Basic Approach to Analysis of Fibrous Materials Reaction to External Loading

Abstract

У роботі наведено аналіз сучасних підходів, методів та моделей, що застосовуються при дослідженні реакції волоконних матеріалів на зовнішнє навантаження. Ставиться задача визначити властивості композиційних матеріалів у складі об'єктів військової техніки як результат моделювання статистичних наборів мікрочастин у процесі взаємодії між собою. При цьому залучаються методи статистичного опису випадкових мікроструктур для урахування властивостей елементів, орієнтації та довжини волокон, амплітуди та кривизни нерівностей. Як напрямок подальших досліджень пропонується розвиток варіаційних методів мінімуму повної усередненої енергії для визначення механічної поведінки мікроструктури та обчислення гомогенізованих властивостей матеріалів за скінченних деформацій.Ключові слова: випадкові мікроструктури, волоконні матеріали, статистична механіка, гомогенізація Н.Н. ТКАЧУК БАЗОВЫЕ ПОДХОДЫ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ РЕАКЦИИ ВОЛОКОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ВНЕШНЕЕ НАГРУЖЕНИЕ В работе приведен анализ современных подходов, методов и моделей, применяемых при исследовании реакции волокнистых материалов на внешнюю нагрузку. Ставится задача определить свойства композиционных материалов в составе объектов военной техники как результат моделирования статистических наборов микрочастиц в процессе взаимодействия между собой. При этом привлекаются методы статистического описания случайных микроструктур для учета свойств элементов, ориентации и длины волокон, амплитуды и кривизны неровностей. Как направление дальнейших исследований предлагается развитие вариационных методов минимума полной усредненной энергии для определения механического поведения микроструктуры и вычисления гомогенизированных свойств при конечных деформациях. Ключевые слова: случайные микроструктуры, волоконные материалы, статистическая механика, гомогенизация M. TKACHUK BASIC APPROACH TO ANALYSIS OF FIBROUS MATERIALS REACTION TO EXTERNAL LOADINGThe paper covers modern aprroaches, methods and models that are used for analysis of fibrous materials and their reaction to external loading. The properties of composite materials composing elements of military equipment are determined by modeling of statistical ensembles of microscopic structural parts interacting with each other. Methods of statistical description of random microstructures are employed in order to account for their random properties, fiber length and orientation, roughness amplitudes and curvatures. An extension of variational methods of minimum averaged energy is proposed for further studies aimed at the analysis of mechanical behavior of microstructures and computation of homogenized properties of materials at finite strains.