108
элементом 9, для которого обычно задается случайный угол наклона
ϕ
, а также,
при необходимости, случайные радиусы пор R и длина трещины l. Допустимо
такое расположение двух пор, при котором трещины пересекаются (элемент 10
на рисунке 21, а), образуя непрерывную слившуюся трещину.
В зависимости от постановки задач моделирования структуры и свойств
композиционных материалов могут быть распределены и другие элементы:
ленты разной длины и
конфигурации, каналы с узлами запирания, сети и т.п., а
сам контейнер может быть объемным.
Алгоритм, описывающий закономерности поведения структуры при
изменении условий внешней среды, строится, как правило, прежде всего, как
пошаговый процесс поведения каждого типа элементов структуры (с учетом
возможного взаимодействия с контактирующими соседними элементами).
Поскольку единичный элемент достаточно сильно
упрощен, то для описания
происходящих с ним изменений построить математическую модель не так
сложно, как для структуры в целом. При этом можно использовать любые
модели, но наиболее удачными, как правило, являются модели концептуальные,
в которых четко прослеживаются физические особенности процесса. Например,
пора 1 в нагруженном материале описывается формулами технической
механики как
круговой концентратор напряжений. После того, как пиковые
напряжения превысят некоторый уровень, и появится радиальная трещина,
произойдет переход к другим формулам технической механики, описывающим
деформации элемента 9. Когда длина трещины значительно превысит радиус
отверстия или две соседние трещины сольются в элемент 10, то для описания
процесса деформации потребуется третий комплекс формул (таблиц, графиков
и
т.п.).
После того, как произошедшие со всеми индивидуальными элементами
изменения зафиксированы в машине, они могут быть тем или иным образом
интегрированы (или усреднены, или представлены мажорантами и т.п.) и
переданы для обсуждения оператору-исследователю. Если после данного шага
никаких существенных перемен (границы которых заранее определены
исследователем) не произошло,
то будет автоматически совершен следующий
шаг в изменении условий внешней среды и так последовательно (рисунке 21, б,
в) до наступления критического состояния в структуре (разрушение,
электрический пробой, сквозной проход жидкости и др.). Уровень влияния
внешней среды (нагрузка, электрическое напряжение, давление жидкости и
др.), при котором достигается критическое состояние, а также общий характер
процесса поведения материала при воздействии внешней среды сравниваются с
результатами натурального эксперимента. На основе такого сравнения и
принимается решение об адекватности модели.
Преимущества вышеизложенного принципиально нового подхода к
анализу структуры и свойств композиционных материалов очевидны.
Необходимо подчеркнуть две особенности такого моделирования: во-первых,
на любом этапе исследования в связи с
появлением более сильных физических
гипотез или точных формул можно некоторую часть имитационной модели
заменить; во-вторых, в ходе реализаций статических испытаний можно выявить