Резников Борис Самуилович,
Гобыш Альбина Владимировна
Аннотация
Работоспособность и долговечность конструкций из композитных материалов, находящихся в условиях интенсивных тепловых воздействий, зависит, в частности, от эффективных коэффициентов теплового расширения, которые позволяют оценивать изменения геометрических размеров тела при изменении температуры. Данная работа посвящена определению макроскопических коэффициентов линейного температурного расширения структурно-неоднородных композитов в случае пространственного напряженного состояния при упругом деформировании. Предложенный подход основан на математической модели многофазной среды, принципе эффективной однородности, структурном анализе и корректно сформулированных условиях сопряжения (для деформаций, напряжений и температуры) на границе раздела фаз. Это позволило учитывать достаточно произвольный характер анизотропии элементов композиции (в частности, в случае орторомбической симметрии) и строить иерархию моделей для различных структур композита: взаимного расположения в пространстве любого количества фаз и их объемного содержания. Дан численный анализ влияния упругих характеристик, коэффициентов линейного теплового расширения элементов композиции и структуры композита на эффективные коэффициенты теплового расширения многофазой среды. Проведено сравнение с известными в литературе результатами и получено удовлетворительное совпадение. Предложенный подход и полученные результаты показывают, что за счет выбора структуры композита, механических свойств и коэффициентов линейного теплового расширения элементов субструктуры можно прогнозировать и тем самым целенаправленно проектировать многофазные среды с требуемыми по условиям эксплуатации коэффициентами теплового расширения.
Ключевые слова: математическая модель, микронеоднородные композиты, простран-
ственное напряженное состояние, упругое деформирование, эффективные коэффициенты,
тепловое расширение
Список литературы
- Шермергор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. М.: Наука, 1977, 400 с.
- Ванин Г.А. Микромеханика композиционных материалов. Киев: Наук. думка, 1985, 304 с.
- Левин В.М. О коэффициентах температурного расширения неоднородных материалов. МТТ. 1967, № 1, С. 88–94.
- Кристенсен Р. Введение в механику композитов / Пер. с англ. М.: Мир, 1982, 334 с.
- Немировский Ю.В., Резников Б.С. Прочность элементов конструкций из композитных материалов. Новосибирск: Наука, 1986, 166 с.
- Немировский Ю.В., Янковский А.П. Рациональное проектирование армированных конструкций. Новосибирск: Наука, 2002, 488 с.
- Резников Б.С., Никитенко А.Ф., Кучеренко И.В. Прогнозирование макроскопических свойств структурно-неоднородных сред. Сообщение 1. Изв. вузов. Строительство, 2008, № 2, С. 10–17.
- Боли Б., Уэйнер Дж. Теория температурных напряжений. М.: Мир, 1964, 518 с.
- Подстригач Я.С., Коляно Ю.М. Обобщенная термомеханика. Киев: Наук. думка, 1976, 310 с.
- Rosen B.W., Hashin Z. Effective thermal expansion coefficients and specific heats of composite materials, Int. J. Engng. Sci., 1970, vol. 8, pp. 157–173.
- Ван Фо Фы Г.А. Температурные смещения и напряжения в стеклоленте. ПМТФ, 1965, № 4, С. 101–106.
