WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

Соколовский Алексей Ратмирович

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СРЕДСТВ исследования ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ волокнисто-пористых материалов ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Специальность 05.19.01 – «Материаловедение производств

текстильной и легкой промышленности»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва

2010

Диссертация выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет дизайна и технологии» на кафедре «Материаловедение».

Научный консультант - доктор технических наук, доцент

  Кирсанова Елена Александровна.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Родэ Сергей Витальевич;

доктор технических наук, профессор

Койтова Жанна Юрьевна;

доктор технических наук, профессор

Бесшапошникова Валентина Иосифовна

Ведущая организация: ГОУВПО «Казанский государственный технологический университет», г. Казань.

Защита состоится «16» марта 2011 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.144.02 при ГОУВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии», по адресу: 117997, г. Москва, ул. Садовническая, д.33, ауд.156.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии»

Автореферат разослан «____ » __________________ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Макарова Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие и повышение эффективности производств товаров народного потребления, быстрая смена ассортимента изделий, необходимость решения задач по улучшению качества выпускаемой продукции обусловливают актуальность исследований, направленных на определение особенностей деформационного поведения и предельных состояний волокнисто-пористых натуральных материалов легкой промышленности. Как известно, что наибольшее количество дефектов, выявляемых в процессе жизненного цикла, этих материалов связано с их реологическими и прочностными свойствами.

В этой связи проведение комплексных исследований вызвано необходимостью понимания закономерностей поведения волокнисто-пористых натуральных биокомпозитов как анизотропных структурно-неоднородных сред, прогнозирования структурных изменений при направленных физико-механических воздействиях и разработкой новых композиционных материалов с заранее заданными свойствами.

Сложность проблемы связана с отсутствием в настоящее время системности исследований и предопределяет проведение глубокого анализа таких материалов с использованием структурно-системного подхода, методов механики сплошных сред, современных методов математического и физического моделирования.

Важной задачей является не только создание теоретических основ получения волокнисто-пористых биокомпозитов с прогнозируемыми свойствами, но и разработка неразрушающих методов и устройств для диагностирования структуры материалов, как на различных технологических этапах создания, так и в процессе изготовления изделий из них.

Исследования, связанные с эффективным использованием волокнисто-пористых натуральных биокомпозитов при существующих объемах их использования и экологических проблемах при их производстве, имеют важное научное и народнохозяйственное значение.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическими планами НИР ГОУВПО МГУДТ и НТИ МГУДТ (филиал), в рамках НИР «Разработка методологии моделирования напряженно-деформированного состояния носочно-пучковой части обуви при формовании» (отчет по НИР/НТИ МГУДТ госрег. № 01.2.007 02829 М.: ВНТИЦентр. 2007) и договором о творческом сотрудничестве НТИ МГУДТ (филиал) и ИГД СО РАН (согласно целевой программе «Интеграция науки и высшего образования в РФ на 2002-2006 годы»).

Цель работы – разработка комплекса методологических принципов по созданию и совершенствованию неразрушающих методов и технических систем контроля реологических и прочностных свойств волокнисто-пористых биокомпозитных материалов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- разработать методологические принципы исследования физико-механических свойств волокнисто-пористых биокомпозитных материалов на основе системно-структурного подхода;

- исследовать закономерности изменения прочности кожевой ткани на различных этапах технологического цикла выделки кожи и меха, выявить эмпирические и теоретические зависимости предельных состояний с учетом анизотропии, скорости деформирования и многослойности материала;

- выявить параметры акустической эмиссии (АЭ), отражающие закономерности кинетики накопления повреждений в кожевой ткани и разработать методику неразрушающего определения прочности волокнисто-пористого биокомпозита;

- разработать и реализовать методологической подход к прогнозированию прочностных свойств кожевой ткани, позволяющий повысить эффективность исследований;

- получить математические модели физико-механических свойств кожевой ткани и на их основе исследовать влияние структурных изменений на ее деформационные свойства;

- разработать методики оценки реологических свойств волокнисто-пористых биокомпозитов;

- разработать методологические принципы направленного синтеза реологических свойств кожевой ткани, с учетом связи между критерием, характеризующими структуру материала, и параметрами технологических воздействий;

- разработать методику управления технологическими процессами изготовления изделий по оценке состояния внутренней структуры материала.

Объектами исследования являются методы и средства испытаний волокнисто-пористых биокомпозитов, используемых для производства товаров народного потребления, технологические и технические системы, обеспечивающие изменение этих свойств как на этапе процесса создания материалов, так и на этапах получения изделий с их использованием. В качестве модельного материала использовалась кожевая ткань, имеющая сложную волокнисто-пористую структуру с вероятностными свойствами.

Методы исследований включают методологию системного анализа; статические и квазистатические экспериментальные методы исследования реологических и прочностных свойств волокнисто-пористых биокомпозитов, метод акустической эмиссии, метод планирования эксперимента, статистические методы обработки, анализа и моделирования экспериментальных данных. При обработке данных использовался регрессионный анализ и стандартные пакеты вычислительных программ. При теоретических исследованиях использовались методы математического моделирования с применением основных положений механики деформируемого твердого тела, теории конечных элементов, методы нейронных сетевых моделей.

Достоверность выводов и рекомендаций работы обеспечивается использованием апробированных средств и методик проведения исследований, достаточным объемом и сходимостью результатов теоретических и лабораторных исследований.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

- развиты методологические принципы исследования физико-механических свойств волокнисто-пористых биокомпозитов, основанные на системно-структурном подходе изучения системы «материал»;

-  установлены закономерности изменения предельных деформаций и напряжений, прочности лицевого слоя, прочности сцепления лицевого и основного слоя кожи и кожевой ткани на отдельных технологических операциях в зависимости от направления и скорости деформирования материала;

- выявлена связь между параметрами акустической эмиссии и структурными изменениями при деформации волокнисто-пористого материала, что позволяет проводить анализ кинетики образования дефектов структуры;

- предложены методы для прогнозирования прочности кожевой ткани и алгоритмы их реализации на основе использования контрольного эталона и определения прочности по начальной скорости нарастания импульсов акустической эмиссии;

- разработан методологический подход к прогнозированию прочностных свойств волокнисто-пористых биокомпозитов с использованием нейронных сетей, что позволяет повысить эффективность исследований;

- предложены математические модели для описания физико-механических свойств волокнисто-пористых биокомпозитов используемых в легкой промышленности, разработаны методы и устройства, позволяющие определить величину единичного спектра напряжения, среднее время релаксации, величину временной фрактальной размерности материала;

- доказано, что использование коэффициента редукции в качестве критерия направленного изменения вязкоупругих свойств волокнисто-пористого биокомпозита на механических операциях обработки позволяет определять смещение спектра релаксации в зависимости от параметров технологических воздействий;

- разработаны методологические принципы получения биокомпозита с заранее заданными вязкоупругими свойствами за счет задания оптимальных по коэффициенту редукции параметров проведения технологических операций;

- методом численного моделирования получено распределение напряжений и деформаций в волокнисто-пористом материале при объемном формовании, что позволило обосновать техническое решение управления технологическим процессом по спектрам акустической эмиссии.

Практическая ценность и реализация. Разработанные на единой методологической основе методики и технические средства неразрушающего контроля и прогнозирования физико-механических свойств позволяют:

- прогнозировать прочностные показатели кожевенного и мехового материала, к которым относятся предельные напряжения и деформации при треске лицевого слоя и разрыве кожевой ткани, коэффициент сцепления лицевого с основным слоем, в зависимости от направления и скорости деформирования при минимальном количестве опытов, что позволяет уменьшить трудоемкость исследований, решить ряд задач по рациональному использованию сырья и ресурсосбережению;

- прогнозировать прочность кожевой ткани кожи и меха методами контрольного эталона и определения прочности по начальной скорости нарастания импульсов акустической эмиссии;

- получать кожевую ткань с заранее заданными свойствами за счет оптимального по коэффициенту редукции проведения технологических операций и рекомендаций по модернизации оборудования;

- оценивать напряженно-деформированное состояние изделия и управлять технологическим процессом по спектрам акустической эмиссии в процессе технологических операций.

Отдельные методики, локальные информационные подсистемы и функциональные устройства для обеспечения определения и прогнозирования свойств кожевенных материалов апробированы и внедрены в ЗАО «Сибирская кожгалантерея», ЗАО СОК «Вестфалика», ЗАО КОРС, на ООО МК «ЛИС», ООО НПЦ «ЛОГОС».

