Распространение нестационарных упругих волн в пористых средах Масликова, Татьяна Ильинична

Короткий опис

Масликова,ТатьянаИльинична.Распространениенестационарныхупругихволнвпористыхсредах: диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.02.04. - Воронеж, 2000. - 91 с. : ил.больше
Цитаты из текста:

стр. 1
0 : ^/^ / / ^ ^ ^ ^ ^ МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Воронежский военный авиационный инженерный институт На правах рукописиМасликоваТатьянаИльиничнаРаспространениенестационарныхупругихволнвпористыхсредахСпециальность: 01.02.04.- Механика деформируемого твердого тела Диссертация

стр. 20
: обобщенного закона Гука; выражения силы, действующей на газ ,отнесенной к единице поперечного сеченияпористойсреды; уравнений движения. Получены скоростираспространениянестационарныхупругихволнвпористыхсредах. Показано, что впористыхметаллах распространяются две продольные и одна поперечная

стр. 33
ускорения твердой фазы и нормальные компоненты ускорения газообразной фазы. 34 § 1 . 5 Исследование скоростей слабыхволнвпористыхсредах. Проведем исследование скоростейраспространениянестационарныхпродольныхволн. Так как продольныеволны-упругиеволнырастяжения или сжатия, то колебания частиц

Введение диссертации (часть автореферата)на тему «Распространение нестационарных упругих волн в пористых средах»
Применение пористых материалов, а так же круга связанных с ними научных и практических задач в металлургии, атомной и электронной технике, гелиотехнике, космонавтике и других наукоемких отраслях народного хозяйства в той или иной степени связано с проблемой пористости, оказывающей существенное влияние на служебные характеристики материалов. Для программирования параметров пористыхктур и прогнозирования их стабильности при эксплуатации в условиях многофакторных воздействий необходимо, прежде всего, знать генезис механизмов кинетики порообразования и поведения пор в твердых телах, динамику процессов зарождения, развития и залечивания «пустоты» в неоднородных пористых средах. В практическом аспекте имеется обширный арсенал высокочувствительных неразрушающих методов исследования пористости таких, как: пикнометрия, капилярная дефектоскопия, электронная микроскопия, гидростатическое взвешивание и визуально - оптические методы [10,17,33,43,83,105,113,117,128,129]. Однако наличие развитой, экспериментальной базы недостаточно для объективного концептуального подхода к анализу закономерностей формирования и характеристики эволюции физико-механических и физико-технических воздействий, поэтому требуется создание и исследование различных математических моделей, описывающих рассматриваемые процессы.
Математическое моделирование фазово-структурных неоднородностей твердого тела и динамика деформирования двухкомпонентной среды, делают изучение исследования распространения нестационарных упругих волн не только актуальным, но и чрезвычайно важным для практического применения с целью развития новых технологий по созданию и 5 использованию пористых материалов на основе улучшения их физико-химических свойств и повышения ресурса долговечности.
Теория исследования пористых структур, начало которой было положено Навье, Эйлером и Бернулли, в настоящее время превратилась в весьма разветвленную отрасль механики [7,8,18,19,36,37,49,50,125], имеющую многочисленные приложения, создающую свои методы и подходы. Исследованию двухкомпонентных сред посвящен ряд работ, монографий и статей.
Фундаментальные основы исследования процесса образования неоднородной пористой среды был предложен в работах Аносова П.П., Калакуцкого И.В., Чернова Д.К. [115]. Они охарактеризовали свойства металлов, описав явления, связанные с дискретным строением вещества. Экспериментально доказано, что в процессе плавки в металле выделяются газы. Поглощенные газовые пузырьки, пока металл не застыл, стремятся пробиться вверх, и часть их уходит в атмосферу, а часть образует усадочные газонаполненные раковины. Металл становится неоднородным. Калакуцкий И.В. установил зависимость между температурой ковки и структурой металла. Связь между атомистическим подходом изучения структур металла и температурных характеристик были предложены Беляевым И.И. и Гудцовым Н.Т., затем продолжены в работах Аренсбургера Д.С., Пугина B.C., Федорченко И.М., Антонова Л.Н., Белова C.B., Федорова В.В.[3,5,18,19]. Исследование внутренних напряжений в чугуне и стали, проведенное Поленовым К. П. нашло свое развитие в работах: Баррета Ч.С., Васильева JI.JI., Гегузина Я.Е. [10,33,38]. Они указали на распределение пустот в металле, заполненных газообразными окислами. Беккерт М. И. [21] проанализировал ликвации усадки газовых пор и других металлических особенностей стального слитка, став основоположником прочности. Зная, что металл имеет кубическую кристаллическую решетку и кристаллы металла 6 несовершенны: в них нет особых связей в каком-то определенном направлении, он предложил создание углеродистых сталей. Атомы металлов подобны маленьким шарикам, упакованным с максимальной плотностью, но дислокации атомов в них возможны, поэтому для упрочнения стали необходимо добавка примесей углерода. При быстром охлаждении он выделяется в маленьких зернах. Наличие углеродистых зерен образует газовую пористость, которая производит нарушения при дислокации атомов и металл становится твердым.
Вопросы пористых структур по аналогии с точечными нелинейными дефектами требовали унифицированных критериев описания морфологии термодинамических и кинетических характеристик материала. Они были рассмотрены: Беллом Д.Р., Васильевым Л.Л., Макклинтоком Ф. и рядом других ученых [17,32,68]. В этих работах была высказана гипотеза о природе активизированных состояний атомов в пористых металлах, возникновение которых является составной частью механизмов многих процессов: самодиффузии, рекристаллизации, деформирования и разрушения. Идеи о зависимости энергии активации образования вакансий в металле отражены в работах Неймарка И. Е., Орловой А.И., Палатника Л.С., Смирнова [87,90, 91,108,109]. Фазовые состояния, принципы термодинамики пористых систем и первые попытки решения волновых задач в пористых материалах рассмотрены в работах Френкеля Я.И., Резниченко Ю.В., Рахматулина Х.А. [101,102,120,121]. Френкель Я.И. изложил исходные понятия и основные представления механики деформируемых пористых сред, рассмотрев особенности сейсмических и ударных волн в насыщенных жидкостью породах и сейсмоэлектрических явлений во влажной почве, сопутствующие распространению упругих колебаний: распространение поперечных колебаний и частный случай продольных, плоских синусоидальных волн с небольшим затуханием, тем самым, дав толчок 7 дальнейшему развитию теории сейсмических явлений. Им была предложена модель двухкомпонентной среды, как двухфазной системы обеих ее компонент, состоящей из твердой и жидкой, независимых друг от друга для поверхностных слоев почвы. При построении предложенной модели использовалась линейная связь между частицей твердой и жидкой фаз, а наличие пористости характеризовалось соотношением для отношения объема твердой фазы к изменению объема связанных с ним пор. Данная модель рассматривалась в лагранжевой системе координат. Резниченко Ю.В. исследовал распространение сейсмических волн в дискретных и гетерогенных средах.

Уравнения для моделирования взаимопроникающей двухкомпонентной среды проанализированы Рахматулиным Х.А. Осреднения движения частиц жидкости в поровом пространстве, были определены по тем же законам, что в свободном пространстве, но силы сопротивления сводились к эффективной силе, пропорциональной средней скорости потока с учетом уравнения относительного движения жидкости. Таким образом, система уравнений Рахматулина полагает равенство фазовых напряжений, где обе фазы становятся равноправными, а уравнения движения описывают движение взаимопроникающей смеси твердых и жидких частиц или частиц разнородных жидкостей.