ДОСЛІДЖЕННЯ ЯВИЩА ПРУЖНОГО ГІСТЕРЕЗИСУ ПІД ЧАС УДАРНО-МЕХАНІЧНОЇ ВЗАЄМОДІЇ ГРУБОЇ ОВЕЧОЇ ВОВНИ

Віталій Івлєв

Анотація


Побудова механічних моделей для імітації поведінки природних волокнистих матеріалів, таких як вовна, під час ударно-механічної взаємодії вимагає поглибленого знання характеристик окремих волокон, зокрема їхньої морфології, розташування у переплетенні, міцності та жорсткості. Структуру грубої вовни можна адекватно описати стохастичним розподілом геометричних параметрів її волокон та вільних порожнин між ними на основі чисельного моделювання. Метою досліджень є проведення чисельного моделювання процесу ударно-механічної взаємодії грубої овечої вовни та визначення динаміки зміни її максимальної напруженості і відносної деформації. Для дослідження явища пружного гістерезису під час ударно-механічної взаємодії зволоженої грубої вовни приймемо такі припущення й спрощення: зазначений процес представляє собою задачу про контактну взаємодію абсолютно твердих тіл з пористим середовищем; сила тертя між боковими поверхнями і шаром пористого матеріалу (зволожена груба вовна) відсутня, через незначне її значення порівняно з діючою силою; рух рідини в пористому середовищі (зволоженій грубій вовні) підпорядковується закону Дарсі; спостереження під час лабораторних досліджень за деформацією зволоженої грубої вовни, як волокнистого матеріалу, в процесі її навантаження і розвантаження дали змогу прийняти її реологічну модель як пружно-в’язко-пластичного тіла. Згідно з фізико-механічними властивостями вовни та проведеними лабораторними дослідженнями її деформаційних характеристик, побудована стохастична модель структури вовни, як волокнистого матеріалу, в програмному пакеті Star CCM+. Волокна вовни представлені у вигляді дискретизованої тетрагональної сітки. За модель волокна прийнято в’язко-пластичне тіло, яке знаходиться у рідкому середовищі. У результаті досліджень проведено чисельне моделювання процесу ударно-механічної взаємодії грубої овечої вовни і встановлено динаміку зміни максимальної напруженості і відносної деформації грубої вовни. Отримана залежність максимальної напруженості грубої вовни від її відносної деформації, яка показує наявність явища пружного гістерезису.

Ключові слова


Вовна; Ударно-механічна взаємодія; Пружний гістерезис; Моделювання; Деформація; Стохастична модель.

Повний текст:

PDF

Посилання


Lavrykov S., Lindström S.B., Singh K.M., Ramarao B.V. 3D network simulations of paper structure. Paper physics. Nordic Pulp and Paper Research Journal. 2012. Vol 27 no. 2. P. 256–263.

Schreiber J., Matheas J., Haller P. Holztechnologie Zur Verteilung der Dichte an Fichtenpressholz. Tomografie und Simulation. 2010. 4. P. 8–13.

Martin Sherburn. Geometric and Mechanical Modelling of Textiles: Ph.D. thesis. The University of Nottingham, 2007. 271 p.

Stulov A. Dynamic behavior and mechanical features of wool felt. Acta Mechanica. Austria, 2004. 169. P. 13–21.

Anne Klaas van der Vegt. A study on the mechanism of wool felting: Ph.D. thesis. School of Physical, Environmental and Mathematical Sciences, The University of New South Wales, Australian Defence Force Academy, 2007. 207 p.

Алієв Е.Б., Лиходід В.В., Забудченко В.М., Івлєв В.В. Результати дослідження процесу валяння грубої овечої вовни в повстяний пласт. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: Кіровоградський національний технічний університет. Кіровоград, 2014. Вип. 44. С. 25–31.

Алієв Е.Б. Динаміка деформації розтягування руна грубої овечої вовни. Вісник Степу. Науковий збірник. «Стан та перспективи розвитку агропромислового виробництва України». Вип. 12. Кіровоград, КОД, 2015. С. 169– 71. ISBN 978-617-653-010-7.

Алієв Е.Б., Лиходід В.В., Забудченко В.М., Івлєв В.В. Дослідження динаміки деформації зволоженої грубої овечої вовни при ущільненні. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація: Кіровоградський національний технічний університет. Кіровоград, 2015. Вип. 28. С. 132–138. ISSN 2409-9392.

Алієв Е.Б., Лиходід В.В., Івлєв В.В. Чисельне моделювання процесу деформації шару грубої овечої вовни при ударно-механічному ущільненні. Науковий вісник Таврійського державного агро-технологічного університету. – Вип. 5. т. 2. Мелітополь: ТДАТУ, 2015. С. 188–194.