автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Экспериментально-теоретические основы прогнозирования и повышения долговечности материалов мягких оболочек строительного назначения

На правах рукописи

СУЛЕЙМАНОВ АЛЬФРЕД МИДХАТОВИЧ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ МЯГКИХ ОБОЛОЧЕК СТРОИТЕЛЬНОГО

НАЗНАЧЕНИЯ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Казань - 2006

Работа выполнена в Казанском государственном архитектурно-строительном университете

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РААСН, доктор технических наук, профессор Куприянов Валерий Николаевич

доктор технических наук, профессор Лбдрахмаиова Ляйля Абдулловна

доктор химических наук, профессор Карпухин Олег Никифорович

Ведущая организация:

член-корреспондент РААСН доктор технических наук, профессор Селяев Владимир Павлович

Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН, г. Москва

Защита состоится 10 июля 2006 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.077.01 в Казанском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 420043, г. Казань, ул.Зеленая, 1, ауд. В-209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного архитектурно-строительного университета Автореферат разослан 9 июня 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н., проф.

В.Г.Хозин

ОБЩАЯ ХРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Со времени широкого внедрения и бурного развития мягких оболочек (пневматических и тентовых сооружений) прошло более 50-ти лет. С тех пор значительно расширилась область применения мягких оболочек (МО) как строительных сооружений, накопился опыт их эксплуатации, развились теории расчета и формообразования, были сформулированы требования и разработаны новые эффективные материалы ограждений. Но на сегодняшний день остаются малоизученными вопросы долговечности и прогнозирования срока службы этих материалов, которые являются в основном полимерными композитами с тканой армирующей основой из высокопрочных синтетических нитей и высокоэластичной полимерной матрицей. Напряженно-деформированное состояние является основой существования МО, и их расчет, базирующийся на теории осреднения, производится по главным растягивающим нагрузкам. Однако изучение многочисленных аварий МО показывает, что локальные разрывы материалов ограждений во многих типах сооружений, находившихся определенное время в эксплуатации, как правило, не совпадают ни с одним из мест наибольших растягивающих усилий, найденных в результате расчета. Другой аспект - срок службы этих типов строительных сооружений, который в зависимости от назначения, условий эксплуатации, технических и экономических требований может составлять от 2-Зх до 30-40 и более лет. В то же время технологи - разработчики материалов МО не имеют какого-либо инструментария для проектирования данных композиционных материалов с заданной долговечностью.

Диссертационная работа выполнена в рамках научно-исследовательских тем, разработанных на кафедре строительных материалов Казанского государственного архитектурно-строительного университета, в соответствии с программами «Архитектура и строительство» в 1994 - 2004 гг. (№ г.р. 01940004683, 01990007669, 01200115266), работ, выполненных по плану НИР РААСН и межотраслевой программы сотрудничества Минобразования РФ и Спецстроя РФ «Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве» на 2001-2005 гг. (№ г.р. 01200311307).

Цель и задачи исследования. Целью работы является развитие научных основ прогнозирования и повышения долговечности материалов мягких оболочек, а также разработка инструментария для проектирования материалов с заданными свойствами.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

1. Выявить механизм разрушения материалов МО в условиях эксплуатации.

2. Разработать методы и аппаратурный комплекс для моделирования факторов, ответственных за разрушение материалов МО.

3. Разработать методологию моделирования процессов старения и разрушения, а также прогнозирования долговечности материалов МО.

4. Разработать математические модели процессов старения и разрушения материалов МО.

5. Разработать структурно-имитационную модель для компьютерного проектирования материалов МО.

6. Разработать конструкционно-технологические рекомендации по повышению долговечности материалов МО.

Научная новизна работы. Разработаны теоретические основы прогнозирования и повышения долговечности материалов МО.

Разработана методология моделирования процессов старения и разрушения материалов МО, базирующаяся на содержательном и формальном моделировании.

Разработана математическая модель процессов разрушения материалов МО, учитывающая структурную механику, вязкоупругие свойства и ползучесть полимерной матрицы композита, деструкцию и накопление в ней микроповреждений, а также интенсивность воздействия эксплуатационных факторов и атмосферостойкость самого материала.

На основе проекционных математических методов разработана многомерная модель процессов, вызывающих изменение эксплуатационных свойств материалов МО, позволяющая выделить в больших массивах данных физико-механических параметров композита скрытые (латентные) переменные и анализировать связи, существующие в исследуемой системе, а также прогнозировать изменение свойств материала, такие как прочность, модуль упругости, цвет, блеск, коэффициент светопропускания и др.

Разработан компьютерный инструментарий - структурно-имитационная модель материалов МО, которая позволяет рассчитывать и визуализировать кинетические процессы, происходящие в структурных составляющих композита в период эксплуатации: распределение напряженно-деформированного состояния, поврежденность и деструкцию. Модель позволяет рассчитывать долговечность материалов МО при варьируемых геометрических и физико-механических параметрах структурных составляющих композита.

Выявлен механизм разрушения материалов МО в напряженно-деформированном состоянии под воздействием атмосферных факторов, заключающийся в структурной перестройке армирующей основы, которая вызывает локальные зоны перенапряжений в полимерной матрице композита с образованием в ней сквозных трещин, через которые далее происходит прямое воздействие атмосферных факторов на армирующую основу и ее разрушение.

Установлены закономерности изменения физико-механических свойств материалов матрицы исследуемого композита в зависимости от ее состава и толщины, а также от интенсивности воздействия эксплуатационных факторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

теоретические положения прогнозирования и повышения долговечности материалов МО;

- методология моделирования процессов старения и разрушения материалов МО в условиях эксплуатации;

- математические модели процессов старения и разрушения материалов

МО;

- методы прогнозирования эксплуатационных свойств материалов МО;

- механизм разрушения материалов МО в напряженно-деформированном состоянии под воздействием атмосферных факторов;

- закономерности изменения физико-механических свойств материалов матрицы композита в зависимости от состава и интенсивности воздействия эксплуатационных факторов;

- методы повышения долговечности материалов МО.

Практическая значимость работы. Предложен общий

методологический подход для моделирования процессов старения и разрушения материалов МО в атмосферных условиях эксплуатации.

Разработан программный продукт для компьютерного проектирования материалов МО с заданной структурой и свойствами — «Структурно-имитационная модель - КОМПОЗИТ» № 6109 от 10.05.2006.

Разработаны практические рекомендации по повышению долговечности материалов МО.

Разработаны методики и аппаратурный комплекс для исследования и прогнозирования эксплуатационных свойств материалов МО.

Внедрение результатов исследований. Теоретические положения диссертационной работы, а также результаты экспериментальных исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 290300, что отражено в типовой программе дисциплины «Долговечность строительных материалов».

Методологические основы исследования старения и прогнозирования эксплуатационных свойств полимерных строительных материалов использованы при разработке межгосударственного стандарта ГОСТ 30 9732002 «Профили поливинилхлоридные для оконных и дверных блоков. Метод определения сопротивления климатическим воздействиям и оценки долговечности».

«Методика и установка ускоренных испытаний резино-тканевых материалов» внедрены в Загорском филиале НИИРП.

«Рекомендации по повышению качества и увеличению сроков службы прорезиненных тканей для крупногабаритных пневматических сооружений» внедрены на Уфимском заводе РТИ.

«Методика проектирования пневмоэлементов спецназначения с высокой точностью формы» внедрены в НПО «Вектор».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись и докладывались на ежегодных конференциях КГАСУ (Казань, 1986-2005), а также на конференциях общероссийского и международного уровня, таких как: Дальневосточная конференция по мягким оболочкам (Владивосток, 1983, 1987, 1991), Всесоюзная (Всероссийская) конференция по старению и стабилизации

полимеров (Душанбе, 1989; Москва, 2001), «Эксплуатационная устойчивость материалов. II Совещание» (Звенигород. 1994), Всесоюзная конференция по механике полимерных и композиционных материалов (Рига, 1990), Международная конференция по теории оболочек и пластин (Казань, 1996), «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара, 2003), «Математическое моделирование в механике сплошных сред. Методы граничных и конечных элементов» (Санкт-Петербург, 2003), «Современные проблемы математики, механики, информатики» (Тула, 2003), «Вторая конференция по прикладной информатике» (Казимиш Долни, 1999), Международная школа-конференция «Современные методы анализа многомерных данных» (Черноголовка, 2005; Самара, 2006), «Теория и практика повышения долговечности и эффективности работы строительных конструкций с/к зданий и сооружений» (Челябинск,1985), «Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении» (Белгород, 1989), «Современные проблемы строительного материаловедения» (Казань, 1996), «Актуальные проблемы строительного материаловедения. Третьи академические чтения» (Саранск, 1997), «37 международный семинар по моделированию и оптимизации композитов - МОК' 37 (Одесса, 1998), «Полимеры в строительстве. Первые научные чтения» (Казань, 1999), «Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве на 2001-2005гг.» (Москва, 2003, 2004), Академические чтения РААСН, посвященные 75-летию со дня рождения Ю.М.Баженова (Белгород, 2005);

Достоверность результатов работы подтверждается соответствием численного моделирования процессов старения и разрушения материалов МО результатам физических экспериментов, сходимостью большого количества экспериментальных данных, полученных в лабораторных условиях и при натурных испытаниях, использованием аттестованного аппаратурного комплекса.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно сделана постановка задачи, а также разработана программа теоретических и экспериментальных исследований. Разработан и изготовлен экспериментальный аппаратурный комплекс, включающий ряд установок, а также созданы методики для их аттестации. Проведены все экспериментальные исследования, сделан анализ результатов и выявлены закономерности старения и разрушения материалов МО. Разработаны методы повышения долговечности материалов МО.

Автор признателен д.ф.-м.н., профессору P.A. Каюмову и д.ф.-м.н. А.Л.Померанцеву за совместную работу и полезные советы.

Публикации. По теме диссертации опубликовано: 53 работы (в журналах по списку ВАК 7 статей), в том числе ГОСТ, получено 4 авторских свидетельства.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 разделов, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 352 страницах машинописного текста, включающего 29 таблиц, 157 рисунков и фотографий, список литературы из 232 наименований и 7 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе содержится обзор о материалах МО и их специфике. Проведен анализ эксплуатационных требований, предъявляемых к материалам, связи между структурой, составом и свойствами композита, физико-механических характеристик материалов МО ведущих зарубежных и отечественных фирм — производителей такого класса материалов. Проведен анализ кинетики изменения свойств различных типов материалов МО и их структурных составляющих в процессе эксплуатации.

Материалы МО представляют собой композиты (рис 1) _ с тканой армирующей основой — 1 из высокопрочных синтетических нитей и пленочного покрытия (матрицы) — 2 из эластомеров или термопластов, которое служит для фиксации и защиты армирующей основы от воздействия атмосферных факторов, придавая герметичность и воздухонепроницаемость материалу. Для обеспечения прочной связи армирующей основы с покрытием между ними вводится адгезионный слой - 3. Для повышения долговечности и декоративных свойств наносится финишное защитное покрытие - 4.

Рис. 1. Схема поперечного сечения материала МО.

Армирующая основа материалов изготавливается из полиэфирных (реже полиамидных) волокон. Для изготовления материалов с долговечностью более 20-25 лет используются стеклянные или ароматические углеводородные нити. Матрица в основном изготавливается из пластифицированного ПВХ с финишным покрытием из атмосферостойких составов. В качестве матрицы может использоваться также полиуретан или тетрафторэтилен (тефлон).

Теоретические и экспериментальные исследования, а также проектно-конструкторские разработки по строительным МО базируются на положениях, выдвинутых в работах С.А.Алексеева, У.Берда, Ю.И.Блинова, Э.Бубнера, В.А. Волосухина, В.В Ермолова, С.Б.Вознесенского, А.А.Гогешвили, Б.В.Гулина, А.Б.Губенко, В.Н.Куприянова, В. Круммхойра, Ф.Отго, М.И.Петровнина, В.П.Полякова, В.В.Риделя, Х.Руле, Б.И. Сергеева, М.В.Уардла, Е.М.Удлера, В.И. Усюкина, Р.Р.Шагидуллина, В.П.Шпакова и др.

Исследования в области долговечности МО и материалов их ограждений можно разделить на две большие группы:

- исследования длительной прочности материалов МО, то есть долговечности в условиях термосилового воздействия;

- исследования долговечности материалов МО с учетом дополнительного воздействия атмосферных факторов.

На кратковременную и длительную прочность материалов МО значительное влияние оказывает соотношение нагрузок по ортогональным направлениям структурной симметрии материала (А.А.Гогешвили, В.Круммхойр, В.П.Шпаков). При этом падение прочности происходит с увеличением степени двухосности - а и достигает минимального значения при одинаковом соотношении нагрузок по осям структурной симметрии (по основе и утку). Простое объяснение такой закономерности привел А.А.Гогешвили следующими уравнениями:

^0(2) = ^0С1> * "о ■ cos 6>0 (1)

ря2> = р?т-п,-ю5ву (2)

где: РЩ2), PrW - прочность материала по ортогональным направлениям (по основе и утку соответственно) при двухосном напряженном состоянии;

^вд »■'осч ~ прочность материала по ортогональным направлениям (по основе и утку соответственно) при одноосном напряженном состоянии;

щ., пу - плотность нитей на единицу ширины основы и утка материала;

со s 0Q, cos0y- угол искривления нитей основы и утка в плоскости материала.

Из формул 1 и 2 следует, что в двухосно-нагруженном материале напряжение в армирующих нитях всегда больше нагрузки, прикладываемой в данном направлении. Таким образом, при одинаковом уровне нагрузки с увеличением степени двухосности - а возрастает искривление армирующих нитей, а вместе с тем и напряжение в них.

Г.М.Бартеневым и А.В.Даниловым сделан вывод, что прочность материалов МО в основном (на 90-95%) зависит от прочности армирующей основы и вкладом матрицы при расчетах длительной прочности можно пренебрегать, а найденные значения констапт долговечности ио и у для материалов МО и армирующих их волокон близки. Показано, что длительная прочность материалов МО при одноосном и двухосном напряженно-деформированном состоянии характеризуется одинаковыми значениями U0 и у, которые практически совпадают с константами долговечности армирующих волокон, кроме того, значения этих параметров для материалов МО, найденные по силовой зависимости долговечности и температурной зависимости прочности, также практически одинаковы.

Базируясь на вышеприведенных концепциях, и в соответствии с СН 497-77 проектирование и расчет МО ведется по главным растягивающим нагрузкам, ограничиваясь введением в физические константы материала редукционных коэффициентов длительной прочности {кдя=0,7) и старения (кст=0,5). При этом, основываясь ira теории осреднения, с точки зрения механики деформируемого твердого тела материал рассматривается как

сплошная среда. Однако изучение многочисленных аварий МО показывает, что места локальных разрывов материалов ограждений во многих типах сооружений, находившихся определенное время в эксплуатации, как правило, не совпадают ни с одним из мест наибольших растягивающих усилий, найденных в результате расчета. Таким образом, возникает противоречие: оболочки разрушаются в тех местах, которые с точки зрения конструкторов не считаются критическими, а теория МО развивает расчетный аппарат для рассмотрения таких ситуаций, которые для оболочек не являются роковыми. Можно прийти к выводу, что задача о прочности МО и ее изменении в процессе эксплуатации ставится конструкторами неточно или неполно. Из нее выпадает весьма существенный аспект — воздействие атмосферных факторов, что приводит к сложным изменениям свойств материалов во времени.

