ФИЗИЧЕСКОЕ ПОДОБИЕ ПРОЦЕССА РАЗРЫВА РЫБОЛОВНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

​PHYSICAL SIMILARITY OF THE PROCESS OF RUPTURE OF FISHING FIBROUS MATERIALS

Aleksander Nedostup

Candidate of Science, Head of Commercial Fishery department, assistant professor, Kaliningrad State Technical University,

Russia, Kaliningrad

Aleksej Razhev

Candidate of Science, Leading Researcher, Kaliningrad State Technical University,

Russia, Kaliningrad

Pavel Nasenkov

Junior Researcher, Kaliningrad State Technical University,

Russia, Kaliningrad

Yulia Pivovarova

Graduate student of the Department of Commercial Fishery, Kaliningrad State Technical University,

Russia, Kaliningrad

АННОТАЦИЯ

Цель исследовательской работы состоит в обосновании критериев подобия физического моделирования процесса разрыва рыболовных волокнистых материалов. Процесс разрыва синтетических ниток, веревок и канатов, основа которых волокнистый материал является сложным, динамическим, затрагивающим внутренние процессы, происходящие на молекулярном уровне.  Важность разработки правил подобия физического моделирования процесса разрыва рыболовных волокнистых материалов сопряжено с критериями разрушения, позволяющие достоверно оценить условия безопасной эксплуатации рыболовных волокнистых материалов. Экспериментальные исследования разрывной нагрузки рыболовных волокнистых материалов с целью их физического моделирования позволяет получить информацию о процессе разрушения материалов.

ABSTRACT

The purpose of the research work is to substantiate the similarity criteria for the physical modeling of the process of rupture of fishing fibrous materials. The process of tearing synthetic threads, ropes and ropes, the basis of which is a fibrous material, is complex, dynamic, affecting internal processes occurring at the molecular level. The importance of developing similarity rules for the physical modeling of the process of rupture of fishing fibrous materials is associated with failure criteria that make it possible to reliably assess the conditions for the safe operation of fishing fibrous materials. Experimental studies of the breaking load of fishing fibrous materials for the purpose of their physical modeling makes it possible to obtain information about the process of destruction of materials.

Ключевые слова: физическое подобие, критерий подобия, разрыв, волокнистый материал.

Keywords: physical similarity, similarity criterion, break, fibrous material.

В процессе эксплуатации орудий промышленного рыболовства, которые изготавливаемы из синтетических ниток, веревок, шнуров и канатов возникает перераспределение нагрузок (см. рис. 1). Учет такого перераспределения возможно выполнить с помощью 3D моделей орудий промышленного рыболовства, но в ряде случаев не удается смоделировать физико-механических свойства рыболовных волокнистых материалов (далее ВМ). Это сопряжено со сложным процессом разрушения ВМ [1-10].

Рисунок 1. Математическое моделирование разноглубинного трала (3D модель)

Среди физико-механических свойств рыболовных волокнистых материалов фундаментальными являются сопротивления текучести и разрушению. В настоящее время весьма проблематичной является оценка предельных напряжений (см. рис. 1) при сложном напряженном состоянии волокнистых материалов и оценка условий перехода ВМ под нагрузкой в вязкое состояние.

Важной составляющей исследований физико-механических свойств рыболовных волокнистых материалов является физическое моделирование процесса натяжения, разрыва и релаксации [11-12].

Приведем критерии подобия физического моделирования процесса разрыва рыболовных волокнистых материалов. Критерии подобия выражены через масштаб C_l.

Таблица.

Основные критерии (числа) подобия физического процесса разрыва нитевидных изделий

В таблице приводятся следующие масштабы физических величин: C_l - масштаб геометрических параметров (длина, высота, ширина и др.); C_R - масштаб сил; C_t - масштаб времени; C_m - масштаб массы; C_w - масштаб ускорения; C_ρ - масштаб плотности; C_v - масштаб скорости; C_p - масштаб давления; C_f - масштаб частоты колебаний; C_α - масштаб температуропроводности; C_μ - масштаб динамической вязкости; C_χ - масштаб теплопроводности (коэффициентов теплопроводности или удельной теплопроводности); C_ΔT - масштаб разности конечной и начальной температур; C_σ - масштаб поверхностного натяжения; C_Kc - масштаб объёмных модулей упругости; C_E - масштаб упругости; C_HB - масштаб твердости; C_a - масштаб коэффициентов теплоотдачи; C_Cp - масштаб удельной теплоёмкость среды; C_Di - масштаб коэффициентов диффузии; C_β - масштаб коэффициентов теплового расширения; C_N - масштаб мощности; C_W - масштаб энергии.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Калининградской области в рамках научного проекта № 19-48-390004.

Список литературы:

1. Киселев М. В. Конечно-элементное представление механических моделей вязкоупругих волокон и нитей // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2006. - № 6С. - С. 24-26.
2. Макаров А.Г., Сталевич А.М. Вариант прогнозирования процессов деформирования синтетических нитей // Химические волокна. - 2001,     № 4. С. 67-69.
3. Демидов А.В., Макаров A.Г., Сталевич А.М. Вариант математического моделирования деформационных процессов полимерных материалов // Вопросы материаловедения. - 2006, № 3. С.101-111.
4. Демидов А.В., Макаров А.Г., Сталевич А.М. Определение деформационных характеристик синтетических нитей в условиях переменной температуры // Химические волокна. - 2006, № 3. С. 58-61.
5. Демидов А.В., Макаров А.Г., Сталевич А.М. Компьютерное исследование вязкоупругости полимерных материалов // Химические волокна. - 2006, № 5. С. 38-43.
6. Демидов А.В., Макаров А.Г., Сталевич А.М. Вариант прогнозирования деформационных процессов полимерных материалов // Материаловедение. - 2006, № 8. С. 5-10.
7. Макаров А.Г., Киселев С.В., Рыбачук С.В., Зурахов B.C. Критерии надежности прогнозирования вязкоупругости полимерных материалов // Изв. вузов. Технология легкой промышленности. - 2011. Т. 11, № 1. С. 56-60.
8. Рымкевич П.П., Горшков А.С., Макаров А.Г., Романова А.А. Основное определяющее уравнение вязкоупругого поведения одноосноориентированных полимерных материалов // Химические волокна. - 2014, № 1. С. 31-35.
9. Исмаилова С.И., Султанов К.С. Нелинейные законы деформирования композитных нитей при растяжении // Изв. РАН. МТТ. 2015. № 5. С. 116-130.
10. Насенков П.В., Недоступ А.А., Наумов В.А. Экспериментальные исследования разрывного усилия и относительного удлинения рыболовных веревочно-нитевидных изделий с различной скоростью разрыва и длиной исследуемых образцов. Известия КГТУ. №58. - 2020. - С. 35-48.
11. Недоступ А.А., Насенков П.В., Ражев А.О., Коновалова К.В., Федоров С.В. Обоснование правил подобия разрывной нагрузки рыболовных крученых изделий //Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. Астрахань. АГТУ. №1. 2020. - С. 38-45.
12. Недоступ А.А., Коновалова К.В., Насенков П.В., Ражев А.О., Федоров С.В. Обоснование правил подобия изгибной жесткости рыболовных крученых изделий //Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. Астрахань. АГТУ. №1. 2020. - С. 77-85.