Материалы исследований и разработок широко используются в учебном процессе при чтении лекций, курсовом и дипломном проектировании в Новосибирском технологическом институте МГУДТ и на кафедре материаловедения МГУДТ.

Для теории имеет существенное значение: развитие теоретических аспектов исследования деформационных свойств волокнисто-пористых биокомпозитов, методики определения предельных напряжений и деформаций неразрушающим методом по показателям акустической эмиссии, применение нейеросетевых моделей для прогнозирования прочностных свойств, структурная и феноменологическая модели деформации материалов, новые методы и средства оценки деформационных свойств, установленные закономерности изменения структуры и свойств материалов как при производстве биокомпозитного материала, так и изделий из него.

Автор защищает: 

- методологические принципы исследования физико-механических свойств волокнисто-пористых биокомпозитов;

- результаты экспериментальных, теоретических исследований, технические решения устройств и алгоритмы реализации методологических принципов неразрушающего контроля и прогнозирования деформационных и прочностных свойств кожевой ткани;

- метод и алгоритмы оптимизации физико-механических свойств кожевой ткани на механических операциях обработки кожевенного и мехового полуфабриката;

- метод, алгоритмы моделирования и технические решения для управления технологическим процессом формования изделий из волокнисто-пористых биокомпозитов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:

- втором международном Сибирском конгрессе по прикладной и индустриальной математике (ИНПРИМ-96, Новосибирск); втором и третьем Корейско-Российском международном научно-техническом симпозиуме (КОРУС-97 Ульсан, Ю. Корея, 1997 г., KORUS-99 Новосибирск, 1999 г.); 6th International Symposium on science and technology Novosibirsk State Technical University 24-30 June 2002; международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы науки, техники и экономики легкой промышленности» (Москва, 2000), «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 2009); международных научно-практических конференциях «Новое в дизайне, моделировании, конструировании и технологии изделий из кожи» (Шахты, 2003), «Научно-образовательный потенциал нации и конкурентоспособность страны» (республика Казахстан, Тараз, 2008, 2010); международных научных конференциях «Актуальные проблемы науки, техники и экономики производства изделий из кожи» (Витебск, 2004), «Экологические и ресурсосберегающие технологии промышленного производства» (Витебск, 2006), «Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности» (Витебск, 2009); всероссийских научно-практических конференциях "Образование в условиях реформ: опыт, проблемы, научные исследования" (Юрга Кем. обл., 1999 г.), «Новые технологии в научных исследованиях и образовании» (Кемерово, 2001), «Новые материалы и технологии» («МАТИ», Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского, 2008), «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения» (ТЕХТЕКСТИЛЬ-2007, ТЕХТЕКСТИЛЬ-2009, Димитровград); на региональных научно-практических конференциях «Образование в условиях реформ: опыт, проблемы, научные исследования» (Кемерово, 1997 г.); на семинарах лаборатории статической прочности (1985 г.) и динамической прочности (1986 г.) Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, семинаре «Трудосберегающие технологии и техническое перевооружение в легкой промышленности» МДНТП (Москва, 1985 г.).

Личный вклад автора состоит в обобщении известных результатов, постановке задач и разработке методик экспериментальных исследований, разработке математических моделей и алгоритмов численного моделирования, обработке, анализе и формулировке выводов по полученным результатам. Экспериментальные исследования и конструкторские решения осуществлялось при непосредственном участии автора. Автору принадлежат основные идеи работ, опубликованных в соавторстве, использованных при написании настоящей диссертации.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 65 научных публикациях, в том числе: 2 монографиях, 12 статьях в журналах входящих в список ВАК, авторском свидетельстве СССР, 3 свидетельствах об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 273 страницах основного текста, в том числе содержит 103 рисунка и фотографии, библиографию 242 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности научных исследований, определены цели, основные задачи и методы исследования. Приведены сведения об объекте исследования, дана характеристика научной новизны, и практической значимости работы.

В первой главе на основе системно-структурного методологического подхода к исследованию материалов осуществляется анализ волокнисто-пористых биокомпозитов с системной, синергетической, информационной точек зрения.

Приводится обобщенное рассмотрение волокнисто-пористых биокомпозитов как систем, устанавливаются системные атрибуты, определяются методы и этапы изучения и разработки материала. Аналитический обзор современных представлений о структуре кожевой ткани позволяет осуществить разработку иерархического представления структуры волокнисто-пористых биокомпозитов (рис.1).

Показано, что структура кожевой ткани отличается сложным иерархическим строением и представляет собой статистический ансамбль микро, мезо и макроэлементов, различных по своим физико-химическим свойствам, размерам и форме расположения волокон, пор и наполнителя, распределенных в объеме некоторого континуума и взаимодействующих между собой.

Рис. 1. Декомпозиция системы «кожевая ткань» по подсистемам

Обоснована необходимость исследования свойств и структуры волокнисто-пористых биокомпозитов в целом как систем, соединенных отношениями, порождающими интегративные свойства материала (рис.2) с учетом всех этапов жизненного цикла (ЖЦ).

С позиций синергетического подхода осмысливается роль диссипативных структур кож. Отмечено, что дислокационные структуры в кожевой ткани при снятии внешнего воздействия релаксируют, частично переводя материал в квазиравновесное состояние. Этот эффект проявляется на макроуровне при изменении физико-механических свойств кожевой ткани после различных технологических операций. Указываются возможности анализа воздействия внешних факторов на изменение свойств этих структур. Предлагается рассматривать релаксационные характеристики материала как меры изменения его структуры.

Сделано предположение о фрактальном характере строения кожевой ткани на различных иерархических уровнях. На уровне микроструктуры проявляются геометрические фрактальные свойства, на уровне мезо и макроструктуры – как геометрические, так и временные фрактальные свойства.

С применением положений информационного подхода проводится дальнейшее дополнение методологических принципов анализа композиционных материалов, как сложных систем. Информационная составляющая материала рассматривается на нескольких иерархических уровнях как мера состояния внутренней структуры материала и как показатель идентификации материала. На низшем иерархическом уровне сигналы об изменении реологических характеристик материала, могут быть использованы при выборе динамических параметров технологических воздействий, как в процессе направленного изменения материала при его создании, так и при изготовлении из него изделий.

На высшем иерархическом уровне информация о свойствах материала, математических моделях характеристики деформационных и прочностных свойств должна использоваться в CALS-технологиях поддержки жизненного цикла изделий на всех этапах жизненного цикла, как самого материала, так и изделий из него.

Показано, что использование системных, синергетических и информационных показателей структуры материалов для создания материалов с заранее заданными свойствами не возможно без разработки инструментальных методов и средств их оценки.

Проведен анализ математических моделей и методов определения физико-механические свойств и предельных состояний материалов. Отмечается, что в работах Васильева С.С., Жихарева А.П., Зыбина Ю.П., Чернова Н.В., Шестаковой Н.А. и других авторов используется как феноменологический, так и структурный подход к описанию физико-механических свойств кожевой ткани. Однако существующие модели не позволяют учитывать влияние структурных параметров волокнисто-сетчатой структуры на физико-механические свойства материала и прогнозировать предельные состояния кожевой ткани.

Рассмотрены методы неразрушающего контроля материала. Отмечено, что деформация кожевой ткани представляет собой сложный многостадийный и многоуровневый процесс, в котором задействованы различные механизмы. Проанализированы основные методы определения параметров структуры материалов и деформационных свойств материалов.

Вторая глава посвящена исследованию закономерности изменения прочности кожевой ткани на различных этапах технологического цикла выделки кожи и меха, выявлению эмпирических и теоретических зависимостей предельных состояний с учетом анизотропии, скорости деформирования и многослойности материала.

Для описания поверхностей начального разрушения и предельного состояния кожевой ткани использовались тензорные уравнения поверхности прочности или предельных деформаций, которые с учетом допущений инверсии прочности для плоской задачи имеют вид:

(1)

где , , , , , – величины тензоров поверхности соответственно предельных напряжений и предельных деформаций в зависимости от скорости деформирования; – угол между осью симметрии материала и направлением растяжения; , –  соответственно предельные напряжения и предельные деформации.

Проведены экспериментальные испытания различных видов волокнисто-пористых материалов, в том числе эластичных кож, бычины хромового дубления и полукожника хромового дубления, кожевой ткани тонкорунной овчины и шкур из рыб (зеркальный карп).

Проверка адекватности выражений (1) осуществлялась сравнением экспериментальных и расчетных значений при . В таблице 1 представлены значения отклонения расчетных и экспериментальных значений для различных видов кож.