В.Н.Куприянов и его ученики исследовали долговечность материалов МО с учетом воздействия атмосферных факторов. Основная заслуга этого направления заключается в разработке методологии оценки энергетического значения эксплуатационных факторов, ответственных за старение и разрушение материалов МО, и их трансформации в адекватные лабораторные режимы ускоренных климатических испытаний. На этой основе были разработаны и внедрены методики и аппаратурное обеспечение для оценки срока службы материалов МО.

На сегодняшний день остается открытым вопрос: как на стадии проектирования материалов МО включить в расчетный аппарат изменение свойств структурных составляющих композита. В зависимости от назначения и условий эксплуатации, а также технических и экономических требований к МО для изготовления материалов МО выбирают структурные составляющие с различными физико-механическими свойствами и долговечностью. Так, если срок службы теплиц сельскохозяйственного назначения, долговечность которых определяется по показателю светопроницаемости, а материал состоит из капроновых тканей и светопрозрачной матрицы из ПЭ или пластифицированного ПВХ, составляет 2-3 года, то срок службы ответственных сооружений может составлять 15-30 лет. Например, тентовое сооружение, покрывающее площадь 42 гектара в аэропорту Джидда (Саудовская Аравия), находясь в неблагоприятных климатических условиях, успешно эксплуатируются уже более 30 лет (материал МО изготовлен из стеклоткани и тефлоновой матрицы). Вместе с тем, на сегодняшний день, технологи — разработчики материалов МО не имеют какого-либо инструментария для проектирования данного типа композитов с заданными свойствами, в том числе долговечностью, учитывающего специфику напряженно-деформированного состояния МО и воздействие атмосферных факторов.

Автор считает, что для разработки такого инструментария необходим подход с позиций структурной механики с наложением процессов старения и разрушения в композите. Необходима разработка структурно-имитационной

модели материалов МО, адекватно моделирующая их строение и процессы разрушения в период эксплуатации.

Во втором разделе представлена разработанная методология моделирования процессов старения и разрушения материалов МО в условиях эксплуатации, а также методики и аппаратурный комплекс для исследования и прогнозирования эксплуатационных свойств материалов МО.

Для разработки практических методов прогнозирования и повышения долговечности материалов МО, по мнению автора, основополагающими являются три момента:

- механизм разрушения материалов МО в условиях воздействия атмосферных факторов;

- картина распределения напряженно-деформированного состояния, деструкции и поврежденности в структурных составляющих композита, возникающих в период эксплуатации;

- закономерности и кинетика связи между составом и свойствами полимерной матрицы композита в процессе воздействия эксплуатационных факторов.

Если первую задачу можно решить путем физического моделирования или натурных исследований, то вторые две задачи, очевидно, связаны с методами математического моделирования. Причем эти модели, описывающие такую сложную физико-химическую систему, будут работоспособны только при использовании численных методов, ориентированных на современные компьютеры. Такие системы и происходящие в них процессы получили название принципиально сложные.

Современная вычислительная техника с развитыми и удобными средствами визуализации результатов математического моделирования позволяет создавать компьютерные модели таких сложных физико-химических систем, как композиционные материалы. С помощью компьютерной модели проектировщик материалов МО в интерактивном режиме может вмешиваться в процессы, протекающие в композите. Проводя численные эксперименты с виртуальным двойником объекта, можно формировать новые составы и структуры материалов МО, планировать натурные эксперименты и находить новые пути оптимизации строения и эксплуатационных свойств композита.

При моделировании сложных физико-химических систем можно выделить два принципиально разных подхода:

- содержательное моделирование, так называемые «белые» модели;

- формальное моделирование — «черные» модели.

В первом случае детально изучаются процессы, происходящие в системе, и строятся математические модели, обычно в виде дифференциальных или интегрально-дифференциальных уравнений. Далее применяются специальные пакеты и методы для их решения. Во втором случае используется гибкий и достаточно надёжный способ анализа входных (.X) и выходных (У) данных, основанный на многофакторном формальном моделировании. Формально-математический подход особенно эффективен в

случаях, когда непонятно как строить содержательную модель, либо для ее построения и дальнейших вычислений требуются чрезмерные усилия. У каждого подхода есть свои плюсы и минусы, и соотношение "белых" и "чёрных" подмоделей в полномасштабной модели исследуемой системы зависит от поставленных задач, уровня наших знаний и научного потенциала в данный период времени.

Для построения содержательных моделей необходимо знание причинно-следственных связей, обуславливающих поведение системы. Для поиска этих связей и научно обоснованной сборки модели необходимо раздельное изучение физических и химических процессов в системе. Для материаловедческих исследований, по мнению автора, именно такой подход и нужен. Однако, как правило, не всегда удается обойтись только детерминистическими методами. Одно из обстоятельств, обуславливающих принципиальные сложности в моделировании процессов старения и разрушения в полимерных композиционных материалах, состоит в том, что эти процессы проходят на различных структурных уровнях с проявлением различных причинно-следственных связей. К тому же при атмосферном старении таких сложных гетерогенных систем как полимерные материалы многие процессы не детерминированы, а являются случайными функциями от условий эксплуатации. На сегодняшний день нет общей теории старения и разрушения материалов на основе полимеров, и качественные переходы в развитии этих процессов ограничивают использование каких-либо единых физических концепций и математических зависимостей при сквозном описании процесса. Ситуация усугубляется также многомерностью и многокритериальностью процессов. И здесь очень эффективно можно применить современные методы анализа многомерных данных, в основе которых лежат проекционные математические методы. Например, метод главных компонент (МГК) и метод проекции на латентные структуры (ПЛС). Эти методы позволяют выделить в больших массивах данных скрытые (латентные) переменные и анализировать связи, существующие в исследуемой системе. Здесь очень важно отметить, что при таком синтезе «белых» и «черных» моделей формальное моделирование не должно заменять собой содержательное. Методы анализа многомерных данных позволяют получить всеобъемлющее представление о структуре данных, которое можно охватить одним взглядом. Таким образом, этот подход очевидно можно будет реализовать для решения третьей задачи.

Для решения второй задачи — выявления закономерностей распределения напряженно-деформированного состояния, деструкции и поврежденности в композите, очевидно, необходим подход с позиций структурной механики. Эту задачу можно решить жестко детерминированными моделями, например методом конечно-элементного моделирования (МКЭ) представительной зоны композита. Последующее наложение процессов разрушения в структурных составляющих материала МО позволит создать структурно-имитационную модель, на которой можно будет оптимизировать строение композита, варьируя его геометрические и

механические параметры. Кинетические процессы роста деструкции и повреждаемости структурных составляющих от воздействия

эксплуатационных факторов можно моделировать, построив конечно-разностную модель (МКР) представительной зоны композита.

Испытания материалов на долговечность в естественных условиях различных климатических зон для решения первой задачи дают наиболее достоверную информацию о скорости изменения контролируемых свойств, но требуют значительных затрат времени и исключают строгую регламентацию условий испытания. В связи с этим для выявления закономерностей старения и разрушения материалов МО, а также получения данных о кинетике изменения физико-механических параметров структурных составляющих композита были выбраны ускоренные методы испытаний, позволяющие обеспечить сопоставимые условия эксперимента и сравнивать результаты, полученные в различное время.

В основе методов ускоренных испытаний лежит принцип трансформации энергетических значений эксплуатационных факторов, ответственных за старение и разрушение материалов МО, в адекватные лабораторные режимы испытаний. Главным критерием здесь является достижение максимального коэффициента ускорения (к = тнат / при сохранении единства механизма процессов старения в натурных и ускоренных лабораторных условиях. В композиционных материалах необходимо также обеспечивать постоянство соотношения скоростей между процессами старения в различных структурных составляющих, находящихся при эксплуатации под воздействием различных факторов. , .

Исходя из этих принципов, нами была разработана методика ускоренных испытаний материалов МО. Для разработки лабораторных режимов ускоренных испытаний была составлена карта условий эксплуатации МО для Н5 климатической зоны. В карту эксплуатации включены количественные значения основных атмосферных факторов (годовая доза УФ-радиации солнца, температура, количество дождевых осадков), ответственных за старение и разрушение материалов МО. Карта эксплуатации явилась основой для энергетических расчетов лабораторных режимов. Расчет приведен к условному году, т.е. получен комплекс энергетического воздействия атмосферных факторов на материал в течение года, моделируемый в лабораторных условиях. На основе этих принципов нами был разработан ГОСТ 30 973-2002. Результаты расчетов приведены в табл.1.

При разработке лабораторных режимов была учтена специфика напряженно-деформированного состояния МО. Напряженное состояние материалов МО является основой существования МО. Без напряженного состояния оболочка перестает выполнять свои функции. Причем материалы МО могут сопротивляться только растяжению. Растягивающие усилия в различных зонах МО в зависимости от формы сооружения могут иметь самый разнообразный характер - от одноосного по одной ортогональной оси

через различные степени двухосности до одноосного по другой ортогональной оси структурной симметрии материала.

Таблица 1

Режимы лабораторного моделирования воздействия факторов П5 климатической зоны

№ Искусственные факторы Время воздействия, час

1 УФ-излучепие (60Вт/м2) 863

2 Температура (332К) 1130

3 Дождевание 1

4 Интервал дождевания 3

5 Количество циклов дождевания 267

6 Продолжительность условного года 1130

Таблица 2

Диапазон растягивающих нагрузок для лабораторных режимов

Соотношение нагрузок по ортогональным осям - степень двухосности (а) (основа : уток) 0:2 1 :2 2:2 2 : 1 2:0

Удельная нагрузка, % от разрывной (основа: уток) 0:10 5 : 10 10: 10 10 : 5 10:0

Векторы соответствующего вида растяжения « > Î

Уровень нагрузок в лабораторных режимах выбирался из следующих соображений. Экспериментальные исследования выявили, что у материалов МО различие в извитости нитей по ортогональным направлениям (по основе и утку) непропорциональны их различию на разных уровнях нагружения даже при одинаковом соотношении нагрузок, что в свою очередь определяет различие в уровне и характере напряженного состояния полимерной матрицы композита. Таким образом, в целях соответствия структуры исследуемых образцов структуре материалов в реальных оболочках, а также сохранения соотношения воздействия между силовыми и атмосферными факторами уровень нагрузок в лабораторных режимах соответствовал уровню нагрузок в реальной конструкции (от 5% до 10% от разрушающей). В табл. 2 приведены соотношения растягивающих нагрузок, их уровни и

соответствующие векторы вида растяжения для лабораторных режимов. Таким образом, в лабораторных испытаниях моделировался весь реальный диапазон возможных соотношений нагрузок в МО при эксплуатации.

Предложена также методика оценки изменения эксплуатационных свойств материалов МО на период их хранения. Согласно действующему ГОСТ 9.707-81, продолжительность испытания полимерных материалов на определенный период хранения вычисляют по формуле

где Ту, Тп - соответственно продолжительность и температура испытаний, ч, К; т хр — заданная продолжительность хранения, ч; Е - константа процесса изменения показателя старения (ккал/моль); Тэ - эквивалентная температура хранения, определяемая по известному Е; R=l,987 ккал/моль -К.

Однако матрица и армирующая основа материалов МО, отличающиеся по составу и строению, могут иметь различные константы процесса старения (Ематр *Еарм). Также может иметь свою константу (EaàJ процесс изменения прочности связи в зоне контакта структурных составляющих. Соответственно, согласно соотношению (3), для них меняется и время т у определения показателей старения. Вместе с тем, различные структурные составляющие выполняют различные функции в композите, а их изменения могут оцениваться по различным показателям старения.

Предлагается при оценке изменения эксплуатационных свойств материалов МО в период хранения проводить испытания в одинаковых условиях Т„ для всего композита, а время определения показателей старения каждого структурного составляющего гматр, Тар«, Тадг, соответствующего определенному периоду хранения, сдвинуть соразмерно влиянию на них констант Емащя Еарлв Еадг в соотношении (3).

Разработанные лабораторные режимы определили требования к аппаратуре, необходимой для экспериментальных исследований. На сегодняшний день отечественная промышленность не выпускает климатических камер. В зарубежных стандартных климатических камерах, к примеру, в установках фирмы Атлас, которая занимает лидирующее положение в производстве такого типа оборудования, не моделируется напряженно-деформированное состояние образцов. Для проведения экспериментальных исследований была разработана и изготовлена серия установок, моделирующих воздействие эксплуатационных факторов на материалы МО. На рис.2 представлена принципиальная схема установки ускоретюго старения материалов МО в двухосном напряженном состоянии. Установка представляет собой ряд систем, которые могут работать совместно или автономно друг от друга.

Для корреляции лабораторных исследований с натурными данными образцы параллельно испытывались на стендах крышной станции под воздействием естественных климатических факторов Ils климатической зоны

(3)

(г. Казань) в том же диапазоне соотношений и уровней механических нагрузок.

Вода

Рис. 2. Принципиальная схема установки ускоренного старения материалов МО в двухосном напряженном состоянии: I- система нагружения; 2-система УФ-облучения; 3- система дождевания; 4- система терморегулирования; 5-система управления; 6-образцы материалов МО

В третьем разделе установлены закономерности старения и разрушения материалов МО в сооружениях в зависимости от их исходной структуры и условий старения. Для экспериментальных исследований были приняты две группы материалов, отличающиеся по строению и составу. Здесь приведены закономерности^ изменения прочности при старении "'материалаЯ-99, вь(пуск'аемог<5 • Уфимским заводом РТИ и материала -к Те за», выпускаемого Ивановским заводом «Искож». Материал 8-99 состоит из армирующей ткани на полиамидной основе и эластомерной матрицы, а материал «Теза» - из армирующей ткани на полиэфирной основе и матрицы из пластифицированного ПВХ. Результаты экспериментальных исследований приведены на рисунках 3-5 и в таблице 3. На рис. За показано падение прочности материала при воздействии только температуры и механических нагрузок. При термосиловом старении, как и было показано предшествующими исследователями, снижение прочности материала тем интенсивнее, чем больше нагрузка в данном направлении. При этом максимальное падение прочности происходит при увеличении степени двухосности (см. соотношение а = 2:2 на рис.За).

0:2 1:2 2:2 2:1 2:0

Р, % "

0:2 1:2 2:2 2:1 2:0

р, %

100

80 ... .............. .1??

60 -\ Основа

40 ........ - .. ___; Уток

20

П

0:2 1:2 2:2 2:1 2:0

Соотношение нагрузок при старении Рис.3. Падение прочности материалов МО при воздействии эксплуатационных факторов в зависимости от соотношения нагрузок при старении: а - те/Тмосиловое старение материапа 8-99 ( т = бОООчас; Т = 291 К; - ■ а-- г = ЮООчас; Т = 332 К); б — старение материапа 8-99 по режимам в табл. I и 2 (т = ЮООчас); в — то же для материала «Теза»

Рис.4. Ползучесть материалов МО при воздействии эксплуатационных факторов в зависимости от соотношения нагрузок при старении: а —материала 8-99; б — материал «Теза»

а)

б)

Соотношение нагрузок при старении

Рис.5. Падение прочности материала 8-99 при воздействии эксплуатационных факторов в зависимости от соотношения нагрузок при старении: а —по основе; 6 — по утку

Таблица 3

Микрофотографии исходных и состаренных образцов материала «Теза»

№ снимка Фото Увеличение Описание

1 2 3 4

1 Xе х 15 Поперечное сечение исходного материала

2 х15 Поперечное сечение деформированного материала

3 УФ х15 Поперечное сечение состаренного материала

4 ¥ х15 Поверхность материала после 1 ООО часов ускоренного старения

5 □ х15 Поверхность материала после 5 лет старения на крышной станции

6 Щ?* * „ * „ х5 Поверхность материала после 5 лет старения на крышной станции

При дополнительном воздействии атмосферных факторов (в основном УФ-радиации солнца) механизм разрушения материала резко изменяется. Максимальное падение прочности (см. рис. 36) смещается на соотношения а — 1:2 и а = 2:1 соответственно по основе и утку материала, а соотношение а = 2:2 для обоих направлений становится наиболее выгодным для эксплуатации с точки зрения долговечности. При соотношении а =1:2 материал старился при нагрузке 5% (по основе) и 10% (по утку) от разрушающей, а падение прочности произошло по этим направлениям на 35% и 20% соответственно. Более того, в направлении, где образцы старились без нагрузки, так например, при соотношениях а = 0:2 (не нагружена основа) и а = 2:0 (не нагружен уток), падение прочности происходило на 10% и 20% соответственно. Такое, на первый взгляд, парадоксальное явление нашло объяснение после исследования микрофотографий исходных и состаренных материалов.

