Нелинейные реологические модели и их применение для описания механического поведения высокоориентированных полимерных материалов
Аннотация:
Предмет исследования. Рассмотрена нелинейная вязкоупругость одноосноориентированных полимерных материалов. Предложены новые нелинейные реологические модели для объяснения механизмов деформирования ориентированных полимеров и возможности прогнозирования их механического поведения в различных режимах эксплуатации. Изучено применение простейшей реологической модели реального вязкоупругого тела к описанию и объяснению процесса восстановления полимерных материалов. Метод. С позиции реологии введена модель идеального вязкоупругого тела. Применяя уравнение баланса числа переходов через энергетические барьеры, предложен метод расчета новой нелинейной реологической модели. Для устранения недостатков модели идеального тела, связанных с невозможностью прогнозирования режимов ползучести и релаксации напряжения на длительное время, получена обобщенная реологическая модель реального вязкоупругого тела. В этой модели простейшие элементы соединены параллельно, что означает наличие в материале не одного, а нескольких энергетических барьеров, переходы через которые имеют собственные времена релаксации. Для описания восстановительных процессов в полимерных материалах модель идеального вязкоупругого тела дополнена параллельно подключенной упругой пружиной. Дополнительная пружина заменяет межфибриллярное взаимодействие между отдельными элементами структуры и отвечает за возможные препятствия при скачкообразных переходах через энергетический барьер. Используя метод расчета реологических моделей и описывая межфибриллярные связи в рамках теории упругости, получено определяющее уравнение для процесса восстановления. Основные результаты. На основании определяющего уравнения вязкоупругости для одноосноориентированных полимерных материалов введен новый нелинейный высокоэластичный элемент, который заменяет элемент Максвелла. Показана новая реологическая модель параллельного соединения эластичных элементов. Дано объяснение заторможенности процесса восстановления в полимерах. Предложена простейшая реологическая модель реального вязкоупругого тела, в которой за межфибриллярные связи отвечает упругая пружина. Получено определяющее уравнение, которое описывает процесс восстановления в рамках предлагаемой модели. Данное уравнение легко интегрируется в квадратурах и дает решение, которое представляет собой аналог формулы Ньютона–Лейбница. Показано, что процесс восстановления деформации в полимере не зависит от уровня начальной деформации и способа нагружения. Полученный результат подтверждается экспериментальными данными для поликапроамидных и полиэтиленовых пленочных нитей. При задании некоторого начального уровня деформации получены обобщенные кривые восстановления этих материалов. Практическая значимость. Предлагаемая простейшая реологическая модель реального вязкоупругого тела позволяет прогнозировать восстановительные свойства полимерных материалов. Дает возможность определить высоту энергетического барьера и величину модуля упругости пружины в модели. На основании новых реологических моделей в дальнейшем планируется рассмотрение вопросов моделирования и прогнозирования разных режимов деформирования.
Ключевые слова:
Постоянный URL
Статьи в номере
- Исследование влияния ограничений динамического диапазона волоконно-оптической буксируемой сейсмической косы на качество регистрируемых сейсмограмм
- Управление многоканальными линейными объектами с гарантией нахождения регулируемых переменных в заданных множествах
- Эллипсоидные оценки траекторной чувствительности многомерных процессов на основе обобщенной проблемы сингулярных чисел
- Исследование эффективности шумоподавления при кодировании речевого сигнала без потерь
- Облегченный подход к обнаружению вредоносных доменов с использованием машинного обучения
- Имитационная модель облачных вычислений со спорадическим механизмом управления параллельным решением задач
- Методы выделения локальных признаков лица на изображении при аутентификации человека по термограмме
- Классификация коротких текстов с использованием волновой модели
- Алгоритм энергоэффективного взаимодействия узлов беспроводной сенсорной сети
- Вспомогательный генератор сигнала произвольной формы для волоконно-оптического гироскопа
- Создание корпуса иракского арабского диалекта в Твиттере для анализа настроений
- Новая структура маршрутизации для предотвращения черных дыр в беспроводных датчиках с использованием гибридной сверточной сети
- Современные вариации криптосистем Мак-Элиса и Нидеррайтера
- Облегченный механизм аутентификации на основе ECC и токенов для WSN-IoT
- Модель акустического тракта раздельно-совмещенного оптико-акустического преобразователя
- Исследование уровня принимаемого сигнала фемтосоты с круглой и прямоугольной микрополосковой антенной для частоты 2,55 ГГц
- Взаимная биометрическая аутентификация для защищенного доступа к данным в облачной среде
- IRDFPR-CMDNN: энергоэффективный и надежный протокол маршрутизации для улучшенной передачи данных в MANET
- Исследование влияния параметров электромагнитно-акустического преобразователя на точность измерения толщины изделий
- Обнаружение поломки винта квадрокоптера методами машинного обучения
- Моделирование пропускной способности подвижных систем радиосвязи с применением методов пространственного кодирования сигнала
- Система визуального отображения изменения физиологического состояния пациентов с хроническим нарушением сознания
- Метод детектирования пространственного положения рук по данным глубинных камер для малопроизводительных вычислительных устройств