Таблица 1.

Отклонение расчетных и экспериментальных значений

для различных видов кож

Вид кожи

Отклонение

предельных напряжений, %

  Отклонение предельных деформаций, %

  300

600

300

600

Эластичные кожи

  12,42

8,15

6,16

8,21

Бычина хромового дубления

  18,35

  15,34

5,22

  10,69

Полукожник хромового  дубления

16,82

  10,36

4,6

  11,52

  Тонкорунная овчина

  21

-

2,1

-

  Рыбья шкура

(карп зеркальный)

16,3

-

10,2

-

Исследовано влияние скорости деформирования на предельные состояния волокнисто-пористых материалов и получены регрессионные зависимости тензоров предельных деформаций от скорости деформирования. Зависимость предельных деформаций от скорости деформирования аппроксимировалась полиномом второго порядка

((2)

Коэффициенты приведены в таблице 2.

На разных этапах технологического процесса обработки волокнисто-пористого композита механические воздействия на материал могут превысить допустимые величины, что приводит к потере целостности материала. Проведены исследования изменения предельных показателей на операциях разводки и тяжки кожевенного и мехового полуфабриката. Установлено, что при разводке происходит уменьшение прочности кожевой ткани, а при тяжке увеличение, что необходимо учитывать при назначении параметров проведения данных технологических операций.

Таблица 2.

  Коэффициенты уравнений аппроксимации


Направление нагружения к хребтовой линии

До обработки

После обработки

  а

  b

c

a

  b

c

Тонкорунная овчина (технологическая операция «разбивка-мягчение»)

00

-0,473

0,031

0,182

-0,134

-0,037

  0,193

900

-0,284

0,084

0,239

-0,051

-0,166

  0,326

45о

-0,995

0,232

0,355

-0,015

-0,095

  0,392

Полукожник хромового дубления (технологическая операция  «разводка»)

00

  -3,889

-0,758

  0,536

-0,332

-0,937

  0,540

900

  -1,415

-0,476

  0,616

15,872

-1,999

  0,568

45о

  -0,380

-0,403

  0,634

-9,338

-0,390

  0,581

Кожевая ткань на макроструктурном уроне представляет собой двухслойный материал, при этом в зависимости от величины физико-механических воздействий может происходить его расслаивание.

Для оценки предельных касательных напряжений при отрыве лицевого слоя и коэффициента сцепления слоев была рассмотрена модель кожевой ткани, представленная на рисунке 3.

Рис. 3. Расчетная схема для определения предельных касательных напряжений, возникающих между двумя слоями материала:

1 - лицевой слой;

2 - основной слой.

На основе этой модели для оценки предельных касательных напряжений при отрыве лицевого слоя и коэффициента сцепления слоев получены формулы:

,

(3)

(4)

где k – коэффициент сцепления слоев, Па/м; А – тангенс угла наклона характеристики при предельных значениях показателей; h – толщина лицевого слоя, мм; lk – предельная длина образца при которой происходит разрыв лицевого слоя, мм; – предельное напряжения возникающее при разрыве лицевого слоя, Па; – предельная деформация материала.

Для описания анизотропии изменений были использованы тензорно-полиномиальные соотношения:

(5)

Из диаграммы предельных касательных напряжений  при разрыве лицевого слоя (рис. 4) видно, что предельные касательные напряжения анизотропны и принимают наибольшие значения при угле 450 к направлению хребтовой линии, при этом максимальная их величина в 1,7 раза выше значений поперек хребтовой линии и в 1,25 значений вдоль хребтовой линии.

Рис. 4. Диаграмма распределения предельных касательных напряжений при разрыве лицевого слоя

В третьей главе показана эффективность использования акустической эмиссии (АЭ) в целях идентификации и оценки накопления повреждений, рассматриваются информативные параметры, экспериментальная установка, особенности регистрации и обработки принимаемых акустических сигналов. Разработаны акустико-эмиссионные методы неразрушающего прогнозирования прочности волокнисто-пористых материалов.

Проведены экспериментальные исследования образцов на одноосное растяжение и анализ кинетики накопления повреждения структуры кожевой ткани с использованием метода акустической эмиссии (АЭ). На основании экспериментальных данных выявлены основные закономерности АЭ при пластическом деформировании материалов (рис. 5). Из графиков видно, что при увеличении деформации свыше 30% () происходит резкое изменение наклона кривых суммарного счета, энергии и увеличение активности АЭ, что указывает на смену механизма разрушения.

На характерных кривых зависимости скорости актов АЭ от деформации можно выделить три зоны: в 1-ой происходит накопление микродефектов в кожевой ткани с относительно небольшой скоростью, что соответствует начальному процессу повреждаемости; во 2 - ой происходит дальнейшее накопление микродефектов объединение микропор и микротрещин до критической длины, причем скорость образования дефектов увеличивается и возникает макродефект, связанный с разрушением лицевого слоя; в 3-ей зоне скорость накопления дефектов падает, происходит процесс образования больших несплошностей в материале за счет интеграции внутренних пор и разрыв пучков волокон, рост макродефектов и как следствие –  лавинное разрушение.

Показатели фрактальной размерности D для двух зон: начального () и критического () процесса разрушения для образцов кожи хромового дубления из бычины подтверждают разницу в процессах образования дефектов в первой и третьей области пластических деформаций и накопления повреждаемости структуры кожевой ткани.

Установлены особенности и общие закономерности зависимости суммарного количества и скорости актов АЭ от напряжения и деформации в волокнисто-пористых биокомпозитах, характеризующие стадийность накопления повреждений.

Для прогнозирования предельных деформаций кожевой ткани в работе предложены два метода неразрушающего контроля: статистический метод контрольного эталона и метод определения прочности по начальной скорости нарастания импульсов АЭ.

Первый метод основан на сравнении распределений суммарных актов АЭ ультразвукового диапазона при деформировании исследуемого и эталонного образца, второй – на связи прочности материала и угла наклона касательной к кривой в начальный момент измерения.

Исследования проводились при одноосном деформировании образцов. Прочность контрольных образцов определялась по значениям параметров акустической эмиссии при их деформациях в пределах 30-70 % от предельной деформации эталона. Регистрация сигналов акустической эмиссии и перемещений позволило определять различные показатели акустической эмиссии в зависимости от времени процесса, деформаций и напряжений, возникающих в образце.

По методу контрольного эталона для связи показателей акустической эмиссии и величины деформации было использовано распределение Седракяна (свидетельство о регистрации программ № 2010611049).

Предельная деформация кожи определяется при сравнении показателей АЭ эталонного и исследуемого образцов:

  (6)

где – прогнозируемая предельная деформация исследуемого образца; – предельная деформация эталона; – интегральная сумма импульсов АЭ, достигнутая при деформировании эталона до ; – интегральная сумма импульсов АЭ, достигнутая при деформировании исследуемого образца до ; – коэффициент, учитывающий разницу в объемах исследуемого образца и эталона; , и , – параметры распределения эталона и исследуемого материала.

Результаты по прогнозированию прочности эластичных кож методом контрольного эталона приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Результаты прогноза методом контрольного образца

при одноосном деформировании

№ партии кож

Средняя толщина, мм

Образцы

1

2,07

1

0,116

0,043

62,765

0,05

56,407

0,105

9,16

2

0,142

0,302

112,86

0,1

29,142

0,133

6,23

3

0,142

0,268

88,85

0,137

3,19

0,149

5,52

4

0,148

0,164

10,3

0,398

168,26

0,395

166,3

2

1

1

0,209

0,506

141,79

0,506

141,79

0,107

49,02

2

0,225

0,344

52,832

0,189

16,212

0,189

16,21

3

1,03

1

0,201

0,128

36,21

0,128

36,21

0,226

12,69

2

0,204

0,066

67,508

0,066

67,508

0,153

25,12

3

0,184

0,169

8,055

0,143

22,437

0,527

186,0

4

0,178

0,068

61,87

0,147

17,021

0,274

54,47

4

1,33

1

0,152

0,528

248,02

0,228

50,344

0,146

3,469

3

0,137

0,381

178,50

0,235

72,287

0,144

5,371

4

0,146

0,296

103,11

0,32

119,306

0,148

1,69

5

0,168

0,389

131,36

0,391

132,028

0,313

85,70

6

0,146

0,786

438,86

0,46

215,696

0,246

68,72

7

0,146

0,253

73,223

0,302

107,001

0,212

45,17

Установлено, что метод очень чувствителен к результатам испытаний, на точность прогноза большое влияние оказывает методика определения эталонных значений.