Механизм разрушения материалов МО в напряженном состоянии под воздействием атмосферных факторов заключается в следующем. При двухосном растяжении композита в результате кинематического взаимодействия ортогональных нитей тканой структуры происходит выпрямление более нагруженных и искривление менее нагруженных нитей (см. снимок 2 в табл.3). Искривленные нити создают локальные зоны перенапряжений в пленочном покрытии, что в свою очередь приводит к увеличению скорости старения матрицы в этих зонах с образованием сквозных трещин (см. снимок 3-4 в табл.3). В результате обнажаются искривленные нити армирующей основы и открывается доступ к ним УФ-радиации солнца, что в свою очередь приводит к резкому увеличению скорости их старения и падению прочности материала в менее нагруженном направлении. Данный механизм разрушения материалов МО подтвердился и результатами экспериментов в натурных условиях (см. снимок 5-6 в табл.3).

Теперь необходимо сказать о влиянии исходной структуры на долговечность и работу материала в оболочках. Если сопоставить зависимости ползучести материалов для различных соотношений нагрузок при старении (рис.4) с зависимостью падения прочности при тех же соотношениях нагрузок (рис.Зв и рис.5), то наблюдается отрицательная корреляция между величиной деформации и остаточной прочностью по ортогональным осям материала. Долговечность материала в данном направлении тем ниже, чем выше деформации при эксплуатации в ортогональном направлении. Причем если исходные искривленности армирующих нитей по ортогональным направлениям имеют одинаковый угол наклона (у материала 8-99 в„ = Оу), то поверхности ползучести (рис.4а) и падения прочности по ортогональным направлениям (рис.5) симметричны относительно друг друга. У материала «Теза» с несимметричной исходной структурой армирующих нитей при воздействии эксплуатационных нагрузок появляются значительные (более 15%) деформации (рис.4б) в направлении утка (в направлении большей исходной искривленности нитей) и, соответственно, в значительном диапазоне соотношения нагрузок в

ортогональном направлении появляются отрицательные деформации - в направлении основы материал сжимается. Соответственно отличаются и скорости старения материала но ортогональным направлениям. В направлении основы, где армирующие нити изначально были практически прямыми, при воздействии эксплуатационных нагрузок происходит их искривление, что приводит к появлению над ними локальных зон перенапряжений в матрице композита и разрушению материала по вышеуказанному механизму. Падение прочности материала в этом направлении (рис.Зв) в диапазоне соотношения нагрузок от а — 0:2 до а = 2:2 находится практически на одном уровне. Это говорит о том, что сквозные трещины в матрице композита в этом диапазоне соотношения нагрузок образовались примерно в одно время. Исследования долговечности материалов МО с различной атмосферостойкостью и толщиной матрицы над армирующими нитями (от 0,1мм до 0,3мм) показали, что выявленный механизм разрушения композитов данного типа не изменяется, а отодвигается лишь абсолютное время его проявления.

Итак, результаты экспериментальных исследований подтвердили и объяснили приведенные из литературных источников в первом разделе работы замечания о том, что места локальных разрывов в МО, как правило, не совпадают ни с одним из мест наибольших растягивающих усилий.

Таким образом, долговечность материалов МО в атмосферных условиях в реальном диапазоне механических напряжений в сооружениях определяется полимерной матрицей композита, а именно ее напряженно-деформированным состоянием и атмосферостойкостью. Дня прогнозирования и повышения долговечности материалов МО необходима информация о распределении напряженно-деформированного состояния, концентрации напряжений и деструкции в толще матрицы композита.

В четвертом разделе построены структуры определяющих соотношений для материалов МО, связывающих статические, кинематические и структурные параметры материала в процессе старения. Разработана методика конечно-элементного и конечно-разностного анализа процесса деформирования и разрушения представительной ячейки материала. Решены тестовые и модельные задачи

Структура определяющих соотношений была составлена на основе экспериментальных фактов полученных в предыдущем разделе. Так как после образования сквозных трещин в матрице композита по декоративным показателям и герметичности срок службы ограждения заканчивается, а также нестабилизированные к воздействию светопогоды армирующие нити основы начинают интенсивно разрушаться, было принято условие, что долговечность композита по критерию запаса прочности определяется долговечностью матрицы. То есть за критерий долговечности материалов МО было принято время /* в момент образования трещин в матрице композита.

Определяющие соотношения для стареющего вязкоупругого материала матрицы принимаются в виде:

I

с = Бо + ¡Н(1, а, со, 1Уи, , (4)

/ о

здесь а, £ - векторы, составленные из компонент тензоров напряжений и деформаций, 5, // — матрицы, составленные из компонент тензоров податливости и ядра ползучести, / — время, (Уи— некоторый параметр процесса деформирования, V,... - структурные параметры, например, типа удельного объема различных добавок-модификаторов, регулирующих механические и эксплуатационные характеристики матрицы материалов МО (пластификаторы, наполнители, стабилизаторы и т п.).

Для определенности модели из всевозможных параметров процесса рассмотрим следующие. Во-первых, будем использовать параметр поврежденности со, который описывает накопление в материале дефектов типа микротрещин, микропор. Для со принято кинетическое уравнение:

</со/¿Л = ,у,...),... (5)

Далее, под воздействием атмосферных факторов происходит старение и изменение механических свойств полимерной матрицы композита. В результате вторичных реакций происходит распространение этого процесса - диффузия деструкции в толщу материала в некотором слое высоты который идет со стороны поверхности, подверженной воздействию атмосферных факторов. На поверхности появляются микротрещины, которые также со временем растут, что, в свою очередь, вновь ведет к увеличению высоты слоя /ги,. В связи с этим введен в рассмотрение скалярный параметр УУи, который назван параметром деструкции и считается пропорциональным интенсивности воздействия атмосферных факторов у. Для него в качестве определяющего соотношения принято эволюционное уравнение вида:

еПУ и IА = и (а,ш,^ц,Л№,...) , . (6)

Процесс проникновения деструкции вглубь материала описывается уравнением, аналогичным соотношению (6):

(/Л./А = /г(ст,со,Жи,Л№,...) , (7)

Жесткостные характеристики материала, входящие в матрицу И = 5"', зависят от времени старения I, структурных параметров, накопления микроповреждений, параметра деструкции:

£» = /)(«, И7., О,

(8)

Условие прочности материала будем описывать уравнением вида: /(а, ц о, 1К, &) = /,

(9)

здесь g - структурные параметры, включающие в себя, в частности, предел прочности или характерную длину микротрещины.

Далее приведены физические соотношения для процесса старения материала матрицы композита. В случае принятия гипотезы старения (8) матрицу £> можно представить зависящей от двух функций - модуля упругости Е и коэффициента Пуассона ^.

Физический закон изменения модуля упругости Е принят в виде:

Константы, входящие в эти соотношения, (для каждой области композита они различны) определяются из эксперимента.

Кинетическое уравнение относительно со принято в следующей форме: Л <То (1-ш)*(1 + у)в и®

Постоянные В, к, g, а, иа нужно получать из экспериментов. Параметр 1УИ, характеризующий уровень деструкции, аппроксимировался по области рассматриваемой ячейки некоторой функцией с коэффициентами, для которых принимались соотношения типа (6). Для этого был введен параметр - уровень деструкции на. поверхности х=0 (см. рис.6),

подвергаемой воздействию атмосферных факторов, а закон распределения уровня деструкции по глубине в расчетах считался линейным:

Е = \

£00(О(1-со)р/(1 + у)х , х>К

^00(00 - со)р[1 - огсщ^-т + vt, Х<И,

К Ып

IV

Чу

(10)

(12)

Относительно - глубины проникновения деструкции, а также параметра 1¥и0 использовались эволюционные уравнения в виде:

Ко = Т/и

ст/00

ж.

и1

7Пц,Ии >0

(13)

=-Ъ-~-щ-. 04)

[1 + (1 + V)'* [1 + £ги0-]"А

здесь у- интегральная интенсивность воздействия атмосферных факторов, сг,0 - интенсивность напряжений на поверхности х=0, • пи > ти»У И' ст/оо >а А»У А>К > <7 А > Ра > "а »5 А > Чи > ^вА " константы, определяемые из экспериментов.

Критерий разрушения принимался в виде обобщения обычно используемых в статических задачах условий прочности, а именно, считалось, что под воздействием атмосферных факторов поверхность матрицы {рс—0) становится хрупкой и начало разрушения элемента начинается тогда, когда интенсивность напряжений достигает предельного значения а,, для которого было принято следующее выражение:

а,*=ст^/?(а>,0;). (15)

Для получения данных по кинетике изменения прочностных свойств матрицы композита образцы материалов из пластифицированного ПВХ разной толщины (¿/=0,1 мм, д2 =0,3мм) старились в камере искусственной погоды под воздействием различной интенсивности УФ-радиации (у/ = бОВт/м2, У2 — 70Вт/м2, уз = ¿ОВт/м2) при различных уровнях механических напряжений = 0,2МПа, а2 = 0,4МПа, а3 = О^МПа/ Через определенные интервалы времени у материалов определялась остаточная прочность. Кинетику изменения прочности материала матрицы в зависимости от интенсивности воздействующих факторов (рис.6), в данном случае, можно рассматривать как немонотонный процесс и описывать функцией вида .у = а $1п(Ьх+с). Поэтому в нашем случае для определения параметров физических соотношений принято выражение:

а' = а0*[1 - <-«-)' - а0 Я* ^ ^ ] + (16)

®о. 1 + (—)* 1 + —

ш03 иъ03

Параметры вышеприведенных физических соотношений определяются на основе минимизации невязки между расчетными и экспериментальными данными по изменению прочности материала матрицы композита в процессе старения. Для этого необходимо иметь математическую модель,

позволяющую определять а расчетным путем.

200

/ А— _

150 / " — .

100 I \ ___. С '

50 \ \ - -

0 1

О 500 1000 1500 2000 2500 3000 Время т. час

Рис. б. Кинетика изменения прочности ПВХ-пленок в процессе старения ¿,=0, 1мм; у3 = 80Вт/м~;

а, = 0,2 МП а —•—, <т, = 0,4 МП а -л.—, а, = 0,6 МПа - -*- -

модели материалов МО

С этой целью далее была разработана конечно-элементная модель для анализа процесса деформирования представительной ячейки материалов МО (рис.7) Решены тестовые и модельные задачи. Дискретизация задачи по

пространственным координатам осуществляется методом конечных элементов, в качестве которых приняты шестиузловые треугольные элементы с квадратичной аппроксимацией перемещений. На конечно-элементной сетке различные структурные составляющие выделяются с помощью наделения точек интегрирования различными механическими свойствами. Для каждой области исследуемой структурной ячейки (светозащитного слоя - 8,9; армирующей основы вдоль - 1 и поперек волокон нити - 4,5; адгезионной прослойки - 2,3,6,7\ матрицы - 5,10) вводится переменный во времени модуль упругости со своими константами.

На каждом шаге по времени глубина проникновения деструкции /;„,, интенсивность напряжений <т|0 и параметр деструкции №и0 на поверхности, подвергаемой воздействию атмосферных факторов, аппроксимировались по продольной координате:

к* = ФСУ) = Фо + Ф).У + Ф 2У2 +

=ф(>0 = фо +<?1У + 92У2 + - (17)

Ко = г(у) = г0+ г,у + г2у2 +...

Для численного интегрирования по времени применялся метод конечных разностей.

Для анализа выходных значений сг, ,со и И'и разработана методика

графической визуализации, преимуществом которой является возможность увидеть кинетические процессы, влияющие на долговечность материалов МО в развернутой форме при варьировании геометрических и механических параметров. Программные модули построены таким образом, что графические изображения могут меняться от исходного состояния до момента разрушения материалов МО. На рис.8а) представлено распределение параметра поврежденности о в матрице композита в момент времени 1*/2, а на рис.8 б) — перед началом разрушения материала. На рис.9а) показано распределение параметра уровня деструкции \¥и в момент времени /*/2, а на рис. 9 б) - перед началом разрушения.

Далее были проведены численные эксперименты с целью выявления закономерностей изменения долговечности материалов МО в зависимости от геометрических и механических параметров структурных составляющих композита. Результаты расчетов представлены графически. Расчеты производились в безразмерной форме. Все геометрические параметры отнесены к толщине нити армирующей основы Аи7 (см.рис.7.), а механические, в частности модуль Юнга Е, к некоторому параметру Ео-Долговечность /* отнесена к некоторой величине 10 .

Было изучено влияние геометрических параметров на долговечность композита. Например, показано, что, изменяя толщину матрицы или шага плетения можно повышать долговечность материалов МО (см. рис.10).

а)

1.

0 8 0.6 0.4 0.2 -

0 0.6 0.4 0.2

й 2 (14 06 ав 1

аг 04 ав ав 1

Рис. 8. Распределение параметра Рис.9. Распределение параметра поврежденности со в матриг/е деструкции 1Уи в матрице композита

композита а) при 1= 1*/2 б) при 1= I* а) при 1= 1*/2 б) при != 1*/2

Далее исследовано влияние на долговечность вариаций физических и механических параметров структурных составляющих материалов МО. Засчет рецептуры эти параметры у матрицы и светозащитного слоя можно направленно регулировать. Например, изменять коэффициенты, характеризующие вязкость и жесткость матрицы Стшг,Етш. и светозащитного слоя Сес,Есс, а также механические характеристики армирующей основы - (рис.11), повышать атмосферостойкость

структурных составляющих. В разработанной структурно-имитационной модели предусмотрено изменение чувствительности к деструкции уи и светопроницаемости к светозащитного слоя и матрицы. При изменении параметра уа от 0 до 1 чувствительность к деструкции структурного составляющего падает (рис12). При изменении параметра 4 от 0 до I проницаемость УФ-радиации увеличивается (рис. 13)

Таким образом, проведенные численные эксперименты на разработанной структурно-имитационной модели выявили большие резервы

для оптимизации структуры с целью повышения долговечности материалов МО.

г

Рис. ¡0. Изменение долговечности материала МО— < в зависимости от соотношения толщины матрицы над армируюи/ими нитками а/с!пИ и угла наклона нитей (фазы плетения) в армирующей основе Ия!/dn.it

Рис. 11. Изменение долговечности материала МО— I в зависимости от соотношения жесткости матрицы Ета1г/Е0 и коэффициента Пуассона матрицы цтшг

а)

а)

0.4 0.2

0.4 0.2

0.6

0.8

Рис. 12. Распределение параметра Рис. 13. Распределение параметра деструкции \Уи в матрице композита деструкции )Уи в матрице композита при изменении чувствительности к при изменении проницаемости УФ-деструкции светозащитного слоя: радиации через светозащитный

а) у" = 0,2; б) У" = 0,8; (при к=0,5) слой: : а) б> к= °'8; ("Р"

У" =0,5)

В пятом разделе установлены закономерности изменения физико-механических свойств материала матрицы исследуемого композита в зависимости от состава, толщины и интенсивности воздействия эксплуатационных факторов. Разработана многомерная модель для анализа связей в исследуемых системах и их прогноза.

