. Артемьева Е.Н., Каланчук О.Э., Лебедева С.В., Макаров А.Г. Математическое моделирование вязкоупругости полимерных материалов, применяемых в парашютостроении//Вестник СПГУТД. Серия 1: Естественные и технические науки, 2010, №3, с. 67-71.

7. Абрамова И.В., Каланчук О.Э., Литвинов А.М., Федорова С.В. Прогнозирование обратной релаксации полимерных материалов//В кн.: Международный симпозиум "Перспективные материалы и технологии", 25-29 мая 2009, Витебск, Республика Беларусь, с.218-221.

8. Каланчук О.Э., Лебедева С.В., Пушкарь Д.В. Разработка компьютерных методов анализа деформационных свойств полимеров и прогнозирования деформационных процессов//В кн.: V Международная конференция “Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений”, 21-27 июня 2010, г. Тамбов, Россия, с. 127.

9. Ростовцева Н.Г., Литвинов А.М., Абрамова И.В., Каланчук О.Э. Расчет релаксационных процессов полимерных материалов. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2009611358. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 06.03.2009//Опубликовано: Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем, № 2, 2009, с.321.

10. Ростовцева Н.Г., Литвинов А.М., Абрамова И.В., Каланчук О.Э. Расчет характеристик ползучести полимерных материалов. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2009611359. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 06.03.2009//Опубликовано: Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем, № 2, 2009, с.321.

11. Ростовцева Н.Г., Литвинов А.М., Абрамова И.В., Каланчук О.Э. Расчет характеристик релаксации полимерных материалов. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2009611360. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 06.03.2009//Опубликовано: Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем, № 2, 2009, с.321.

12. Ростовцева Н.Г., Литвинов А.М., Абрамова И.В., Каланчук О.Э. Расчет процессов ползучести полимерных материалов. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2009611361. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 06.03.2009//Опубликовано: Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем, № 2, 2009, с.322.

Подписано в печать 13.08.2010. Печать трафаретная.

Усл. печ. л. 0,9. Формат 60 84 1/16. Тираж 100 экз. Заказ № 86

Отпечатано в типографии СПГУТД

191028, Санкт-Петербург, ул. Моховая, д.26



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.