Метод определения прочности по начальной скорости нарастания импульсов АЭ основан на гипотезе существования зависимости предельных деформаций материала от скорости нарастания импульсов АЭ р=f(N/t) на начальных этапах деформирования.

Для подтверждения гипотезы были проведены эксперименты на одноосное деформирование образцов кожевой ткани (рис. 6).

Рис. 6. Зависимость между предельными деформациями и скоростью накопления повреждаемости :

1 - бычина;

2 - эластичные кожи;

3 - полукожник;

4 - яловка

Установлено, что зависимость предельных деформаций материала р от скорости нарастания импульсов АЭ N/t на начальных этапах деформирования достаточно точно аппроксимируется линейной функцией. Получена корреляционная связь между р и скоростью накопления повреждаемости на стадии микропластических деформаций с учетом объема образцов, при этом меньшей скорости соответствует больший предел прочности (таблица 4).

Таблица 4.

Результаты аппроксимации зависимости предельных деформаций от скорости накопления повреждаемости

Тип кожи

Уравнение аппроксимации

Точность, %

1

4,7

2

1,6

3

6,9

4

9,9

Погрешность аппроксимации не превышает 10%.

Полученные величины коэффициентов в уравнениях зависят от вида исследуемых кож, в связи с этим построение обобщающей зависимости приводит к понижению точности аппроксимации.

Разработана установка и методика для исследования АЭ и прогнозирования прочности кож при двухосном деформировании при продавливании зажатого по контуру образца в процессе активного деформирования контролируемого объекта.

С целью возможности использования параметров эталона, полученных при одноосном деформировании для прогнозирования прочности по результатам двухосного деформирования в выражение (6) были введены поправочные коэффициенты для и для

  (7)

Относительная погрешность прогнозируемого значения прочности по результатам двухосного деформирования составила не более 9,3%.

В четвертой главе разработана методика построения поверхностей предельных состояний материалов при сокращенном количестве испытаний за счет применения нейронно-сетевого моделирования. Основным преимуществом нейронных сетей по сравнению с классическими методами регрессионного анализа является принципиально более слабое требование к идентификации модели.

Разработан алгоритм исследования предельных состояний кожевой ткани (рис. 7) с применением нейро-сетевого моделирования, позволяющий повысить эффективность исследований.

На основе результатов численного моделирования разработаны основные принципы формирования базы данных нейронных сетевых моделей и установлены условия выбора моделей, обеспечивающие высокую точность прогноза.

Для моделирования была использована искусственная нейронная сеть многослойного перцептрона (MLP). В качестве метода обучения применялся метод обратного распространения ошибки – интерактивный градиентный алгоритм обучения, обладающий высокой устойчивостью.

Рис. 7. Алгоритм исследования предельных состояний кожевой ткани

Исследование работоспособности сетей проводилось на экспериментальных данных предельных состояний различных видов кож и кожевой ткани меховой овчины.

Для повышения эффективности работы сетей разработана методика статистического моделирования данных для обучения нейронной сети. Разработан ряд нейронных сетей для прогноза прочности волокнисто-пористого биокомпозита, исходя из различных входных параметров.

В таблице 5 приведены результаты исследований по точности прогнозирования отдельных моделей.

Таблица 5. 

Точность прогнозирования разработанных

нейронных сетевых моделей

Входные переменные

Выходные переменные

Ошибка

X1 – значения прочности кожи в продольном направлении;

X2 – значения прочности лицевого слоя кожи в продольном направлении;

X3 – значения прочности кожи в поперечном направлении;

X4 – значения прочности лицевого слоя кожи в поперечном направлении

Y1  – значения прочности кожи в направлении 450  к продольному направлению

0,1%

Y2 – значения прочности лицевого слоя кожи в направлении 450 к продольному направлению

3,8%

X1 – значения прочности кожи в продольном направлении;

X2 – значения предельных деформаций в продольном направлении;

X3  – значения прочности кожи в поперечном направлении;

X4 – значения предельных деформаций кожи в поперечном направлении

Y1 – значения прочности кожи в направлении 450  к продольному направлению

3,1%

Y2 – значения предельных деформаций кожи в направлении 450 к продольному направлению

8,8%

В результате нейро-сетевого прогнозирования значений предельного напряжения на разрыв и предельных напряжений на разрыв лицевого слоя в направлении перпендикулярном хребтовой линии, исходя из значений предельных напряжений на разрыв и предельных напряжений на разрыв лицевого слоя кожи в направлении параллельном хребтовой линии по обобщенным данным по всем видам кож получено, что максимальная ошибка не превышает 14,06%. Дальнейшие исследования показали, что для увеличения точности прогноза необходимо построение нейросетевой модели для каждого вида кожи.

Использование разработанных нейро-сетевых моделей прогнозирования для каждого вида кож позволила увеличить точность прогноза до 9%.

Методика издана в виде отдельной научной брошюры, получила положительное заключение Новосибирского центра метрологии, стандартизации и сертификации и принята к использованию в производственных условиях предприятий кожевенного и мехового производства.

В пятой главе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке математических моделей, созданию методик и установок, для прогнозирования упругих и вязкоупругих свойств материалов.

Разработана пространственная структурно-механическая модель волокнисто-пористого материала, на основе двумерной модели Б.С. Резникова. Для построения уравнений состояния пористо-волокнистых биокомпозитов было принято, что механическая модель волокнистой основы материала состоит из повторяющихся элементов в виде октаэдров (рис.8). В отличие от обычных стержневых систем указанные элементы занимают некоторую часть объема элементарной ячейки материала.

Рис. 8. Структурный элемент кожевой ткани на мезоуровне как элементарный октаэдр

Механическое поведение связующего моделируется с помощью элементов АB, DF и CE, которые характеризуют деформирование связующего. При этом для простоты и определенности принято, что элементы AB, CE и DF имеют прямоугольное поперечное сечение толщиной hx, hy и hz а ширину bx, by и bz. Кроме того, введены следующие обозначения: OD = OF = lx, OC = OE = ly, OA = OB = lz – длины элементов DF, CE и AB соответственно; AE = EB = BC = CA = lyz, BD = DA = AF = FB = lxz, CD = DE = EF = FC = lxy – длины соответствующих элементов, волокна имеют прямоугольное сечение; hxz и bxz  – толщина и ширина элементов AF, FB, BD и DA соответственно; hyz и byz – толщина и ширина элементов AE, EB, BC  и CA; hxy и bxy – толщина и ширина элементов CD, DE, EF и FC. Таким образом, данная модель представлена в виде октаэдра, имеющего один из ромбов (CDEF) в качестве секущей плоскости (OXY), который делит рассматриваемый октаэдр на две четырехугольные пирамиды, ориентированные таким образом, что секущий ромб является основанием для этих пирамид.

Для рассматриваемых композитов наиболее интересный вид деформирования с точки зрения их практического использования – растяжение вдоль осей структурной симметрии. В этом случае, учитывая особенности структуры материала (ее регулярность), считается, что усилия передаются только через узлы, в которых все элементы соединены шарнирно.

Введено понятие относительного удельного объемного содержания для каждого элемента композиции, т. е. отношение объема материала структурного элемента к суммарному объему всего материала октаэдра. Так, для волокон (т. е. элементов AF, FB, BD, DA):

  (8)

для элементов AE, EB, BC, CA:

(9)

для элементов AE, EB, BC, CA:

(10)

для связующего в направлении Oz (т. е. элемента AB):

(11)

для связующего в направлении Oy (т. е. элемента DF):

(12)

для связующего в направлении Ox (т. е. элемента CE):

(13)

где – объем всех структурных элементов и связующего, определяемый соотношением:

При этом в выражении 1-е, 2-е и 3-е слагаемое соответствуют объему волокон в ячейках-ромбах, а 4-е, 5-е и 6-е – объему связующих в узлах  A, B, D, F и C, E, которые моделируются стержнями AB, DF и CE.

Из формул (8) – (13), имеем: , относительное удельное объемное содержание волокна и связующих: .

Геометрические параметры каждой ячейки-ромба и механические свойства ее элементов таковы, что оси координат Ох, Оу и Оz являются осями симметрии, как в ненагруженном состоянии, так и в процессе деформирования. При растяжении элементарного октаэдра напряжением , приложенным в узлах D и F, учитывая соотношения (8) – (10) и тригонометрические значения углов после некоторых преобразований уравнения равновесия принимают вид:

,

, (14)

  ,

где x, y, z, xz, yz, xy – напряжения соответственно в элементах FD, CE, AB, AF (FB, BD, DA), AC (CB, CE, EA, AC), CD (DE, EF, FC).