Для выявления связи между составом и свойствами полимерной матрицы материалов МО были изготовлены образцы ПВХ-пленок с составами аналогичными составу матрицы исследованного материала «Теза».

Матрица материалов МО, выполняя функции атмосферной защиты армирующей основы, а также обеспечивая герметичность и сплошность композита, придает материалу определенный цвет, блеск и светопроницаемость. В зависимости от назначения сооружения эти показатели могут стать главными критериями долговечности. Кроме того,

пигментный состав наряду с различными светостабилизаторами оказывает сильное влияние на долговечность полимерных материалов. Поэтому в исследованиях связи между составом и свойствами полимерной матрицы композита, а также ее кинетики в процессе воздействия эксплуатационных факторов было уделено внимание и пигментному составу материалов и прогнозированию изменения цветовых характеристик материалов МО.

В установках ускоренного старения образцы с различными составами и толщиной старились по разработанным режимам (см. табл.1.). В процессе старения через определенные интервалы времени определялись физико-механические свойства образцов пленок (цвет, блеск, коэффициент светопроницаемости, краевой угол смачивания, прочность и относительное удлинение при разрыве, начальный модуль упругости и ползучесть при старении). По полученным экспериментальным данным разработана многомерная математическая модель процессов старения в полимерной матрице композита. Для анализа существующих связей в исследуемой системе использовался метод главных компонент МГК, а для прогнозирования эксплуатационных свойств - метод проекций на латентные структуры ПЛС. На рис. 14-21 и табл.4 представлены результаты многомерного моделирования исследуемой системы.

На плоскости первых двух главных компонент (ГК1 и Г К2) имеются две группы переменных (рис. 14), вносящих равновеликий вклад в пространство ГК. Первая группа переменных разделяет параметры цвета в колориметрической системе CIE Lab, вторая группа переменных связана со временем старения. Время старения и цвет (пигментный состав) образца - два ортогональных независимых фактора. Они имеют определяющее значение в модели. Кроме того, в графике счетов (рис.16) видно разделение образцов на две группы, соответствующие определённой цветовой гамме (1-сине-зелено-голубые, 2-желто-оранжевые). Такое расположение цветов на графике счетов (45 градусов) говорит о том, что цвет (пигментный состав) материала сильно влияет и на механические свойства.

Из графика нагрузок также видно, что блеск отрицательно коррелирует с прочностью. Уменьшение блеска говорит о поверхностной поврежденности "Материала, что вызывает падение его прочности. Блеск материала* и краевой-угол смачивания положительно коррелируют друг с другом (это видно по близкому расположению показателей на графике нагрузок). То есть поверхностные изменения материала мы замерили двумя методами. Если на графике нагрузок в ГК1 и ГК2 изменение оптической плотности оказывает незначительное влияние на прочность материала, то в координатах ГК1-ГКЗ (рис.15) видна большая отрицательная корреляция между ними. То есть на изменение прочности материала оказывают влияние, как поверхностные явления, так и структурные изменения. Таким образом, для построения модели, связывающей физико-механические свойства, нельзя

ограничиваться рассмотрением парных зависимостей, а необходимо учитывать взаимовлияние самых разных факторов. Это будет возможно, если применить метод ПЛС.

Рис. 16. График счетов по ГК1 и ГК2. Рис.17. Зависимость предсказанного Цвета соответствуют цветам значения прочности от измеренного образцов. Номера соответствуют времени старения: 1-Очас; 2-500час; 3-1000час старения соответственно.

При построении ПЛС модели учитывалась сильная взаимосвязанность различных физико-механических параметров исследуемой системы. В регрессионной модели для прогнозирования эксплуатационных свойств в блок независимых переменных X были включены следующие факторы: параметры цвета в колориметрической системе CIE Lab (цветовой тон, задающийся параметрами А и Б, насыщенность L и полное изменение цвета А Е); блеск; краевой угол смачивания; оптическая плотность; толщина образца; время старения. Блок зависимых переменных У включает механические свойства: прочность и относительное удлинение при разрыве; начальный модуль упругости; ползучесть. 4 ПЛС компоненты хорошо описывают имеющиеся данные.

Например, в модели относительного удлинения 70% X объясняют 85% У. На рис. 18 показана зависимость предсказанного значения относительного удлинения от измеренного значения.

Таблица 4

Измеренные и предсказанные значения цветов по результатам теста

Время старения, час Измерено Предсказано

Ь а Ь Ь а Ь

0 | 42 -40 30 42 -40 30

500 44 -42 33 46 -33 24

1000 42 -41 32 | 46 -30 30

Для проверки прогностических способностей построенной модели была проделана следующая процедура. Из полного массива набора данных были исключены все данные, относящиеся к образцам материалов голубого цвета. На оставшихся данных была построена новая модель, которая была применена к этим образцам (тестовый набор). На рис 19 показан результат теста. Квадрат коэффициента корреляции равен 0,99. Таким образом, разработанная ПЛС модель позволяет по измеренным физическим характеристикам материала (цвет, блеск, краевой угол смачивания, оптическая плотность) предсказывать механические характеристики. Аналогичная процедура была сделана для предсказания изменения цвета материала. В таблице 4 показано изменение цвета светло-зеленых образцов после 500 и 1000 часов старения в климатической камере.

Отн. удлин«ни»

, ®

10О 1ВО

• Синий •

X Голубой

♦ Золеный темный

дЗвпаный смпый

еЖшлы*

Рис.18.3ависгшость предсказанного Рис.19.Зависимость предсказанного ' значения относительного удлине- значения относительного удлинения ния от измеренного значения от измеренного по результатам

теста

Как показывают регрессионные коэффициенты (рис. 20, 21), ни одно свойство не предсказывается каким-либо одним фактором, а является результатом комбинации нескольких факторов.

В шестом разделе приведены результаты технологических мероприятий по оптимизации структуры и повышению долговечности материалов МО. Результаты численных экспериментов открыли два направления для повышения долговечности материалов МО. Первое - это

оптимизация геометрии армирующей основы. Второе направление - это регулирование реологических свойств матрицы композита. Как показали физические и численные эксперименты, долговечность материалов МО находится в сильной зависимости от деформативности материала, которая связана с исходной искривленностью армирующих нитей. Уменьшая их угол наклона за счет уплощения поперечного сечения нитей, или регулируя шаг плетения, можно уменьшать деформативность армирующей основы, а значит и концентрацию локальных зон перенапряжений в полимерной матрице композита. Деформативность композита можно свести к минимуму, используя в качестве армирующей основы нетканые материалы, где ортогональные нити не переплетаются, а, оставаясь прямыми, прошиваются третьей системой нитей.

В зависимости от формы и эксплуатационных нагрузок в различных областях МО возникают различного уровня и соотношения растягивающие напряжения. Поэтому для разных форм и типов конструкций даже в одном сооружении могут понадобиться материалы с различными деформационными свойствами. В случае простых, например цилиндрических форм, могут использоваться материалы с малой деформативностью. При сложных формах для формообразования и сглаживания скачков напряжений в зонах сопряжений высокая деформируемость материала играет положительную роль. В этом и есть уникальность материалов МО с тканой армирующей основой. При этом необходимо добиваться того, чтобы кинематическое взаимодействие и перемещения ортогональных нитей армирующей основы не создавали зоны перенапряжений в матрице композита. И здесь можно успешно использовать выявленное второе направление по повышению долговечности материалов МО. То есть именно за счет регулирования реологических свойств матрицы, создавая промежуточный — демпфирующий слой между армирующей основой и верхним — финишным слоем композита. Это можно сделать двумя способами. Первый - за счет понижения модуля упругости или увеличения текучести Сят> второй - за счет уменьшения коэффициента Пуассона в демпфирующем слое. Коэффициент Пуассона можно регулировать и свести к нулю, формируя пористую структуру в матрице композита. Для подтверждения этой гипотезы были изготовлены и испытаны на долговечность образцы материалов МО с пористым демпфирующим слоем в матрице композита. Результаты экспериментов подтвердили выдвинутую гипотезу. Характер образовавшихся микротрещин на поверхности состаренного материала свидетельствовал о равномерности распределения напряжений в поверхностных слоях матрицы композита.

Второе технологическое мероприятие было сделано с целью оптимизации нанесения полимерной матрицы материалов МО на нетканую армирующую основу. Результаты экспериментальных исследований показали, что материалы МО на нетканой армирующей основе обладают повышенной долговечностью. Однако слабая связь ортогонально расположенных нитей приводит к тому, что при нанесении полимерного

покрытия нарушается структура нетканого материала (сдвиг и искривление поперечных нитей). При прохождении армирующей основы между раклей и валом шпредингмашины усилие на армирующую основу от ракли передаётся через клеевой состав покрытия и целиком зависит от скорости протяжки, величины зазора между раклей и армирующей основой, а также от реологических свойств состава. Основными технологическими параметрами, позволяющими регулировать напряжения, возникающие в армирующей основе при нанесении на неё полимерного состава на шпредингмашинах, приняты вязкость клеевого состава и скорость протяжки армирующей основы. Реологические характеристики полимерного состава матрицы определялись на вискозиметре Хепплера при различных напряжениях сдвига (тсд) и концентрациях (С) полимера с растворителем. Далее по графикам течения в координатах /§• хсд - %га(1 V определялись реологические константы составов. Реологические исследования были приведены к конкретным технологическим условиям производства материала. Для этого путём графического построения определяли величину возникающих напряжений в армирующей основе материала в диапазоне изменения градиента скорости (дгаг/ V) течения клеевого состава. Установлено, что на участке регулируемого изменения скорости протяжки шпредингмашины вязкость состава может колебаться в пределах 75-135 сП. При этом верхняя граница вязкости состава граничит с экспериментально определенным критическим напряжением нарушения структуры армирующей основы, а нижняя находится в области минимальной вязкости, при которой происходит продавливание состава па изнаночную сторону армирующего материала, что влечет за собой неисправимый брак.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ имеющегося опыта эксплуатации МО показал, что места локальных разрывов их ограждений во многих типах сооружений, находившихся определенное время в эксплуатации, не совпадают с местами наибольших растягивающих усилий. Тем не менее, на сегодняшний день проектирование и расчет МО ведется по главным растягивающим нагрузкам,

2. Для выявления механизма разрушения материалов МО разработаны методики и аппаратурный комплекс для лабораторного моделирования воздействия эксплуатационных факторов. В основе этих методик лежит принцип трансформации энергетических значений эксплуатационных факторов, ответственных за старение и разрушение материалов МО, в адекватные ускоренные лабораторные режимы испытаний. На основе этих принципов нами был разработан ГОСТ 30 973-2002 «Профили поливинилхлоридные для оконных и дверных блоков. Метод определения сопротивления климатическим воздействиям и оценки долговечности».

Предложена также методика оценки изменения эксплуатационных свойств материалов МО на период хранения оболочек, учитывающая

различие констант процесса изменения показателя старения структурных составляющих композита.

3. Экспериментально выявленный механизм разрушения материалов МО подтвердил и объяснил приводимые в литературе сведения о несовпадении мест разрушения ограждений с местами наибольших растягивающих усилий. Если при термосиловом старении снижение прочности материалов МО тем интенсивнее, чем больше степень двухосности-еги уровень нагрузки при эксплуатации, то при дополнительном воздействии атмосферных факторов механизм разрушения данного типа композитов резко изменяется. При эксплуатации МО в условиях воздействия атмосферных факторов скорость старения и разрушения материалов МО зависит не столько от уровня растягивающих нагрузок (в реальном их диапазоне), сколько от напряжений в полимерной матрице композита, которые определяются в основном исходной геометрией армирующей основы и соотношением растягивающих нагрузок при эксплуатации. Разрушение материалов МО происходит в результате структурной перестройки армирующей основы материала под воздействием растягивающих нагрузок с возникновением локальных зон перенапряжений в полимерной матрице. Далее, под воздействием атмосферных факторов, в этих зонах образуются сквозные трещины, которые обнажают отдельные участки армирующих нитей, открывая доступ к ним агрессивных факторов, что, в свою очередь, ведет к интенсивному падению прочности композита в целом.

4. Особенности структуры материалов МО, которые определяют специфику напряженно-деформированного состояния и механизм их атмосферного разрушения в сооружениях, не позволяют рассчитывать длительную прочность МО, основываясь на традиционных методах теории осреднения, рассматривая материал оболочки как сплошную среду.

5. Разработана методология моделирования процессов старения и разрушения материалов МО, базирующаяся на сочетании содержательных и формальных моделей.

Для оптимизации строения и прогнозирования долговечности МО необходима информация о распределении и кинетике изменения напряженно-деформированного состояния, деструкции и поврежденности в структурных составляющих композита. Для получения этих данных был выбран подход с позиций структурной механики и применены жестко детерминированные модели с использованием методов МКЭ и МКР для представительной зоны композита.

Для моделирования процессов, вызывающих изменение эксплуатационных свойств матрицы композита, которые определяются такой сложной гетерогенной системой как состав полимерного материала и условиями эксплуатации, предложены современные методы многомерного анализа данных.

6. Разработанные математические модели процессов старения и разрушения материалов МО учитывают вязкоупругие свойства и ползучесть

структурных составляющих композита, деструкцию и накопление в них микроповреждений, интенсивность воздействия эксплуатационных факторов и атмосферостойкость самого материала. При этом для учета изменения физико-механических характеристик структурных составляющих композита в процессе его старения применялся метод идентификации путем минимизации невязки между расчетными (полученными по численным экспериментам) и экспериментальными данными.

7. На основе проекционных математических методов разработана многомерная модель процессов, вызывающих изменение свойств материалов МО, позволяющая выделить в больших массивах данных физико-механических параметров композита скрытые (латентные) переменные и анализировать связи, существующие в исследуемой системе. Разработанная модель позволяет прогнозировать изменение физико-механических свойств композита. Отличительной чертой разработанной многомерной модели является то, что по известным физическим свойствам (цвет, блеск, оптическая плотность, краевой угол смачивания) можно прогнозировать механические свойств композита (прочность, модуль упругости и деформационные характеристики) неразрушающим методом.

8. Разработан компьютерный инструментарий - структурно-имитационная модель материалов МО, позволяющая рассчитывать и визуализировать кинетические процессы, происходящие в структурных составляющих композита в период эксплуатации: распределение напряженно-деформированного состояния, поврсждснность и деструкцию. Модель позволяет рассчитывать долговечность материалов МО при варьируемых геометрических и физико-механических параметрах структурных составляющих композита,

9. Численные эксперименты позволили выявить два направления для повышения долговечности материалов МО. Первое - за счет варьирования геометрических параметров, достигая минимальных перемещений в армирующей основе, что снимет локальные зоны перенапряжений в матрице композита, обеспечивая повышенную долговечность МО. Второе - за счет регулирования реологических свойств матрицы композита создавать демпфирующие зоны между поверхностными слоями материала и армирующей основой, сохраняя высокую фазу плетения в последней. Такие материалы перспективно использовать при формообразовании и эксплуатации МО с развитой геометрией.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Сулейманов А.М. Установка и методы оценки работоспособности тентовых материалов в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов. Работоспособность строительных материалов в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов/А.М.Сулейманов, В.Н.Куприянов//Межвуз. сб./ — Казань: КХТИ им.С.М Кирова, 1981. - С. 40-43.

