Перколяционная модель накопления микродефектов и коллапса зоны вынужденной эластичности перед фронтом трещины разрушения в полимерных и композиционных материалах
Авторы: Валишин А.А., Антонова И.В.
Опубликовано в выпуске: #11(59)/2016
DOI: 10.18698/2308-6033-2016-11-1556
Раздел: Металлургия и материаловедение | Рубрика: Порошковая металлургия и композиционные материалы
Рассмотрен заключительный этап эволюции эластической зоны - образование бесконечного кластера связанных дырок и коллапс эластической зоны. Установлена иерархическая перколяционная структура зоны вынужденной эластичности. Появление бесконечного кластера означает перколяционный пробой эластической зоны - потерю деформационной и прочностной устойчивости. Сформулирован перколяционный критерий коллапса эластической зоны. Установлено подобие известного концентрационного критерия разрушения ориентированных аморфнокристаллических волокон и полученного в работе перколяционного критерия коллапса эластической зоны. Отношение этих критериев является универсальной константой с точностью, равной 2,58. Вблизи коллапса практически все дырки находятся в связанном состоянии, эластическая зона пронизана во всех направлениях сетью трещинок - каналов, по которым осуществляется связь дырок. В момент коллапса доля "поврежденного" дырками объема эластической зоны составляет не более 30% объема всей зоны, которая полностью пронизана каналами, связывающими дырки.
Литература
[1] Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Исследование процессов разрушения композиционных материалов на базе метода асимптотической гомогенизации. Инженерный журнал: наука и инновации, 2012, вып. 11. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-11-427
[2] Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Многомасштабное моделирование упругих композиционных материалов. Математическое моделирование. 2012, т. 24, № 5, с. 3-20.
[3] Dimitrienko Yu.I., Sokolov A.P. Elastic Properties of Composite Materials. Mathematical Models and Computer Simulations, 2010, vol. 2, no. 1, рр. 116-130.
[4] Dimitrienko Yu.I. Thermal Stresses and Heat Mass-transfer in Ablating Composite Materials. Int. Journal of Heat Mass Transfer, 1995, vol. 38, no. 1, рр. 139-146.
[5] Dimitrienko Yu.I. Thermal Stresses in Ablative Composite Thin-Walled Structures under Intensive Heat Flows. Int. Journal of Engineering Science, 1997, vol. 35, no. 1, рр. 15-31.
[6] Валишин А.А., Степанова Т.С. Особенности квазихрупкого разрушения полимеров и композитов на их основе. Инженерный журнал: наука и инновации, 2012, вып. 2. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-2-52
[7] Валишин А.А., Миронова Т.С. Кинетика зарождения локальных микродефектов при квазихрупком разрушении полимеров и композитов на их основе. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 9 (21). DOI: 10.18698/2308-6033-2013-9-1119
[8] Looyehl M.R.E., Samanta A., Jihan S., McConnachie. Modeling of Reinforced Polymer Composites Subject to Thermo-mechanical Loading. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2005, vol. 63, no. 6, pр. 898-925.
[9] Mcmanus H.N., Springer G.S. Hugh Temperature Thermomechanical Behavior of Carbon-Phenolic Composites, I Analysis, II Results. J. Composite Materials, 1992, vol. 26 (2), pp. 206-255.
[10] Baia Yu, Valleea T., Keller T. Modeling of Thermal Responses for FRP Composites under Elevated and High temperatures. Composites Science and Technology, 2008, vol. 68, no. 1, pр. 47-56.
[11] Валишин А.А. Силовые упругие поля локальных микродефектов в напряженных полимерах и композитах на их основе. Инженерный журнал: наука и инновации, 2014, вып. 8 (32). DOI: 10.18698/2308-6033-2014-8-1241
[12] Валишин А.А. Концентрация микродефектов вблизи трещины разрушения в полимерах и композитах на их основе. Инженерный журнал: наука и инновации, 2015, № 6 (42). DOI: 10.18698/2308-6033-2015-6-1409
[13] Челидзе Т.Л. Методы теории протекания в механике геоматериалов. Москва, Наука, 1987, 75 с.
[14] Эфрос А.Л. Физика и геометрия беспорядка. Москва, Наука, 1982, 176 с.
[15] Кестен Х. Теория просачивания для математиков. Москва, Мир, 1986, 386 с.
[16] Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. Москва, Наука, 1974, 560 с.
[17] Журков С.Н., Куксенко В.С., Петров В.А. Известия АН СССР. Физика Земли, 1978, № 6, с. 1-18.
[18] Куксенко В.С. О прогнозировании разрушения горных пород. Кинетические аспекты процесса разрушения и физические основы его прогнозирования. Прогноз землетрясений, 1984, № 4, с. 8-11.
[19] Петров В.А. Основы кинетической теории разрушения и его прогнозирование. Прогноз землетрясений, 1984, № 5, с. 30-45.
[20] Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров. Москва, Химия, 1984, 280 с.