Для деформации ячеек-ромбов , , в направлениях осей с (деформация элементов FD, CE и AB ), деформации в волокнах , ,   (деформация элементов AC, CB, BE, EA и AD, DB, BF, FA CD, DE, EF, FC) из геометрических соотношений получены уравнения совместности:

,

,,  (15)

,

.

Для замыкания системы уравнений, определены уравнения состояния для каждого элемента октаэдра в предположении, что волокна и связующее имеют нелинейно-упругие свойства:

,  ,

,  , (16)

,  ,

где , , , , , , n – экспериментальные постоянные связующего и волокон.

В случае , возможно учесть различие свойств связующего при деформировании в направлениях осей Ox, Oy, Oz. Вместо (16) можно использовать другие уравнения состояния для элементов композиции, например соотношения вязкоупругости.

Пористость материала определялась как отношение объема пор V к объему всей элементарной ячейки-ромба Ve:

, (17)

где .

Из (17) получено соотношение, позволяющее исследовать изменение пористости в процессе деформирования:

, (18)

.

При исследовании предельного состояния условие прочности сформулированы следующим образом:

для связующего

, (19)

для волокна

.

Система уравнений (14), (15), (16) полностью описывает механическое поведение композита при одноосном нагружении. При этом предложенная математическая модель композита учитывает его структуру, различие механических свойств волокон и связующего и определяет не только деформацию в направлении действия внешнего усилия, но и поперечную деформацию в двух направлениях. Кроме того, полученные уравнения позволяют находить изменение структуры композита в процессе нагружения.

Полученная структурная модель кожевой ткани позволяет моделировать ее деформационные и прочностные свойства в зависимости от удельного объемного содержания волокон и связующего, пористости, расположения и свойств структурных элементов.

По результатам проведенных экспериментальных исследований на одноосное деформирование образцов кожевой ткани решена обратная задача и идентифицированы значения параметров модели: ,,,,,,.

На рисунке 9 представлены результаты решения прямой задачи моделирования. Максимальные расхождения между расчетными значениями напряжений и результатами экспериментов составляют для образцов, вырубленных вдоль хребтовой линии, 29% при малых значениях деформации и 7% при предельных деформациях. Для образцов, вырубленных поперек хребтовой линии, максимальные расхождения составляют 30% в области деформации равной 0,3 и 15% при предельных деформациях.

Рис. 9. Результаты моделирования зависимости по структурной модели:

1 - расчетные значения вдоль хребтовой линии;

2 - поперек хребтовой линии;

3 - экспериментальные зависимости вдоль хребтовой линии;

4 - экспериментальные зависимости поперек хребтовой линии.

Проведено численное исследование влияния относительного объемного содержания волокон на деформационные свойства материала и определена функции-ональная зависимость пористости и деформаций и напряжений в материале.

Определено, что изменение количества волокна в данном пределе не оказывает существенного влияния на характер зависимостей. В тоже время увеличение процентного содержания волокна приводит к увеличению жесткости материала и уменьшению пористости.

Для оценки вязкоупругих свойств предложена методика, основанная на анализе спектров времен релаксации (ретардации). Рассмотрен феноменологический подход к моделированию реологиических свойств кож.

На основе аппроксимации спектра, предложенной Шварцлем и Ставерменом, получено выражение для определения спектра времен ретардации при продавливании образцов, зажатых по контуру:

, (20)

где – функция спектра; – время, с; – ход индентора, м.

На рисунке 10 приведены полученные спектры времен ретардации до и после технологической операции разбивки кожевой ткани овчины, на которых видно смещение спектра времен ретардации в результате проведения технологической операции разбивки. Величина смещения спектра зависит от результатов изменения физико-механических свойств материала и может являться оценкой качества проведения операций.

Рис. 10. Спектры времени ретардации кожевой ткани:

1 - до разбивки;

2, 3 - после разбивки

Разработан и экспериментально обоснован метод определения реологических показателей материала с помощью прокатывания ролика. В результате проведенного анализа существующих методик можно увидеть, что в настоящее время физико-механические свойства кожи определяются не по всей площади, а только в определенных стандартных точках кожевенного полуфабриката.

Для определения необходимых параметров, характеризующих свойства материала не разрушающим методом была принята математическая модель Хантера, описывающая процесс качения ролика по вязкоупругому полупространству:

  (21)

где Fx и Fz  – соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие сил взаимодействия ролика с материалом, Н; R – радиус ролика, м; Vрол – скорость цилиндра, м/с; – время релаксации, с; f – напряжение однолинейного спектра релаксации МПа; а0 – полуширина зоны контакта при нулевой скорости (в неподвижном цилиндре), число Деборы, м; – полуширина зоны контакта, м; – смещение центра контакта относительно центра цилиндра, м; - параметры определяющие площадку контакта, м.

Разработана методика и экспериментальный стенд общий вид представлен на рисунке 11.

Рис. 11. Экспериментальная установка по определению однолинейного спектра релаксации: 1 – подвижная платформа; 2 – материал; 3 – ролик; 4 – устройство для нагружения и регистрации действующих на ролик сил; 5, 6 – электромагнитные датчики систему измерения скорости; 7 – видеокамера 

Согласно разработанной методике для определения физико-механических свойств материалов методом прокатывания задаются различные скорости перемещения и вертикальная сила, действующая на ролик, при этом экспериментально определяется горизонтальная сила и полуширина зоны контакта. Значение времени релаксации и напряжение однолинейного спектра f определяется как среднее значение при двух скоростях испытаний по формулам:

,

(22)

(22)

,

,

где , – скорости перемещения материала, м/с; 10, 11 – коэффициенты трения; R – радиус ролика, R= 0,035 м для данной установки; а10 и а11 - полуширина зоны контакта при двух скоростях, м;, - смещение центра контакта относительно центра цилиндра при двух скоростях, м.

Проведены экспериментальные исследования взаимодействия ролика и эластичных кож при трех скоростях 0,046 м/с, 0,12 м/с, 0,22 м/с и трех значениях вертикальной нагрузки 5Н, 10Н и 20Н. Установлено, что для данного вида кож средняя величина времени релаксации при данных условиях составляет 2,787 с и напряжение однолинейного спектра =4,838 МПа.

Для оценки ширины спектра разработана методика определения временной фрактальной размерности dα кож квазистатическим методом. Методика основана на одноосных испытаниях образцов материала при различных скоростях деформирования и использовании уравнения релаксации напряжений для фрактальной среды:

(23)

где – ядро релаксации; τ – время релаксации, с.

По результатам экспериментальных исследований по разработанной методике определены значения временной фрактальной размерности для эластичных кож. Установлено, что временная фрактальная размерность для исследованной группы кож равна dα  = 0,367.

В шестой главе рассмотрены вопросы направленного изменения свойств волокнисто-пористых биокомпозитов, а также использования изменений свойств материалов в процессе изготовления изделий в качестве сигналов управления технологическими процессами.

Выдвинута гипотеза о существовании функциональной зависимости между параметрами технологической операции и величиной изменения вязкоупругих свойств материала. Для оценки изменения вязкоупругих свойств кожевой ткани при технологических воздействиях предлагается использовать принцип аналогий, в соответствии с которым, происходящие в кожевой ткани структурные изменения приводят к смещению спектра ретардации по шкале времен ретардации, что определяет величину коэффициента редукции . Функция изменения коэффициента редукции от параметров технологических воздействий устанавливается экспериментально.

Для проверки гипотезы о зависимости коэффициента редукции от параметров технологических операций проведены эксперименты по направленному изменению структуры кожевой ткани меховой овчины. Эксперименты проводились на специальном стенде, моделирующем работу разбивочной машины.

Разработана методика оценки качества проведения механических операций выработки кожевой ткани, основанная на сопоставлении органолептической оценки с параметрами функции желательности. В результате полного факторного эксперимента получено регрессионное уравнение

(24)

где – величина отклонения текущего (измеренного перед технологической операцией) параметра функции желательности от максимально возможной величины; F – сила прижатия полуфабриката к рабочим органам машины, Н; S – величина подачи полуфабриката на рабочие органы машины, м; – угол подъема винтовой линии кромки ножа, град.