2. A.C. N 153422 /В.Н.Куприянов, З.А.Камалова, С.А.Григорьев, А.М.Сулейманов И.Л. Кузнецов, A.A. Рыдник, 8.12.80

3. Куприянов В.Н. Стенды и методы для оценки долговечности тканепленочных материалов/ В .Н.Куприянов, Н.С.Шелихов, 3-А.Камалова, А.М.Сулейманов//Седьмая Дальневосточная конференция по мягким оболочкам. - Владивосток: ДВВИМУ,1983. - С.60-62.

4. A.C. №1070448. Устройство для испытания материалов на двухосное растяжение / Борисов В.Н. Куприянов В.Н. Шелихов Н.С. Сулейманов

A.M., 1983.

5. Сулейманов A.M. Старение пленочно-тканевых материалов в двухосном напряженном состоянии / А.М.Сулейманов, Н.Ф.Еремин,

B.Н.Куприянов, Ю.Г. Анцигин, Р.З. Байбазаров //Работоспособность композиционных материалов в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов: межвуз. сб. /КХТИ им.С.М Кирова. -Казань,1986.-С65-67.

6. Сулейманов А.М. Значимость эксплуатационных факторов при ускоернном старении пленочно-тканевых материалов /А.М.Сулейманов, В.Н.Куприянов, Н.Ф.Еремин //Антикоррозионные полимерные строительные материалы: межвуз. сб. /КХТИ им.С.М.Кирова. -Казань, 1986. -С.33-35.

7. Сулейманов А.М. Влияние эксплуатационных факторов на старение пленочно-тканевых материалов для мягких ограждений: автореф. дис. к-та.техн.наук./А.М.Сулейманов; МИСИ им. В.В.Куйбышева. — М.,1986. — 25 с.

8. Сулейманов А.М. Старение пленочно-тканевых материалов для мягких ограждений/ А.М.Сулейманов, В.Н.Куприянов//Труды Восьмой Дальневосточной конференции по мягким оболочкам. - Владивосток: ДВВИМУ, 1987.-С.174-176.

9. БлиновЮ.И. Взаимодействие потока воздуха с цилиндрическими зданиями/ Ю.И.Блинов, Н.В.Куприянова, А.М.Сулейманов//Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. - 1989. - №5. -С.39-42.

10. Сулейманов A.M. О различии закономерности старения пленочно-тканевых материалов/А.М.Сулейманов, В.Н.Куприянов//Труды Седьмой конференции по старению и стабилизации полимеров: . — Душанбе: Изд-во института химической физики АН Таджикской ССР., 1989. -С.97-98.

П.Камалова З.А. Математическое описание климатического старения пленочно-тканевых материалов в двухосном напряженном состоянии/ З.А.Камалова, А.М.Сулейманов// Работоспособность композиционных материалов при воздействии эксплуатационных факторов: Межвуз. сб. -Казань: КХТИ им.С.М.Кирова.1986.-С.22-25.

12. МягковА.С. Расчет НДС пленочного покрытия тентовых материалов/ А.С.Мягков, В.В.Ридель, А.М.Сулейманов, И.Г.Шайдуков// Труды Девятой Дальневосточной конференции по мягким оболочкам. -Владивосток: ВВИМУ,1991. -С.45-48.

13.А.С. № 1728761. Способ измерения влажности/А.М.Сулейманов, В .Н.Куприянов, С.П.Шептицкий; Опубл. 22.12.91.

14. Сулейманов A.M. Оптимизация технологических режимов сварки пленочно-тканевых материалов и исследование их долговечности/ А.М.Сулейманов, З.А.Камалова, Э.И.Нагуманова, Р.Р.Ибрагимов, М.Д.Салихов / /Работоспособность строительных материалов на основе и с применением местного сырья и отходов промышленности: межвуз. сб. -Казань: КИСИ, 1991. -С.45-50.

15.Сулейманов A.M. Долговечность тентовых материалов при статическом пагружении/А.М.Сулейманов, Н.С.Шелихов// Работоспособность строительных материалов на основе и с применением местного сырья и отходов промышленности: межвуз. сб./ -Казань: КИСИ, 1992.-С. 15-20.

16. Ридель В.В. О математическом моделировании напряженно-деформированного состояния пленочно-тканевого материала при статическом нагружении/ В.В.Ридель, А.М.Сулейманов// Расчет пластин и оболочек в химическом машиностроении: межвуз. сб. научн. тр. -Казань: КГТУ. 1994. -С.99-103.

17. Сулейманов A.M. К проблеме проектирования пленочно-тканевых материалов с заданными эксплуатационными свойствами/ А.М.Сулейманов, В.В.Ридель //Эксплуатационная устойчивость материалов. II Совещание. -Звенигород. 1994. -С.52.

18. Ридель В.В. Исследование влияния геометрических параметров структуры пленочно-тканевого материала на его НДС/ В.В.Ридель, А.М.Сулейманов, // Труды XVII межд. конф. по теории оболочек и пластин. -Казань:КГУ. 1996. -С.93-97.

19. Сулейманов A.M. Структурно-имитационная модель напряженно -деформированного состояния пленочно-тканевых материалов на ЭВМ/ А.М.Сулейманов, А.А.Абдюшев// "Современные проблемы строительного материаловедения":. - Казань: КГ АСА, 1996. -С.56-57.

20. Сулейманов A.M. Моделирование состаренной структуры пленочно-тканевых материалов для мягких оболочек на ЭВМ/А.М.Сулейманов, А.А.Абдюшев, Н.А.Титова// Третья Академические чтения. Актуальные проблемы строительного материаловедения: -Саранск: Мордовский ГУ. 1997. -С. 16-17.

21. Сулейманов A.M. Компьютерная модель пленочно-тканевых материалов для мягких оболочек/ А.М.Сулейманов, А.А.Абдюшев, Н.А.Титова// Моделирование в материаловедении. Материалы к 37-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов:-МОК. 37.-Одесса, 1998. -С.48-49.

22. Хакимуллин Ю.И. Эксплуатационная долговечность кровельных материалов из эластомеров /Ю.И.Хакимуллин, Р.Г.Набиуллин, А.В.Мурафа, А.М.Сулейманов, В.Г.Хозин //Строительные материалы -1998.-№11.-С.34-36.

23. Сулейманов A.M. Модель для оптимизации структуры пленочно-тканевых материалов/А.М.Сулейманов, В.Н.Куприянов// Вестник отделения строительных наук РААСН. Вып.2. -М. 1999. -С.219-223.

24. Sulejmanov A.M. CAD w projektowaniu kompozitow/ Sulejmanov A.M.// Informatyka Stosowana. II Konferencja informatyk zakladowy. Kazimierz Dolny. 1999. -str.109-110.

25. Сулейманов A.M. Компьютерная структурно-имитационная модель системы наружного утепления зданий/ А.М.Сулейманов,

A.А.Абдюшев, В.Н.Куприянов// Труды годичного собрания РААСН. -Казань. 2003. -С.235-238.

26. Шведов Н.В. ГОСТ 30973-2002. Профили поливинилхлоридные для оконных и дверных блоков. Метод определения сопротивления климатическим воздействиям и оценки долговечности/Н.В.Шведов,

B.И.Третьяков, Л.К.Богомолова, Г.А.Строкова, Э.С.Гузова, В.Н.Куприянов, Р.З.Рахимов, А.М.Сулейманов, В.Г.Хозин, В.Миллер,

B.АЛобанов, В.Л.Красниковский, С.Н.Трунцев, В.С.Савич.//-М.:МНТКС, 2002,- 13с.

27. Алексеев К.П. Структура определяющих соотношений для компонент пленочно-тканевого композита/ К.П.Алсксссв, Р.А.Каюмов, А.М.Сулейманов, И.З,Мухамедова//Математическое моделирование и краевые задачи: труды тринадцатой межвуз. конф.. -Самара, 2003. —

C.67-72.

28. Каюмов Р.А. Моделирование поведения материала плетеного композита/ Р.А.Каюмов, А.М.Сулейманов, И.З.Мухамедова// Математическое моделирование в механике сплошных сред. Методы граничных и конечных элементов: труды XX межд. конф.. -Санкт-Петербург, 2003, том 3. —С.249-252.

29. Куприянов В.Н. Компьютерный метод проектирования композиционных материалов на основе содержательного и формального моделирования/ В.Н.Куприянов, А.М.Сулейманов, Р.А.Каюмов, А.Л.Померанцев, А.А.Абдюшев, И.З.Мухамедова// «Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве»: труды научно-практ. конф.-выставки по результатам реализации в 2003 г. Межотраслевой программы сотрудничества Минобразования РФ и Спецстроя РФ. -М. 2003. -С.26-28.

30. Каюмов P.A. Структура определяющих соотношений для компонент пленочно-тканевого композита/ Р.А.Каюмов, А.М.Сулейманов, И.З.Мухамедова //«Математическое моделирование в механике сплошных сред. Методы граничных и конечных элементов»: труды XX конф.. -Санкт-Петербург, 2003, том 1. -С.97-99.

31. Каюмов P.A. Идентификация характеристик определяющих соотношений для армированных композитов/ Р.А.Каюмов, А.М.Сулейманов, И.З.Мухамедова//« Современные проблемы математики, механики, информатики, посвященная 80-летию со дня рождения профессора ДА. Толоконникова»: труды межд. науч. конф. -Тула, 2003.

32. Куприянов В.Н. Компьютерный метод проектирования композиционных материалов/ В.Н.Куприянов, А.М.Сулейманов, Р.А.Каюмов, И.З.Мухамедова//«Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве»: труды науч.-практ. отчетной конф.-выставки по результатам реализации в 2004 г. Межотраслевой программы научно-инновационного сотрудничества Минобразования и науки РФ и Федерального агентства специального строительства РФ.- М. - 2004. -С.44-46.

33. Сулейманов A.M. Методологические аспекты компьютерного моделирования пленочно-ткапевых материалов/А.М. Сулейманов// Актуальные вопросы строительства: материалы Междунар. науч.-техн. конф. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004. -С.298 - 300.

34. Сулейманов A.M. Физические и математические модели для компьютерной системы проектирования пленочно-тканевых материалов/А.М.Сулейманов// Вестник Волжского регионального отделения строительных наук РААСН, вып.8: сб. науч. тр. РААСН. — Нижний Новгород, 2005.-С. 135-137.

35. Сулейманов A.M. Исследования эксплуатационных свойств композиционных материалов для мягких оболочек/А.М.Сулейманов// Материалы докладов Академических чтений РААСН, посвященных 75-летию со дня рождения Ю.М.Баженова. -Белгород, 2005. — Часть II. -С.150-162.

36. Сулейманов A.M. Анализ экспериментальных данных методом главных компонент/А.М.Сулейманов// Известия КГ АСУ. —Казань. -2005.-№3.-С.81-83.

37. Sulejmanov. A.M. Optimization of a Structure of a Composite Material by a Method of Data Analysis/ A.M.Sulejmanov// Modern Methods of Data Analysis. Fourth Winter Symposium on Chemometrics. -Chernogolovka, 2005. - s. 29-30.

38. Сулейманов A.M. Работа, старение и разрушение материалов ограждений мягких оболочек/А.М.Сулейманов// Строительные материалы. -М.: -2005. -№11, С.62-65.

39. Сулейманов A.M. Хемометрический подход к анализу зависимости эксплуатационных показателей полимерных композиций от их состава/

А.М.Сулейманов// Башкирский химический журнал. — Уфа. -2005. -Т. 12. -№3, -С.25-27.

40. Сулейманов A.M. Установка для моделирования воздействия эксплуатационных факторов на материалы мягких оболочек/А.М.Сулейманов// Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -М.: 2005. -Том 71. -№ 12, -С. 44-46.

41.Каюмов Р. А. Моделирование поведения пленочно-тканевого материала при воздействии эксплуатационных факторов/ Р.А.Каюмов, А.М.Сулейманов, И.З.Мухамедова// Механика композиционных материалов и конструкций. —2005. -Т.П. -№4. -С.515-530.

42. Sulejmanov. А.М. Principal component analysis in research of ageing polymeric composite materials under the influence of UV-radiation and mechanical pressure/ A.M.Sulejmanov// Modern Methods of Data Analysis. Fourth Winter Symposium on Chemometrics. —Samara, 2006. -s.32.

43. Сулейманов A.M. Моделирование деструкции полимерного композиционного материала под воздействием светопогоды в напряженно-деформированном состоянии/A.M. Сулейманов, Р.А.Каюмов, И.З.Мухамедова, В.Н.Куприянов// Башкирский химический журнал. -Уфа, 2005. -Т.12. -№4. -С.36-38.

44. Сулейманов A.M. Структура и свойства материалов ограждений мягких оболочек/ А.М.Сулейманов, В.Н.Куприянов// Вестник Волжского регионального отделения строительных наук РААСН, вып: сб. науч. тр./РААСН. - Казань, - 2005. -С.375-381.

45. Мухамедова И.З. «Структурно-имитационная модель — КОМПОЗИТ» // И.З. Мухамедова, Р.А. Каюмов, A.M. Сулейманов// Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 6109 от 10.05.2006 в Отраслевом фонде алгоритмов и программ. - № государственной регистрации 50200600627 от 11.05.2006

Подписано в печать 7.06.2006г. Формат бумаги 60x84/16. Объем 2,6 уч.-изд. Тираж 120 экз. Заказ № 369,

Печатно-множительный отдел КГАСУ 420043, г.Казань, ул.Зеленая, 1.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. РАБОТА, СТАРЕНИЕ И РАЗРУШЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ МЯГКИХ ОБОЛОЧЕК.

1.1. Мягкие оболочки строительного назначения.

1.2. Материалы мягких оболочек.

1.2.1. Эксплуатационные свойства материалов мягких оболочек.

1.2.2. Строение, состав и свойства структурных составляющих материалов МО.

1.2.2.1. Параметры строения армирующей основы.

1.2.2.2. Механические свойства армирующей основы.

1.2.2.3. Механические свойства матрицы.

1.2.2.4. Адгезия и адгезионная связь между армирующей основой и матрицей.

1.3. Прочность и долговечность материалов МО.

1.3.1. Напряженно-деформированное состояние материалов МО в сооружениях.

1.3.2. Длительная прочность материалов МО.

1.3.3. Долговечность материалов МО в условиях воздействия атмосферных факторов.

1.4. Старение и разрушение полимерной матрицы материалов мягких оболочек.

1.4.3. Прочность и разрушение полимерных материалов.

1.4.1.1. Радиационно-силовая долговечность полимеров.

1.4.1.2. Влияние атмосферной влаги на долговечность полимеров.

1.4.2. Фотодеструкция поливинилхлорида.

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ, МЕТОДОВ И АППАРАТУРНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ СТАРЕНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ МЯГКИХ ОБОЛОЧЕК.

2.1. Методологические аспекты моделирования и прогнозирования процессов старения и разрушения материалов мягких оболочек.

2.2. Метод моделирования воздействия эксплуатационных факторов на материалы МО.

2.3. Метод конечных элементов и конечных разностей в построении структурно-имитационной модели композита.

2.4. Метод анализа многомерных данных.

2.4.1. Метод главных компонент.

2.4.2. Метод проекции на латентные структуры.

2.5. Выбор и обоснование показателей старения материалов мягких оболочек.

2.6. Моделирование воздействия эксплуатационных факторов на материалы мягких оболочек.

2.6.1. Разработка методики ускоренных климатических испытаний материалов мягких оболочек.

2.6.1.1. Обоснование и расчет ультрафиолетовой радиации.

2.6.1.2. Расчет температуры лабораторных испытаний.

2.6.1.3. Методика расчета циклов и продолжительности дождевания.

2.6.1.4. Моделирование напряжённо-деформированного состояния материалов мягких оболочек.