Установлена связь масштабного коэффициента редукции и показателями качества обработки на основе квазистатических испытаний кожевой ткани овчины на одноосное деформирование:

,

где - коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально, .

Уравнение зависимости коэффициента редукции от параметров технологической операции будет выглядеть следующим образом:

(25)

Проверка адекватности модели по критерию Фишера (; ) показала, что модель адекватна.

Полученная регрессионная зависимость позволяет управлять технологическим процессом для получения полуфабриката с заранее заданными свойствами.

На основании проведенных исследований ЖЦ изделий из натуральных кож было определено, что кожевая ткань испытывает наибольшие нагрузки при пространственном формовании изделий. Разработана методика исследования напряженно-деформированного состояния материала во время пространственного формования изделий.

Методика включает геометрическое моделирование поверхности формуемого пуансона, разработку конечно-разностных моделей для численного моделирования процесса и проведение экспериментальных исследований для оценки адекватности моделей. Разработка моделей и численное моделирование процесса формования осуществлялось с использованием пакетов ANSYS и COSMOS\M (свидетельство о регистрации программ № 2010611048, № 2010610979). Экспериментальные исследования проводились на затяжных машинах на ЗАО «КОРС». В результате исследований (рисунок 12) получены значения распределений напряжений и деформаций по поверхности заготовки в виде графиков по различным сечениям, что позволило определить наиболее нагруженные места.

1 - моделирование;

2 - эксперимент

Рис. 12. Распределение деформаций по поверхности заготовки

В результате исследования возникновения акустической эмиссии в материале и моделирования напряженно-деформированного состояния заготовки предложено техническое решение по управлению технологической операцией на основе метода акустической эмиссии (А.С. СССР №1729433).

Основными элементами системы управления являются акустические датчики и исполнительные механизмы - соленоиды регулируемых напорных клапанов механизмов клещей, связанные посредством интерфейсов с микропроцессором. Исходная информация о свойствах материала заготовки и типоразмере колодки вводится в микропроцессор.

Во время вытяжки в зависимости от напряженно-деформированного состояния формуемого материала возникает акустической эмиссии соответствующего спектра частот. Информация от датчиков АЭ передается на микропроцессор, который управляя работой исполнительных органов машины увеличивая или уменьшая степень вытяжки материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны методологические принципы научных исследований физико-механических свойств волокнисто-пористых материалов, основанные на системно-структурном, синергетическом и информационных подходах анализа. Установлено, что волокнисто-пористые материалы представляют собой сложную многопараметрическую систему. Декомпозиция системы по структурным и информационным параметрам, исследование ее функций позволили установить системные атрибуты, определить методы и этапы изучения и разработки материалов.

2. Предложено при исследованиях волокнисто-пористых материалов использовать математические модели, методики и установки для прогнозирования свойств материалов, инвариантные к этапам ЖЦ материалов.

3. Установлено, что прочность, как  монослоя (лицевой поверхности), так и всей кожевой ткани нелинейно зависит от скорости деформирования для разных видов исходного сырья на различных технологических этапах обработки и с высокой точностью определяется полиномом второго порядка.

4. На основе разработанной модели для оценки предельных касательных напряжений при отрыве лицевого слоя установлено, что они анизотропны, принимают наибольшие значения при угле 450 к направлению хребтовой линии, при этом максимальная их величина в 1,7 раза выше значений поперек хребтовой линии и в 1,25 значений вдоль хребтовой линии.

5. Показано, что наиболее информативным методом идентификации реальной поврежденности структуры волокнисто-пористых биокомпозитов является метод акустической эмиссии. Установлены параметры АЭ (суммарный счет АЭ и скорость счета суммарной АЭ), отражающие закономерности кинетики накопления повреждений в кожевой ткани.

6. Установлено, что величина фрактальной размерности зависимости скорости счета АЭ от деформации материала определяется разницу в процессах образования дефектов и может служить критерием оценки стадии накопления повреждений.

7. Разработан статистический метод прогнозирования прочности волокнисто-пористого материала, установлено, что на точность прогноза большое влияние оказывает методика определения эталонных значений.

8. Разработан метод прогнозирования прочности волокнисто-пористого материала по начальной скорости нарастания импульсов АЭ с точностью прогноза по данному методу для разных видов кож не превышающей 10%. Установлено, что построение обобщающей зависимости для всех видов кож приводит к понижению точности прогноза.

9. Показано, что использование нейро-сетевых моделей для прогнозирования прочностных свойств кожевой ткани позволяет т повысить эффективность исследований, в том числе уменьшить материальные затраты и трудоемкость испытаний материалов.

10. Показано, что использование разработанных принципов формирования базы данных и условий выбора нейронных сетевых моделей, методики статистического моделирования данных для обучения нейронной сети, обеспечивает высокую точность прогноза (ошибка не более 9%).

11. Разработана пространственная модель волокнисто-пористого биокомпозита и получены определяющие соотношения его напряженно-деформированного состояния, которые позволяют оценивать влияние структурных характеристик материала на его деформационные свойства.

12.  Показано, что разработанные и экспериментально обоснованные метод определения времен релаксации и напряжения однолинейного спектра с помощью прокатывания роликом и методика определения временной фрактальной размерности dα позволяют исследовать реологические свойства материала.

13. Разработана методика получения материалов с заранее заданными вязкоупругими свойствами, оптимальными по коэффициенту редукции. Получено регрессионное уравнение зависимости коэффициента редукции от технологических параметров операции «разбивка-мягчение» овчины.

14. Разработана методика моделирования напряженно-деформированного состояния волокнисто-пористого биокомпозита при объемном формовании и техническое решение управления технологическим процессом формования по параметрам АЭ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Монографии

  1. Соколовский, А.Р. Прогнозирование прочности волокнисто-пористых биокомпозитов с использованием нейронных сетей (монография) / А.Р. Соколовский – М.: МГУДТ. 2010. 92 с. ISBN 978-5-87055-121-0.
  2. Ким, Ф.И. Методы и технологии моделирования напряженно-деформированного состояния  заготовки обуви при формовании (монография) / Ф.И. Ким, С.Е. Мунасипов, А.Р. Соколовский. – Тараз: Tараз университетi. 2009. -93 с. ISBSN 9965-724-92-X.

Статьи в изданиях из рекомендованного ВАК перечня

  1. Соколовский, А.Р. Разработка акустико-эмиссионной модели прогнозирования предельных деформаций кожи /А.Р. Соколовский //Известия ВУЗов «Технология Легкой промышленности». – 2010. –№ 2 – с. 89-91.
  2. Соколовский, А.Р. Прогнозирование прочностных свойств кож с помощью нейронных сетей /А.Р. Соколовский //Известия ВУЗов «Технология Легкой промышленности». –2010. –№ 3 – с. 69-74.
  3. Соколовский, А.Р. Акустическая эмиссия при деформации кожи. /А.Р. Соколовский //Дизайн и технологии.–2010. –№16 –с. 92-95.
  1. Соколовский, А.Р. Влияние технологических операций на прочность волокнисто-пористого биокомпозита /А.Р. Соколовский //Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2010. – №61(07). – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2010/07/pdf/07.pdf.
  2. Соколовский, А.Р. CALS-технологии при производстве товаров народного потребления /Соколовский А.Р., Степанов Б.Ф //Кожевенно-обувная промышленность. –2003 –№4.  – с. 42-43.
  3. Козлов, А.С. Моделирование напряженно-деформированного состояния заготовки верха обуви /А.С. Козлов, А.Р. Соколовский. // Кожевенно-обувная промышленность. Сообщение 1.–2007. –№6  –с. 46-48.
  4. Козлов, А.С. Моделирование напряженно-деформированного состояния заготовки верха обуви при обтяжке /А.С. Козлов, А.Р. Соколовский //Кожевенно-обувная промышленность. Сообщение 2.–2008. –№2. –с. 47-48.
  5. Соколовский А.Р. Исследование акустической эмиссии при деформации пористо-волокнистых биокомпозитов /А.Р. Соколовский, Е.А. Кирсанова, А.П. Жихарев, И.Ю. Соколовская //Кожевенно-обувная промышленность. –2008. –№4. –с. 44-45.
  6. Соколовский, А.Р. Применение метода акустической эмиссии для определения предельных деформаций /А.Р. Соколовский, Е.А. Кирсанова, А.П. Жихарев, И.Ю. Соколовская //Кожевенно-обувная промышленность.–2008. –№5. –с. 34-35.
  7. Воронин, К.Б. Определение технических параметров настольных дублирующих прессов для швейных предприятий малого бизнеса /К.Б. Воронин, А.С. Козлов, А.Р. Соколовский  //Дизайн и технологии.–2010. –№16 –с. 95-98.
  8. Соколовский, А.Р. Подготовка данных для построения нейросетевых моделей при малом количестве экспериментов /А.Р. Соколовский, И.Ю. Соколовская // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2010. – №62(08). – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2010/08/pdf/19.pdf.
  9. Соколовский, А.Р. Исследование прочностных свойств рыбьих кож /А.Р. Соколовский, И.Ю. Соколовская // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2010. – №62(08). – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2010/08/pdf/20.pdf.