2.6.2. Аппаратурный комплекс для моделирования воздействия эксплуатационных факторов на материалы мягких оболочек.

2.6.2.1 .Разработка установок ускоренного старения материалов мягких оболочек.

2.6.2.2. Установка термостарения материалов МО.

2.6.2.3. Стенд для исследования старения материалов МО в напряженном состоянии в естественных климатических условиях.

2.6.2.4. Аппаратурный комплекс для моделирования и контролирования процессов старения и разрушения матрицы материалов мягких оболочек.

2.6.2.5. Установка для ускоренного старения плёночных материалов.

2.6.2.6. Аппаратура для определения механических характеристик пленочных материалов.

2.6.2.7. Аппаратура для определения коэффициента светопропускания и блеска пленочных материалов.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТАРЕНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ МЯГКИХ ОБОЛОЧЕК В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ.

3.1. Характеристики материалов, выбранных для исследования механизма разрушения.

3.2. Выбор системы графического изображения результатов исследования старения материалов МО в двухосном напряженном состоянии.

3.3. Термосиловое старение материалов МО.

3.4. Атмосферное старение и разрушение материалов МО в напряженно-деформированном состоянии.

3.4.1. Ползучесть и деформативность материалов МО в процессе атмосферного старения.

3.4.2. Изменение прочности материалов МО в процессе атмосферного старения.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНО-ИМИТАЦИОННОЙ

МОДЕЛИ МАТЕРИАЛОВ МЯГКИХ ОБОЛОЧЕК.

4.1. Определяющие соотношения для структурно-имитационной модели материалов мягких оболочек.

4.2 Геометрическая модель материала мягких оболочек.

4.3 Построение конечно элементной модели.

4.3.1 Дискретизация области.

4.3.2 Основные соотношения МКЭ.

4.3.3 Матрица упругих постоянных для плоского деформированного состояния.

4.4 Упругая задача.

4.4.1 Тестовые задачи.

4.4.2 Сходимость численного решения упругой задачи.

4.4.3 Влияние шага плетения армирующей основы.

4.4.4 Влияние фазы плетения армирующей основы.

4.4.5 Задача старения.

4.5 Вязкоупругая задача.

4.5.1 Алгоритм численного решения.

4.6 Нелинейная вязкоупругая задача с учетом накопления микроповреждений.

4.6.1 Алгоритм численного решения.

4.6.2 Тестовые задачи с учетом процесса накопления микроповреждений.

4.7 Вязкоупругая задача с учетом накопления микроповреждений и влияния атмосферных факторов.

4.7.1 Определяющие соотношения для деструктирующего материала.

4.7.2 Алгоритм численного решения.

4.7.3 Сходимость задачи.

4.8 Визуализация графиков распределения интенсивности напряжений <т,, параметра поврежденности со и уровня деструкции Wu.

4.9. Численные эксперименты.

4.9.1 Постановка задачи.

4.9.2. Исследование долговечности материалов МО при варьировании геометрических параметров структурных составляющих.

4.9.3 Исследование долговечности материалов МО при варьировании механических характеристик структурных составляющих.

4.10. Метод идентификации для уточнения определяющих соотношений и учета изменения механических свойств матрицы композита в процессе старения.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 5. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТАРЕНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ МАТРИЦЫ МАТЕРИАЛОВ МЯГКИХ ОБОЛОЧЕК.

5.1. Материалы для экспериментальных исследований.

5.2. Закономерности изменения физико-механических свойств матрицы материалов МО в процессе старения.

5.2.1. Закономерности изменения физико-механических свойств

ПВХ-плёнок различной толщины.

5.2.2. Закономерности изменения физико-механических свойств ПВХ-плёнок с различным пигментным составом.

5.2.3. Закономерности изменения физико-механических свойств ПВХ-плёнок с различными светостабилизаторами.

5.2.3.1. Методы ИКС для анализа структурных изменений в ПВХ-матрице МО в процессе старения.

5.3. Разработка многомерной математической модели процессов старения в матрице МО.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 6. КОНСТРУКЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ МЯГКИХ ОБОЛОЧЕК.

6.1. Пути повышения долговечности материалов МО.

6.2. Технологические мероприятия по оптимизации нанесения полимерной матрицы на нетканую армирующую основу.

6.3. Эксплуатационные свойства материалов МО на нетканой армирующей основе.

ВЫВОДЫ.

Актуальность темы. Со времени широкого внедрения и бурного развития мягких оболочек (пневматических и тентовых сооружений) прошло более 50-ти лет. С тех пор значительно расширилась область применения мягких оболочек (МО) как строительных сооружений, накопился опыт их эксплуатации, развились теории расчета и формообразования, были сформулированы требования и разработаны новые эффективные материалы ограждений. Но на сегодняшний день остаются малоизученными вопросы долговечности и прогнозирования срока службы этих материалов, которые являются в основном полимерными композитами с тканой армирующей основой из высокопрочных синтетических нитей и высокоэластичной полимерной матрицей. Напряженно-деформированное состояние является основой существования МО, и их расчет, базирующийся на теории осреднения, производится по главным растягивающим нагрузкам. Однако изучение многочисленных аварий МО показывает, что локальные разрывы материалов ограждений во многих типах сооружений, находившихся определенное время в эксплуатации, как правило, не совпадают ни с одним из мест наибольших растягивающих усилий, найденных в результате расчета. Другой аспект - срок службы этих типов строительных сооружений, который в зависимости от назначения, условий эксплуатации, технических и экономических требований может составлять от 2-Зх до 30-40 и более лет. В то же время технологи - разработчики материалов МО не имеют какого-либо инструментария для проектирования данных композиционных материалов с заданной долговечностью.

Диссертационная работа выполнена в рамках научно-исследовательских тем, разработанных на кафедре строительных материалов Казанского государственного архитектурно-строительного университета, в соответствии с программами «Архитектура и строительство» в 1994 - 2004 гг. (№ г.р. 01940004683, 01990007669, 01200115266), работ, выполненных по плану НИР РААСН и межотраслевой программы сотрудничества Минобразования РФ и Спецстроя РФ «Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве» на 2001-2005 гг. (№ г.р. 01200311307).

Цель и задачи исследования. Целью работы является развитие научных основ прогнозирования и повышения долговечности материалов мягких оболочек, а также разработка инструментария для проектирования материалов с заданными свойствами.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

1. Выявить механизм разрушения материалов МО в условиях эксплуатации.

2. Разработать методы и аппаратный комплекс для моделирования факторов ответственных за разрушение материалов МО.

3. Разработать методологию моделирования процессов старения и разрушения, а также прогнозирования долговечности материалов МО.

4. Разработать математические модели процессов старения и разрушения материалов МО.

5. Разработать конструкционно-технологические рекомендации по повышению долговечности материалов МО.

Научная новизна работы. Разработаны теоретические основы прогнозирования и повышения долговечности материалов МО.

Разработана методология моделирования процессов старения и разрушения материалов МО, базирующаяся на содержательном и формальном моделировании.

Разработана математическая модель процессов разрушения материалов МО, учитывающая структурную механику, вязкоупругие свойства и ползучесть полимерной матрицы композита, деструкцию и накопление в ней микроповреждений, а также интенсивность воздействия эксплуатационных факторов и атмосферостойкость самого материала.

На основе проекционных математических методов разработана многомерная модель процессов, вызывающих изменение эксплуатационных свойств материалов МО, позволяющая выделить в больших массивах данных физико-механических параметров композита скрытые (латентные) переменные, анализировать связи, существующие в исследуемой системе, а также прогнозировать изменение свойств материала, таких как прочность, модуль упругости, цвет, блеск, коэффициент светопропускания и др.

Разработан компьютерный инструментарий - структурно-имитационная модель материалов МО, которая позволяет рассчитывать и визуализировать кинетические процессы, происходящие в структурных составляющих композита в период эксплуатации: распределение напряженно-деформированного состояния, поврежденность и деструкцию. Модель позволяет рассчитывать долговечность материалов МО при варьируемых геометрических и физико-механических параметрах структурных составляющих композита.

Выявлен механизм разрушения материалов МО в напряженно-деформированном состоянии под воздействием атмосферных факторов, заключающийся в структурной перестройке армирующей основы, которая вызывает локальные зоны перенапряжений в полимерной матрице композита с образованием в ней сквозных трещин, через которые далее происходит прямое воздействие атмосферных факторов на армирующую основу и ее разрушение.

Установлены закономерности изменения физико-механических свойств материалов матрицы исследуемого композита в зависимости от ее состава и толщины, а также от интенсивности воздействия эксплуатационных факторов.

Основные положения, выносимые на защиту: теоретические положения прогнозирования и повышения долговечности материалов МО;

- методология моделирования процессов старения и разрушения материалов МО в условиях эксплуатации;

- математические модели процессов старения и разрушения материалов

МО;

- методы прогнозирования эксплуатационных свойств материалов МО;

- механизм разрушения материалов МО в напряженно-деформированном состоянии под воздействием атмосферных факторов;

- закономерности изменения физико-механических свойств материалов матрицы композита в зависимости от состава и интенсивности воздействия эксплуатационных факторов;

- методы повышения долговечности материалов МО.

Практическая значимость работы. Предложен общий методологический подход для моделирования процессов старения и разрушения материалов МО в атмосферных условиях эксплуатации.

Разработан программный продукт для компьютерного проектирования материалов МО с заданной структурой и свойствами - «Структурно-имитационная модель - КОМПОЗИТ» № 6109 от 10.05.2006.

Разработаны практические рекомендации по повышению долговечности материалов МО.

Разработаны и внедрены методики и аппаратурный комплекс для исследования и прогнозирования эксплуатационных свойств материалов МО.

Внедрение результатов исследований. Теоретические положения диссертационной работы, а также результаты экспериментальных исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 290300, что отражено в типовой программе дисциплины «Долговечность строительных материалов».

Методологические основы исследования старения и прогнозирования эксплуатационных свойств полимерных строительных материалов использованы при разработке межгосударственного стандарта ГОСТ 30 9732002 «Профили поливинилхлоридные для оконных и дверных блоков. Метод определения сопротивления климатическим воздействиям и оценки долговечности».

Методика и установка ускоренных испытаний резино-тканевых материалов» внедрены в Загорском филиале НИИРП.

Рекомендации по повышению качества и увеличению сроков службы прорезиненных тканей для крупногабаритных пневматических сооружений» внедрены на Уфимском заводе РТИ.

Методика проектирования пневмоэлементов спецназначения с высокой точностью формы» внедрена в НПО «Вектор».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись и докладывались на ежегодных конференциях КГ АСУ (Казань, 1986-2005), а также на конференциях общероссийского и международного уровня, таких как: Дальневосточная конференция по мягким оболочкам (Владивосток, 1983, 1987, 1991), Всесоюзная (Всероссийская) конференция по старению и стабилизации полимеров (Душанбе, 1989; Москва, 2001), «Эксплуатационная устойчивость материалов.П Совещание» (Звенигород. 1994), Всесоюзная конференция по механике полимерных и композиционных материалов (Рига, 1990), Международная конференция по теории оболочек и пластин (Казань, 1996); «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара, 2003); «Математическое моделирование в механике сплошных сред. Методы граничных и конечных элементов» (Санкт-Петербург, 2003); «Современные проблемы математики, механики, информатики» (Тула, 2003), «Вторая конференция по прикладной информатике» (Казимиш Долни, 1999), Международная школа-конференция «Современные методы анализа многомерных данных» (Черноголовка, 2005; Самара, 2006), «Теория и практика повышения долговечности и эффективности работы строительных конструкций с/х зданий и сооружений» (Челябинск, 1985), «Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении» (Белгород, 1989), «Современные проблемы строительного материаловедения»

Казань, 1996), «Актуальные проблемы строительного материаловедения. Третьи академические чтения» (Саранск, 1997), «37 международный семинар по моделированию и оптимизации композитов - МОК'37 (Одесса, 1998), «Полимеры в строительстве. Первые научные чтения» (Казань, 1999), «Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве на 2001-2005гг.» (Москва, 2003, 2004), Академические чтения РААСН, посвященные 75-летию со дня рождения Ю.М.Баженова (Белгород, 2005);

Достоверность результатов работы подтверждается соответствием численного моделирования процессов старения и разрушения материалов МО результатам физических экспериментов, сходимостью большого количества экспериментальных данных, полученных в лабораторных условиях и при натурных испытаниях, использованием аттестованного аппаратурного комплекса.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно сделана постановка задачи, а также разработана программа теоретических и экспериментальных исследований. Разработан и изготовлен экспериментальный аппаратурный комплекс, включающий ряд установок, а также созданы методики для их аттестации. Проведены все экспериментальные исследования, сделан анализ результатов и выявлены закономерности старения и разрушения материалов МО. Разработаны методы повышения долговечности материалов МО.

Автор признателен д.ф.-м.н., профессору Р.А. Каюмову и д.ф.-м.н. А.Л.Померанцеву за совместную работу и полезные советы.

Публикации. По теме диссертации опубликовано: 53 работы (в журналах по списку ВАК 7 статей), в том числе ГОСТ, получено 4 авторских свидетельства.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 разделов, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 352 страницах машинописного текста, включающего 29 таблиц, 157 рисунков и фотографий, список литературы из 232 наименований и 7 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ имеющегося опыта эксплуатации МО показал, что места локальных разрывов их ограждений во многих типах сооружений, находившихся определенное время в эксплуатации, не совпадают с местами наибольших растягивающих усилий. Тем не менее, на сегодняшний день проектирование и расчет МО ведется по главным растягивающим нагрузкам,

2. Для выявления механизма разрушения материалов МО разработаны методики и аппаратурный комплекс для лабораторного моделирования воздействия эксплуатационных факторов. В основе этих методик лежит принцип трансформации энергетических значений эксплуатационных факторов, ответственных за старение и разрушение материалов МО, в адекватные ускоренные лабораторные режимы испытаний. На основе этих принципов нами был разработан ГОСТ 30 973-2002 «Профили поливинилхлоридные для оконных и дверных блоков. Метод определения сопротивления климатическим воздействиям и оценки долговечности».

Предложена также методика оценки изменения эксплуатационных свойств материалов МО на период хранения оболочек, учитывающая различие констант процесса изменения показателя старения структурных составляющих композита.

3. Экспериментально выявленный механизм разрушения материалов МО подтвердил и объяснил приводимые в литературе сведения о несовпадении мест разрушения ограждений с местами наибольших растягивающих усилий. Если при термосиловом старении снижение прочности материалов МО тем интенсивнее, чем больше степень двухосности-аги уровень нагрузки при эксплуатации, то при дополнительном воздействии атмосферных факторов механизм разрушения данного типа композитов резко изменяется. При эксплуатации МО в условиях воздействия атмосферных факторов скорость старения и разрушения материалов МО зависит не столько от уровня растягивающих нагрузок (в реальном их диапазоне), сколько от напряжений в полимерной матрице композита, которые определяются в основном исходной геометрией армирующей основы и соотношением растягивающих нагрузок при эксплуатации. Разрушение материалов МО происходит в результате структурной перестройки армирующей основы материала под воздействием растягивающих нагрузок с возникновением локальных зон перенапряжений в полимерной матрице. Далее, под воздействием атмосферных факторов, в этих зонах образуются сквозные трещины, которые обнажают отдельные участки армирующих нитей, открывая доступ к ним агрессивных факторов, что, в свою очередь, ведет к интенсивному падению прочности композита в целом.

4. Особенности структуры материалов МО, которые определяют специфику напряженно-деформированного состояния и механизм их атмосферного разрушения в сооружениях, не позволяют рассчитывать длительную прочность МО, основываясь на традиционных методах теории осреднения, рассматривая материал оболочки как сплошную среду.

5. Разработана методология моделирования процессов старения и разрушения материалов МО, базирующаяся на сочетании содержательных и формальных моделей.

Для оптимизации строения и прогнозирования долговечности МО необходима информация о распределении и кинетике изменения напряженно-деформированного состояния, деструкции и поврежденности в структурных составляющих композита. Для получения этих данных был выбран подход с позиций структурной механики и применены жестко детерминированные модели с использованием методов МКЭ и МКР для представительной зоны композита.

Для моделирования процессов, вызывающих изменение эксплуатационных свойств матрицы композита, которые определяются такой сложной гетерогенной системой как состав полимерного материала и условиями эксплуатации, предложены современные методы многомерного анализа данных.

6. Разработанные математические модели процессов старения и разрушения материалов МО учитывают вязкоупругие свойства и ползучесть структурных составляющих композита, деструкцию и накопление в них микроповреждений, интенсивность воздействия эксплуатационных факторов и атмосферостойкость самого материала. При этом для учета изменения физико-механических характеристик структурных составляющих композита в процессе его старения применялся метод идентификации путем минимизации невязки между расчетными (полученными по численным экспериментам) и экспериментальными данными.

7. На основе проекционных математических методов разработана многомерная модель процессов, вызывающих изменение свойств материалов МО, позволяющая выделить в больших массивах данных физико-механических параметров композита скрытые (латентные) переменные и анализировать связи, существующие в исследуемой системе. Разработанная модель позволяет прогнозировать изменение физико-механических свойств композита. Отличительной чертой разработанной многомерной модели является то, что по известным физическим свойствам (цвет, блеск, оптическая плотность, краевой угол смачивания) можно прогнозировать механические свойств композита (прочность, модуль упругости и деформационные характеристики) неразрушающим методом.

8. Разработан компьютерный инструментарий - структурно-имитационная модель материалов МО, позволяющая рассчитывать и визуализировать кинетические процессы, происходящие в структурных составляющих композита в период эксплуатации: распределение напряженно-деформированного состояния, поврежденность и деструкцию. Модель позволяет рассчитывать долговечность материалов МО при варьируемых геометрических и физико-механических параметрах структурных составляющих композита.

9. Численные эксперименты позволили выявить два направления для повышения долговечности материалов МО. Первое - за счет варьирования геометрических параметров, достигая минимальных перемещений в армирующей основе, что снимет локальные зоны перенапряжений в матрице композита, обеспечивая повышенную долговечность МО. Второе - за счет регулирования реологических свойств матрицы композита создавать демпфирующие зоны между поверхностными слоями материала и армирующей основой, сохраняя высокую фазу плетения в последней. Такие материалы перспективно использовать при формообразовании и эксплуатации МО с развитой геометрией.

1. Алексеев С.А. Основы общей теории мягких оболочек / С.А. Алексеев // Расчет пространственных конструкций. - М.: Стройиздат, 1967, вып. X1.- С.31-52.

2. Алексеев С.А. Одноосные мягкие оболочки / С.А. Алексеев // Изв. АН. СССР, МТТ 1971, №6 С. 89-94.

3. Алексеев С.А. Условия существования двухосного напряженного состояния мягких оболочек / С.А. Алексеев // Изв. АНСССР. Мех., 1965.№5-С. 81-84.

4. Берд У. Пневматические конструкции в США /У. Берд// Пневматические строительные конструкции, М.: Стройиздат, 1983. -439с.

5. Блинов Ю.И. Вопросы теории развития гибких мобильных сооружений / Ю.И. Блинов // Пленки, ткани и сетки в гражданских и промышленных сооружениях. Казань, 1971, С. 12-20.

6. Блинов Ю.И. Тентовые конструкции / Ю.И. Блинов. М.: Знание, 1985.-48 с.

7. Бубнер Э. Материалы и конструктивные формы пневматических сооружений и их применение в ФРГ// Пневматические строительные конструкции, М.: Стройиздат, 1983. 439с.

8. Вознесенский С.Б. Пространственные конструкции из ткане-пленочных материалов / С.Б. Вознесенский // Промышленное строительство. 1977, № 8.

9. Вознесенский С.Б. К надежности системы воздухоопорного сооружения / С.Б. Вознесенский // Сообщение ДВВИММУ по судовым мягким оболочкам. Владивосток, 1977, вып. 35.

10. Ю.Гениев Г.А. К вопросу расчета пневмоконструкций их мягких материалов / Г.А. Гениев // Исследования по расчету оболочекстержневых и массивных конструкций,- М.: Госстройиздат,1963, С. 14-24.

11. Гогешвили А.А. Геометрическая структура ткани и ее влияние на прочность и деформативность / А.А. Гогешвили // Сообщение ДВВИМУ вып.25. Владивосток, 1973. - С. 52-59.

12. Гогешвили А.А. Разработка и исследование пневматических напряженных цилиндрических сводов воздухоопорного типа: автореферат кандид. дисс. / А.А. Гогешвили. М.:ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 1972. - 22с.

13. Гордеев В.Н. О поведении тканевых оболочек под нагрузкой / В.Н. Гордеев // Теория оболочек и пластин, Ереван: Изд-во АН. Арм. СССР, 1964. С.391-399.

14. Губенко А.Б. Строительные конструкции с применением пластмасс /

15. A.Б. Губенко. М.: Стройиздат, 1970. - 326с.

16. Губенко А.Б. Пневматические строительные конструкции / А.Б. Губенко. М.: Стройиздат, 1963. - 176с.

17. Гулин Б.В. К динамике мягких анизотропных оболочек / Б.В. Гулин,

18. B.В. Ридель // Нелинейные проблемы аэрогидроупругости: тр. семинара, Каз. Физ.-тех. ин-т, КФАН СССР, 1979, Вып XI.- С.24-42.

19. Гулин Б.В. Пространственные задачи динамики мягких оболочек / Б.В. Гулин, В.В Ридель // Статика и динамика оболочек: тр. семинара, Каз. Физ.-тех. ин-т. КФАН СССР.1979. Вып XII. С.202-214.

20. Емельянов Н.В. Механические испытания мягких материалов /Н.В.Емельянов. Владивосток: Изд-во ДВВИМУ, 1978.- 133с.

21. Ермолов В.В. Пневматические конструкции воздухоопорного типа / В.В. Ермолов. М.: Стройиздат, 1973. - 287с.

22. Ермолов В.В. Воздухоопорные здания и сооружения / В.В. Ермолов. М.: Стройиздат, 1980. - 304с.

23. Пневматические строительные конструкции/В.В. Ермолов и др.; отв.ред. В.В. Ермолов. М.: Стройиздат, 1983. - 439с.

24. Ишии К. Проектирование и расчет пневматических сооружений / К. Ишии // Пневматические строительные конструкции. М.: Стройиздат, 1983.-С. 273-299.

25. Кадонцова Н.В. Длительная прочность тканей и прорезиненных материалов/ Н.В. Кадонцова, В.П. Шпаков // Производство шин, РТИ и АТИ, ЦНИИТЭ-Нефтехим, 1976, №1.-С. 11-14.

26. Куприянов В.Н. Пленочные сельскохозяйственные сооружения / В.Н. Куприянов. Казань: тат. кн. изд.-во, 1981. - 112с.

27. Куприянов В.Н. Долговечность тентовых материалов: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / В.Н. Куприянов. Казань, 1986. - 460с.

28. Круммхойр В. Свойства тканей с покрытием из ПВХ, применяемых в пневматических сооружениях// В. Круммхойр // Пневматические строительные конструкции, М.: Стройиздат, 1983. 439с.

29. Магула В.Э. Судовые эластичные конструкции/ В.Э. Магула. Л.: «Судостроение», 1978. - 263с.

30. Отто Ф. Тентовые и вантовые строительные конструкции:перевод с немецкого. / Ф. Отто, К. Шлейр. М.: Стройиздат, 1970,-173 с.

31. Отто Ф, Тростель Р. Пневматические строительные конструкции: перев. с немецкого. / Ф. Отто, Р. Тростель. М.: Стройиздат, 1967, -319с.

32. Петровнин М.И. Экспериментальное исследование воздухонепроницаемых тканей и некоторых пневматических конструкций: автореферат кандид. дис. / М.И. Петровнин. -М.:ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 1965. -20 с.

33. Ридель В.В. Динамика мягких оболочек /В.В. Ридель, Б.В. Гулин. -М.: Наука, 1990.-205с.

34. Рюле X. Пространственные конструкции: перевод с немец. / Х.Рюле. М.: Стройиздат, 1974, т.П -230 с.

35. Удлер E.M. Сооружения с подвесными тентовыми ограждениями: автореф. канд. дис. / Е.М. Удлер. М.: МИСИ им. В.В. Куйбышева, 1973.-17 с.

36. Усюкин В.И. Техническая теория мягких оболочек: дисс. на соиск. уч. степ, д.т.н. / В.И. Усюкин. М.,1971.

37. Усюкин В.И. Техническая теория мягких оболочек и ее применение для расчета пневматических сооружений / В.И Усюкин// Пневматические строительные конструкции, М.: Стройиздат,1983. -439с.

38. Шагидуллин P.P. Проблемы математического моделирования мягких оболочек/ P.P. Шагидуллин. Казань: Издательство КМО, 2001. -234с.

39. Шпаков В.П. Исследование соединений пневматических конструкций: Автореф канд. дис. / В.П. Шпаков. М.: ЦНИИСК им.

40. B.А. Кучеренко, 1977. -22с.

41. Мартынова А.А. Строение и проектирование тканей/А.А.Мартынова, Г.Л.Слостина, Н.А.Власова. М.: РИО МГТА, 1999. - 434 с.

42. Носов М.П. Влияние крутки на композиционное упрочнение комплексных питей из жесткоцепных полимеров / М.П.Носов, М.Н.Вагин, А.М.Смирнова // Химические волокна. 1992. - №3.1. C.22-24.

43. Лугерт Е.В. Определение локального коэффициента использования прочности элементарных нитей в комплексе (пучке) / Е.В.Легурт, М.М.Иванов, К.Е.Перепелкин / Химические волокна. 19992. - №5. -С.43-46.

44. Карташов Э.М. Структурно-статическая кинетика разрушения / Э.М.Карташов, Б.Цой, В.В.Шевелев. М.: Химия, 2002. - 736 с.

45. Цой Б. Физико-механические свойства и структура твердых тел / Б.Цой, Д.Шарматов, С.Н.Каримов // Прочность и разрушение твердыхтел: сб.научн. трудов/ТГУ им. В.И.Ленина. Душанбе, 1979, Вып.4. -с. 36-50.

46. Берд У. Стеклоткань, покрытая тефлоном уникальный новый материал для тканевых сооружений / У.Берд// Пневматические строительные конструкции, М.: Стройиздат, 1983. -439 с.44.Энциклопедия полимеров.

47. Технические свойства полимерных материалов: учеб. Пособие/ В.К.Крыжановский и др.. Спб.: Из-во "Профессия", 2003. - 203 с.

48. Борн М. Теория твердого тела / М.Борн, М.Геннерт-Мейер. -М.: Инздатинлит, 1938. 364 с.

49. Воюцкий С.С. Аутогезия и адгезия высокополимеров / С.С.Воюцкий. М.: Ростехиздат, 1960. - 244 с.

50. Берлин А.А. Основы адгезии полимеров. 2-ое изд. / А.А.Берлин, В.Е.Басин. М.: Химия. - 1974. - 391 с.

51. Бикерман Я.О. Усп. Химии / Я.О.Бикерман. 1972. т.41. - с. 14311464.

52. Москвитин Н.И. Физико-химические основы процессов склеивания и прилипания / Н.И.Москвитин. 1974. - 191 с.

53. Киплок Э. Адгезия и адгезивы / Э.Киплок // Наука и технология: Пер. с анг. М.: Мир, 1991.-484 с.

54. Механизм процессов пленкообразования из полимерных растворов и дисперсий / под ред. П.И.Зубова. М.: Наука, 1996. - 192 с.

55. Дерягин Б.В. Адгезия / Б.В.Дерягин, Н.А.Кротова. -М.: Изд-во АН СССР, 1949.-244 с.

56. Горбаткина Ю.А. Адгезионная прочность в системах полимер-волокна / Ю.А.Горбаткина. М.: Химия, 1987.- 192 с.

57. Гаас Р. Растяжение материи и деформации оболочки воздушных кораблей / Р.Гаас, А.Дитциус. JL: Изд-во ин-та ГВФ, 1931. - 130 с.

58. Гаврилова A.M. Текстильные материалы в самолетостроении / А.М.Гаврилова, А.С.Константинова. Оборониз, 1940. - 211 с.

59. Testa B.R. Bilinear Model for Coated Sduare Fabries / B.R.Testa // Jonal of the Engine ering Mechanics Dioision, ASCE, vol. 104, № EM5 October, 1978. - 1027-1042 p.p.

60. Kawobata S. The Finit Deformation Theory of plain-Weave Cloth / S.Kawobata, M.Niwa, H.Kawai // Jornal of the Textill Institute, vol.54. 1963,-323-347 p.p.

61. Агамиров B.JI. Свободное аэростаты. Конструкция, материалы и проектирование / В.Л.Агамиров, А.Н.Глухарев, Р.В.Бятышев. М.: Изд-во ВВИА им. Проф. Н.Е.Жуковского, 1962. - 240 с.

62. Бартенев Г.М. Конструкционная прочность резинотканевых материалов / Г.М.Бартенев, И.Л.Пушкина, А.В.Данилов // Производство шин, РТИ и АТИ. 1981. - №6. - с. 17-20.

63. Бартенев Г.М. Исследование механики разрушения полимеров на модельном резинотканевом материале с надрезом / Г.М.Бартенев, А.В.Данилов // Физико-химическая механика материалов. 1983. -Т.19. - №1. -С.69-74.

64. Данилов А.В. Исследование напряженно-деформированного состояния мягкой полусферической оболочки / А.В.Данилов, А.И.Чурляев, Г.М.Бартенев // Строительная механика и расчет сооружений. 1985. - №4. - С. 18-20.

65. Данилов А.В. Прочность и долговечность резинотканевых материалов на капроновой основе при их одноосном и двухосном растяжении / А.В.Данилов, Г.М.Бартенев // Каучук и резина. 1986. -№11.-с.21-25.

66. Шелихов Н.С. Эксплуатационная долговечность материалов мягких строительных ограждений и ускоренный метод ее оценки: дис. канд.техн. наук / Н.С.Шелихов; МИСИ. -М., 1980. 175 с.

67. Камалова З.А. Разработка методов прогнозирования и способов повышения долговечности пленочно-тканевых материалов: дис. . канд.техн. наук / З.А.Камалова; ЗИСИ. М., 1985. - 198 с.

68. Сулейманов A.M. Влияние эксплуатационных факторов на старение пленочно-тканевых материалов для мягких ограждений: дис. . канд.техн.наук / А.М.Сулейманов; МИСИ. М., 1985. - 153 с.

69. Шелихов Н.С. Стенд для испытаний пленочных и тканевых материалов при циклическом растяжении / Н.С.Шелихов, В.Н.Куприянов, Г.А.Саурова // Заводская лаборатория. -1976. №12. -с.1516-1517.

70. Neffert В. Mechanische Eigenscaften PVC-beschichteter Polyestergewabe. Diss., RWTM Auchen, F.R.Germany. 1978.

71. Krummheuer W. Das mechanishe Verhalten von PVC beschichtenten Polyestergeweben sowie deren Nahtverbindungen unter konstanter und intermittierender Last.l. Intern. Symp "Welt - gespannte Leichte Flachentragwerke", Stuttdart, F.R.Germany, 1976, vol.2.