Авторские свидетельства на изобретение и свидетельства регистрации программ

  1. Пат. (А. С.) СССР 1729433. Машина для затяжки носочно-пучковой части обуви / А.С. Железняков, В.А. Александров, Т.В. Бондарь, А.Р. Соколовский– опубл. 03.01.1992; Б.И. №18.
  2. Программа для оценки напряженно-деформированного состояния заготовки при формовании на колодку / А.Р. Соколовский, И.Ю. Соколовская //Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2010611048. Выдано Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам 03.02.2010.
  3. Определение предельных деформаций кожевой ткани при одноосном деформировании по параметрам акустической эмиссии / А.Р. Соколовский, И. Ю. Соколовская //Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2010611049. Выдано Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам 03.02.2010.
  4. Моделирование напряженно-деформированного состояния оболочки из биокомпозита при воздействии жесткого пуансона / А.Р. Соколовский, И.Ю. Соколовская, Н.С. Яцкова //Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2010610979. Выдано Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам 29.01.2010.

Статьи в сборниках трудов, периодических изданиях        

  1. Соколовский, А.Р. Математическое моделирование процесса обработки материалов / А.Р. Соколовский //Виброизоляция машин и механизмов. Сборник научных трудов. –Новосибирск: НИИВТ,1984. с.90-94
  2. Соколовский, А.Р. Автоматизация лабораторных испытаний полимерных материалов /А.Р. Соколовский //Автоматизированные электромеханические системы: Сборник научных трудов. -Новосибирск: НИИВТ, 1987. с.54-56.
  3. Соколовский, А.Р. Исследование сравнительной эффективности анизотропии прочностных свойств кож для повышения конкурентоспособности /А.Р. Соколовский //Принципы и проблемы перехода северного региона на рыночные отношения: Сборник научных трудов.- Якутск: Якутский центр СО РАН, 1994. с.109-111.
  4. Соколовский, А.Р. К вопросу моделирования контактного взаимодействия валков с натуральными композитами / А.Р. Соколовский //Сибирский научный вестник РАЕН. Известия Новосибирского науч. центра "Ноосферные знания и технологии".-Вып.1. Новосибирск: НГАВТ, 1997. с.237-243.
  5. Соколовский, А.Р. Влияние скорости деформирования на прочность многослойного натурального композита /А.Р. Соколовский //Сибирский научный вестник РАЕН. Известия Новосибирского науч. центра "Ноосферные знания и технологии" Вып.3. Новосибирск: НГАВТ, 1999. с.235-238.
  6. Соколовский, А.Р. Методология моделирования процессов формообразования изделий из натуральных композитных материалов / А.Р. Соколовский // Сибирский научный вестник РАЕН. Известия Новосибирского науч. центра "Ноосферные знания и технологии". Вып. 4. Новосибирск: НГАВТ, 2000. 223-229.
  7. Соколовский, А.Р. Экспериментальные исследования остаточных деформаций в пластинах из натуральных композитов при воздействии плоского подвижного штампа / А.Р. Соколовский // Сибирский научный вестник РАЕН. Известия Новосибирского науч. центра "Ноосферные знания и технологии". Вып. 5. Новосибирск: НГАВТ, 2002. с.220-223.
  8. Соколовский, А.Р. К вопросу представления кожи как вязкоупругой фрактальной среды / А.Р. Соколовский //Сибирский научный вестник РАЕН. Известия Новосибирского науч. центра "Ноосферные знания и технологии". Вып. 6. Новосибирск: НГАВТ, 2003. с.204-207.
  9. Соколовский, А.Р. Применение теории вязкоупругих фрактальных сред для описания свойств кожи / А.Р. Соколовский // Актуальные проблемы науки, техники и экономики производства изделий из кожи: Сб. статей международной научной конференции 4-5 ноября 2004. Витебск:  ВГТУ, 2004. с. 121-123.
  10. Соколовский, А.Р. Изменение физико-механических свойств натуральных композитов в процессе фрикционной обработки / А.Р. Соколовский // Сибирский научный вестник РАЕН. Известия Новосибирского науч. центра "Ноосферные знания и технологии". Вып. 7. Новосибирск: НГАВТ, 2004. с.187-193.
  11. Соколовский, А.Р. Исследование процесса деформации кожи при транспортировании роликами / А.Р. Соколовский // Сибирский научный вестник РАЕН. Известия Новосибирского науч. центра "Ноосферные знания и технологии". Вып. 8. Новосибирск: НГАВТ, 2005. с.173-178.
  12. Соколовский, А.Р. К вопросу определения вязко-упругих свойств биокомпозитов / А.Р. Соколовский // Сибирский научный вестник РАЕН. Известия Новосибирского науч. центра "Ноосферные знания и технологии". Вып. 9. Новосибирск: НГАВТ, 2006. с.191-195.
  13. Соколовский, А.Р. Исследование предельных деформаций посредством анализа акустического отклика нагруженных биокомпозитов /А.Р. Соколовский // Сборник статей международной научно-технической конференции «Экологические и ресурсосберегающие технологии промышленного производства  - Витебск: ВГТУ,2006. с. 89-92.
  14. Соколовский, А.Р. Разработка методологии системно-структур­ного подхода к исследованию пористо-волокнистых биокомпозитных материалов /А.Р. Соколовский //Сборник статей международной научной конференции «Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности» Часть 2. – Витебск: УО «ВГТУ» 2009. с 80-83.
  15. Соколовский, А.Р. Системный подход к управлению качеством пористо-волокнистых биокомпозитных материалов /А.Р. Соколовский //Сибирский научный вестник. Известия Новосибирского науч. центра "Ноосферные знания и технологии". Вып. 13. Новосибирск: НГАВТ, 2010. с.176-184.
  16. Бурмистров, А.Г. Применение реологических спектров для оценки структурных изменений кожевой ткани при её обработке / Бурмистров А.Г., Соколовский А.Р. //Известия ВУЗов. Технология легкой промышленности. -1986. -№1.- с.63-65.
  1. Бурмистров, А.Г. Установка для исследования реологических спектров кожевой ткани / А.Г. Бурмистров, А.Р. Соколовский //Совершенствование техники и технологии и улучшение качества изделий легкой промышленности: Сборник научных трудов. -М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1986. с.88-91.
  2. Бурмистров, А.Г. Применение реологических спектров для оценки изменений структуры кожевой ткани при её обработке / А.Г. Бурмистров, А.Р. Соколовский, П.В. Прывчев //Повышение эффективности технологических процессов и оборудования в текстильной и легкой промышленности: Меж вузовский сб. науч.тр.-M, 1986. с.82-84.
  3. Бурмистров, А.Г. Исследование процесса и оптимизации режимов разбивки меховых овчин /А.Г. Бурмистров, А.Р. Соколовский, Д М. Лихачев //Химия и технология производства кожи и меха: Сборник научных трудов.-М.:ЦНИИТЭИлегпром, 1987. с.104-108.
  4. Соколовский, А.Р. Обработка материалов на роторных машинах с волнистыми винтовыми ножами /А.Р. Соколовский, В.А. Александров //Снижение вибрации судовых машин, механизмов и приборов: Сборник научных трудов. -Новосибирск: НИИВТ,1987. с.47-51.
  5. Железняков, А.С. Об управлении процессами при формовании обувных заготовок / А.С. Железняков, В.А. Александров, А.Р. Соколовский //Совершенствование конструкций и технологии изделий из кожи: Межвузовский сборник научных трудов. – Витебск: ВГТУ, 1996. с.101-103.
  6. Соколовский, А.Р. Исследование процесса разбивки-мягчения кожевой ткани по релаксационным спектрам / А.Р. Соколовский., Л.А. Каплин, А.Г. // Сб.науч.тр. №27. –Шахты: ДГАС, 1998. с.65-68.
  7. Железняков А.С. Об управлении процессами при формовании обувных заготовок / А.С. Железняков, В.А. Александров, А.Р. Соколовский  //Обувь: Маркетинг  конструирование технология, материалы. Межвузовский сборник научных трудов. М: МГАЛП,1999. с.83-88.
  8. Соколовский, А.Р. Исследование анизотропии прочностных свойств кож для низа обуви и кожгалантерейных изделий / А.Р. Соколовский, А.С. Железняков //Обувь: Маркетинг конструирование технология, материалы. Межвузовский сборник научных трудов. -М: МГАЛП, 1999. с.71-74.
  9. Соколовский, А.Р. О подходе к использованию CALS-технологий в легкой промышленности / А.Р.Соколовский, Б.Ф Степанов //Сибирский научный вестник РАЕН. Известия Новосибирского науч. центра "Ноосферные знания и технологии". Вып.3. Новосибирск: НГАВТ, -1999. с.238-243.
  10. Шалагинова, И.Ю. Методика моделирования процесса затяжки верха обуви методом конечных элементов /И.Ю. Шалагинова, А.Р. Соколовский, А.С. Железняков //Сб. науч. трудов. -Шахты: ЮГУС, 2000. с.75-78.
  11. Шалагинова, И.Ю. Оценка адекватности имитационной модели процесса формования заготовки верха обуви /И.Ю. Шалагинова, А.Р. Соколовский, А.С. Железняков //Исторические аспекты и достижения ученых-обувщиков. Юбилейный международ. сб. науч. трудов. -Шахты: ЮГУЭС, 2001. с.161-165.
  12. Соколовский, А.Р. Разработка методологии исследования при моделировании процесса затяжки верха обуви / А.Р. Соколовский, И.Ю. Соколовская, Т.В. Шпак // Актуальные проблемы науки, техники и экономики производства изделий из кожи: Сб. статей международной научной конференции 4-5 ноября 2004. Витебск:  ВГТУ, 2004. с. 112-114.
  13. Соколовский, А.Р. Исследование возникновения дефектов обуви на разных этапах жизненного цикла / А.Р. Соколовский, Н.С. Яцкова //Сборник статей международной научно-технической конференции «Экологические и ресурсосберегающие технологии промышленного производства  - Витебск: ВГТУ, 2006. с.103-105.
  14. Бекк, Н.В. Первый международный конкурс молодых дизайнеров. /Н.В Бекк, А.Р. Соколовский //Кожевенно-обувная промышленность.–2008–№5. – с. 26-27.
  15. Соколовский, А.Р. Прогнозирование свойств пористо-волокнистых биокомпозитов с помощью нейронных сетей /А.Р. Соколовский, С.Е. Мунасипов // Сибирский научный вестник РАЕН. Известия Новосибирского науч. центра "Ноосферные знания и технологии". Вып. 12. Новосибирск: НГАВТ, 2009. с.231-234.
  16. Биназаров, С.Ж Оценка контактной поверхности пористых материалов по вероятностным моделям / С.Ж Биназаров, С.Е. Мунасипов, А.Р. Соколовский // Сибирский научный вестник РАЕН. Известия Новосибирского науч. центра "Ноосферные знания и технологии". Вып. 12. Новосибирск: НГАВТ, 2009. с.228-231.
  17. Соколовский, А.Р. Исследование деформаций в натуральных кожах при воздействии подвижного штампа /А. Р. Соколовский, А. Н. Беспрозванный //Сборник статей международной научной конференции «Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности». Часть 2.- Витебск: УО «ВГТУ» 2009. с 70-73.

Материалы и тезисы докладов на симпозиумах, конференциях и семинарах

  1. Соколовский, А.Р. Эффективность разработки мероприятий по повышению качества в кожевенной и меховой промышленности / А.Р. Соколовский // Воздействие научно-технического прогресса на развитие отраслей непроизводственной сферы: Тезисы докладов и сообщений к Х Новосибирской научно-практической науковедческой конференции. Новосибирск: НТО, 1986. с.107-108.
  2. Соколовский, А.Р. Математическая модель обработки натуральных полимерных материалов / А.Р. Соколовский // Информатика и проблемы телекоммуникаций: Материалы международной науч.-тех. конференции. -Новосибирск: СибГАТИ, 1997. с.225-226.
  3. Sokolovsky A.R Forecasting strength of soft natural composites / A.R. Sokolovskiy //KORUS99. The third Korea-Russia International Symposium on Science and Technology. NSTU. Novosibirsk, Russia, 1999, Vol 1, pp.357.
  4. Соколовский, А.Р. Разработка методологии создания интегрированных производств изделий легкой промышленности / А.Р. Соколовский //Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки, техники и экономики легкой промышленности». -М.: МГУДТ, 2000. с.78-79.
  5. Соколовский, А.Р. Акустическая эмиссия при деформации биокомпозитов / А.Р. Соколовский // «Новые материалы и технологии» – НМТ. Сб. материалов Всероссийской научно-технической конференции – М.: «МАТИ» — Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского. 2008. с.118-119.
  6. Соколовский, А.Р. Экспериментальное исследование релаксационных свойств материалов методом прокатывания /А.Р. Соколовский // Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения (ТЕХТЕКСТИЛЬ-2009), Сб. материалов Всероссийской - научно-технической конференции. -Димитровград: ДИТУД. 2009. с. 89-90.
  7. Бурмистров, А.Г. Разработка способов контроля качества полу- фабриката с целью автоматизации мехового производства / А.Г.Бурмистров, А.Р. Соколовский //Трудосберегающая технология и техническое перевооружение в легкой промышленности: Материалы семинара. -М.: МДНТП, 1985. с.78-81.
  8. Соколовский, А.Р. Информационные технологии как фактор экономии социального времени /А.Р. Соколовский, Р.В. Соколовский //Рынок о рынке в науке. Материалы 14 международной научно-практической науковедческой конференции. ч.4. -Новосибирск: Нов. обл. союз НИО, Академия науковедения. 1996. с.154-157.
  9. Соколовский, А.Р. Математическая модель изменения физико-механических свойств натуральных полимеров /А.Р. Соколовский, И.Ю. Шалагинова //Сборник тезисов докладов II-го Сибирского конгресса по прикладной и индустриальной математике INPRIM -1996.-Новосибирск: ИМ СО РАН, 1996. с.234-235.
  10. Sokolovsky A.R Change of strength of natural polymeric materials at various stages process of manufacturing / A.R. Sokolovskiy, E.N. Tonkoblad //KORUS97.The First Korea-Russia International Symposium on Science and Technology. Ulsan University of Ulsan Republic of Korea, 1997. pp. 238.
  11. Соколовский, А.Р. Новый метод определения прочностных свойств кожевой ткани для оценки структурных изменений при ее обработке /А.Р. Соколовский, И.С. Бабкин // Непрерывное профессиональное образование и карьера –ХХI в. Региональная  научно-практической конференции. г. Юрга, 20 апреля 2007г.- Томск: STT. 2007. с.92-93.
  12. Соколовский, А.Р. Моделирование процесса затяжки заготовки верха обуви /А.Р. Соколовский, С.Е. Мунасипов, И.Ю. Соколовская //Научно–образовательный потенциал нации и конкурентоспособность страны. Материалы Международной научно-практической конференции (республика Казахстан, г. Тараз, 31 октября-1 ноября 2008). – Тараз: Сенiм, 2008. с.156-158.
  13. Мунасипов, С.Е. Построение поверхности прочности анизотропного пористо-волокнистого биокомпозита с применением нейронных сетей /С.Е. Мунасипов, А.Р. Соколовский, И.Ю. Соколовская //Динамика систем, механизмов и машин. Материалы VII Международной научно-технической конференции –Омск: ОмГТУ, 2009. –Кн. 2. с.384.
  14. Соколовский, А.Р. Математическое моделирование процесса формования заготовки обуви / А.Р. Соколовский, И. Ю. Соколовская, А. С. Мунасипова, С.Е. Мунасипов // Математика и компьютерное моделирование экологических процессов и актуальные проблемы современного образования. Труды международной научно-практической конференции (республика Казахстан, г. Тараз, 20 октября 2010).– Тараз: Сенiм. 2010.  том 1. с.126-130.

Соколовский Алексей Ратмирович

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СРЕДСТВ исследования ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ волокнисто-пористых материалов ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Подписано в печать

Усл.-печ. 2,0 п.л. Тираж  100 экз.  Заказ №________

Информационно-издательский центр МГУДТ

117997, г.Москва, ул. Садовническая, 33

Отпечатано в ИИЦ МГУДТ







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.