72. Blumberd H., Krummhener W. Das Verhalten von PVC Beschichteten Polyestergeweben bei intermittierender Belasting. Kunst - stoffe. 67 (1977) 772.

73. Азаров В.А. Изучение атмосферного старения тентовых материалов на синтетических тканях с двух сторонним ПВХ-покрытием / В.А.Азаров, М.А.Мягкова, В.Ф.Юдин // Технология автомобилестроения. 1978. - №3. - С. 20-26.

74. Регель В.Р. Кинетическая природа прочности твердых тел / В.Р.Регель, А.И.Слуцкер, Э.К.Томашевский. М.: Наука, 1974. - 650 с.

75. Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974. 640 с.

76. Черепанов Г. П., Ершов JI. В. Механика разрушения. М.: Машиностроение, 1977. 224 с.

77. Либовиц Г. Разрушение. М.: Мир, 1973. Т. 1. 61 с.

78. Мусхелишвили Н. И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1966. 708 с.

79. Седов Л. И. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1970. Т. 1. 492 с.

80. Екобори Т. Научные основы прочности и разрушения материалов. Киев: Наукова думка, 1978. 320 с.

81. Нарисава И. Прочность полимерных материалов. М.: Химия, 1987. 400 с

82. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов. М.: Мир, 1970.410 с.

83. Панасюк В. В., Саврук М. П., Дацишин А. П. Распределение напряжений около трещин в пластинках и оболочках. Киев: Наукова думка, 1978. 443 с.

84. Панасюк В. В., Андрейков А. Е., Партон В. 3. Основы механики разрушения материалов. Механика разрушения. Т. 1. Киев: Наукова думка, 1988.488 с.

85. Саврук М. П. Коэффициенты интенсивности напряжений в телах с трещинами. Механика разрушения. Т. 2. Киев: Наукова думка, 1988. 620 с.

86. Ковчик С. Е., Морозов Е. М. Характеристики кратковременнойтрещино-стойкости материалов и методы их определения. Механика разрушения. Т. 3. Киев: Наукова думка,. 1988. 436 с.

87. Партон В. 3., Морозов Е. М. Механика упругопластического разрушения. М.: Наука, 1974. 416 с.

88. Работное Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1988.712 с.

89. Малмейстер А. К., Тамуж В. П., Тетере Г. А. Сопротивление полимерных и композитных материалов. Рига: Зинатне, 1980. 571 с.

90. Дроздовский Б. А„ Фридман Я. Б. Влияние трещин на механические свойства конструкционных сталей. М.: Металлургия, 1960. 320 с.

91. Карташов Э. Л/.//Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. Химия и технология высокомолекулярных соединений. 1991. Т. 27. С. 3-111.

92. Griffith А.А. Phil. Trans. Roy. Soc. 221 A. 163 (1921)

93. Журков С.И., Нарзуллаев Б.Н.//Ж. техн. физики. 1953. Т. 23, № 10. С. 1677-1689.

94. Журков С.И.//Вестн. АН СССР. 1957. № 11. С. 78-82.

95. Журков С.Я.//Изв. АН СССР. Сер. Неорганические материалы. 1967. Т. 3. № 10. С. 1767-1776.

96. Журков С.Я.//Вестн. АН СССР. 1968. № 3. С. 46, 54.

97. Регель В.Р. Тепловое движение и механические свойства твердых тел. Автореф. дис. докт. физ.-мат. наук. Ленинград, 1964. 34 с.

98. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Ленинград: Изд-во АН СССР, 1945.424 с.

99. Бартенев Г.М. Прочность и разрушение высокоэластичных материалов / Г.М.Бартенев, Ю.С.Зуев. Л.: Химия, 1964. - 387 с.

100. Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров / Г.М.Бартенев. -М.: Химия, 1984.-280 с.

101. Бартенев Г.М. Физика полимеров / Г.М.Бартенев, С.Я.Френкель. -Л.:Химия. 1990.-432 с.

102. Busse W.F., Lessig E.T.//J. Appl. Phys. 1942. V. 13. N 11 P. 715-724.

103. Howard R. H. // Ibit. 1943. V. 38. N 9. P.394-433.

104. Tobolsky A., EyringH.//J. Chem. Phys. 1943. V. 11. N l.P.125-134.

105. Orowan E.//Nature. 1944. V.154. N3906. P. 125-134.

106. Murgatroyed J. // Ibit. P.51-56

107. Александров А.П. Тр. 1-й и 2-й конференций по высокомолекулярным соединениям. М.: Изд-во АН СССР, 1945. С. 49.

108. Taylor N.//J. Appl. Phys. 1947. V. 18. P. 943-951.1 lO.Gibbs P., Cutler B.//J. Amer.Ceram. Soc. 1951.V.34.N.7. P.200.

109. РегельВ.Р.//Ж. техн. физики. 1951. Т. 21, № 3. С. 287-303.

110. Гуль В.Е., Сиднева Н.Я., Догадкин Д.ЛЖоллоид. ж. 1951. Т. 13. №6. С. 422-431.

111. Stuart A., Anderson L.//J. Amer.Ceram. Soc. 1953.V.36.N.12. Р.416.

112. Coleman B.D.//J. Pol. Sci. 1956. V. 20. N 96. P.447-455.

113. Bueche ¥.// J. Appl. Phys. 1957. V. 28. N 7. P. 784-787.

114. Губанов А.И., Чевычелов Л.Д//Физика тв. тела. 1962. Т. 4. № 4. С. 928933.

115. Салганик Р.Л. Исследование кинетики разрушения и развития трещин в полимерных материалах. Автореф. дис. докт. физ.-мат наук. Москва, 1971.30 с.

116. Цой Б. Прочность и разрушение полимерных пленок и волокон / Б.Цой, Э.М.Карташов, В.В.Шевелев. -М.: Химия, 1999. 496 с.

117. Цой Б., Карташов Э.М., Шевелев В.В., Валишин А.А. Разрушение тонких полимерных пленок и волокон. М.: Химия, 1997. 344 с.

118. Бартенев Г. М., Сандитов Д. С. Релаксационные процессы в стеклообразных системах. Новосибирск: Наука (Сибирское отделение), 1986. 239 с.

119. Бартенев Г. М., Бартенева А. Г. Релаксационные свойства полимеров М.: Химия, 1992. 383 с.

120. Шевелев В. В., Карташов Э. Л/.//Высокомол. соед. 1993. Т. 35(A). № 4. С. 443-449.

121. Шевелев В. В., Карташов Э. Л/.//ДАН. 1994. Т. 338. № 6. С. 748-751.

122. Шевелев В. В., Карташов Э. Л/.//Высокомол. соед. 1997. Т. 39(Б). № 2. С 371—381

123. Бобьев Т.Б. Влияние ультрафиолетового облучения на кинетику разрушения и деформирования полимероов: автореф. дис. .канд. ф.-м. Наук / Т.Б.Бобьев; ТГУ. Душанбе, 1970. - 24 с.

124. Холов М.Ш. Кинетика окислительной деструкции эластомеров в условиях фотомеханического воздействия: автореф. дис. .канд.ф.-м.наук/ М.Ш.Холов; ТГУ. -Душанбе, 1996. -17 с.

125. Баймуратов Э. Влияние механического напряжения на термо-, фото- и радиационно-окислительную деструкцию волокнообразующих полимеров и пути их стабилизации: автореф. дис. . канд.техн.наук. / Э.Баймуратов; ТПИ. -Ташкент, 1986. 18 с.

126. Малаев В.В. Роль релаксационных процессов в радиационной ползучести полимеров: автореф. дис. . канд.техн.наук / В.В.Малаев; ФНИФХИ. М.: 1997. - 24 с.

127. Павлов Н.Н. Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях / Н.Н. Павлов. -М.:Химия, 1982. 223 с.

128. Кауш Г. Разрушение полимеров/ Г.Кауш. М.:Мир: 1981. - 440 с.

129. Уржумцев Ю.С. Прочностика деформативности полимерных материалов / Ю.С.Уржумцев, Р.Д.Максимов. Рига: Зинатне. 1975. -416с.

130. Thinius К. Staien zur Alterung der Plaste. 24. Bewitterungseffekte an PVS-weiche Folien. H. Bilding lokalisierter Abbauzentren auf PVC-weich wahrend der naturlichen Bewitterung // Plaste und Kautschuk. 1969 -Bdl6, N 10.-S. 744-747.

131. ИЗ.Маслов В.В. Влагостойкость электрической изоляции/ В.В. Маслов. -М.: Энергия. 1973.-208с.

132. Михайлов М.М. Влагопроницаемость органических диэлектриков/ М.М. Михайлов. -М.: Госэнергоиздат,. 1960. 162 с.

133. Андриксон Г.А. Прогнозирование ползучести полимерных материалов при случайных процессах изменения нагрузок и температурно-влажностных условий окружающей среды / Г.А.Андриксон, З.В.Калирозе, У.С.Уржумцев // Механика полимеров. 1976. -№4.-с.616-621.

134. Максимов Р.Д. Влияние температуры и влажности на ползучесть полимерных материалов / Р.Д.Максимов, Е.А.Соколов, В.П.Мочалов // Механика полимеров. 1975. -№3. -С.393-399; №6. - с.976-982.

135. Порчхидзе А.Д. Ползучесть полиэтилентерефталата в водных средах /А.Д.Порчхидзе, Т.Е.Рудакова, Ю.В.Моисеева, В.В.Казанцева // Высокомолекулярные соединения. 1980. - сер. Б. -Т.22, -№10. -с.873-885.

136. Филатов И.С. Климатическая устойчивость полимерных материалов/И.С. Филатов. М.: Наука, 1983. - 214с.

137. Ренби Б. Фото деструкция, фотоокисление, фотостабилизация полимеров / Б.Ренби, Я. Рабек. М.: Мир, 1978. - 676 с.

138. Reinish R.F. A kinetik study of the photodegradation of PVC films in vacnum / R.F.Reinish, H.R.Gloria, D.E.Wilson // Amer.Chem.Soc.Polymerr Preprints. -1966. vol.7, -p.372-283.

139. Бочкарев P.H. Старение материалов на основе поливинилхлорида в условиях холодного климата / Р.Н.Бочкарев, И.С.Филатов. -Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние. 1990. 118 с.

140. Стрелкова Л.Д. Фотохимическое старение жесткого ПВХ/Л.Д.Стрелкова, Г.Т.Федосеева, К.С.Минскер // Пластические массы. 1976. -№7. -С.72-73.

141. Минскер К.С. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида / К.С.Минскер, Г.Т.Федосеева. -М.: Химия. 1979. 272 с.

142. Стрелкова Л.Д. Фотоокислительное и климатическое старение ПВХ-материалов / Л.Д.Стрелкова, Г.Т.Федосеева: Обзорная информация. -М.:НИИГЭХИМ, 1985. 37 с.

143. Филатов И.С. Некоторые проблемы оценки и прогнозирования климатической устойчивости полимерных материалов /И.С.Филатов, Р.Н.Бочкарев // Методы оценки климатической устойчивости полимерных материалов. Якутск.: ЯФ СО АН СССР, 1986. - с. 11-20.

144. Минскер К.С. Старение и стабилизация полимеров на основе винилхлорида / К.С.Минскер, С.В.Колесов, Г.Е.Заиков. М.: Наука. 1982.-272 с.

145. Старцев О.В. Старение полимерных авиационных материалов в теплом влажном климате: дис. .д-ра техн.наук / О.В.Старцев; ВНИИАМ.-М.: 1990.-80 с.

146. Шляпинтох В.Я. Фотохимические превращения и стабилизация полимеров/В .Я. Шляпинтох. М.: Химия, 1979. - 344с.

147. Кричевский Г.Е. Фотохимические превращения красителей и светостабилизация окрашенных материалов/Г.Е.Кричевский. М.: Химия, 1986. - 248с.

148. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем Искусство и наука / р. Шеннон - М.: Мир, 1978. - 302с

149. Овчинский А.С. Процессы разрушения композиционных материалов: имитация микро- и макромеханизмов на ЭВМ / А.С. Овчинский.-М.: Наука, 1988. -278с.

150. Esbensen К.Н. Multivariate Data Analysis In Practice 4-th Ed., САМО, (2000), 598p

151. M.A. Шараф, Д.Л. Иллмэн, Б.Р. Ковальски. Хемометрика, Пер. с англ. М. Мир: 1987 М. Sharaf, D. Illman, В. Kowalski. Chemometrics. NY: Wiley. 1986.

152. S. Wold, K. Esbensen, P. Geladi. Chemom. Intell. Lab. Syst., 2, 37 (1987).

153. S. Wold. Chemom. Intell. Lab. Syst., 30, 109 (1995).

154. D.L. Massart. Chemometrics: a textbook, Elsevier, NY, 1988

155. D.L. Massart, B.G. Vandeginste, L.M.C. Buydens, S. De Jong, P.J. Lewi, J. Smeyers-Verbeke. Handbook of Chemometrics and Qualimetrics Part A, Elsevier, Amsterdam, 1997

156. Pirson K. On lines and planes of closest fit to systems of points in space. Phil.Mag. (6), 2, 559-572,1901

157. Хемометрика в России. Доступно на http://www.chemometrics.ru/

158. К. Эсбенсен. Анализ многомерных данных, сокр. пер. с англ. под ред. О.Родионовой, Из-во ИПХФ РАН, 2005 К.Н. Esbensen. Multivariate Data Analysis In Practice 4-th Ed., САМО, 2000.1610.E. Родионова, АЛ. Померанцев. Кинетика и катализ, 45, 485 (2004)

159. В.И. Дворкин. Метрология и обеспечение качества количественного химического анализа, М. Химия, 2001.

160. Б.М. Марьянов. Избранные главы хемометрики, Томск: Из-во Том. ун-та, 2004

161. Белинский В.А. Ультрафиолетовая радиация Солнца и неба /В.А.Белинский. М.: МГУ.- 1968. - 228с.

162. Галкин Н.Ф. Лучистая энергия и её гигиеническое значение /Н.Ф.Галкин. Л.: Медицина.-1969. - 182с.

163. Дмитриева А.А. Климат Москвы /А.А.Дмитриева. -Л.:Гидрометиоиздат. -1969. 323с.

164. Руководство по строительной климатологии. М.: Стройиздат

165. Строительная климатология /НИИ Строительной физики. -М.:Стройиздат.-1990. 86с.

166. Гойхман Б.Д. Использование данных распределения температуры воздуха при сохраняемости изделий /Б.Д.Гойхман, Б.И.Костинская, Т.П.Смехунова, О.Ф.Савелова //Труда ВНИИ гидрометеорологической информации. Мировой центр данных. -1979. №63. - С. 111-117.

167. Гойхман Б.Д. Об эквивалентной температуре неизотермических процессов /Б.Д.Гойхман, Т.П.Смехунова //Физико-химическая механика материалов. 1977. - №1. - С.26-28.

168. Куприянов В.Н. Расчёт эквивалентной температуры материалов, облучаемых солнцем /В.Н.Куприянов. //Пластические массы. 1986. -№8.

169. ГОСТ 9.707-81 ЕС ЗКС. Материалы полимерные. Методы ускоренных испытаний на климатическое старение.

170. ГОСТ 17170-71. Пластмассы. Методы на старение под воздействием естественных климатических факторов

171. ГОСТ 30973-2002. Профили поливинилхлоридные для оконных и дверных блоков. Метод определения сопротивления климатическим воздействиям и оценки долговечности.

172. Сулейманов A.M. Установка ускоренного старения пленочно— тканевых материалов /A.M. Сулейманов, В.Н.Куприянов, Р.АХузиахметов //Информационный листок. -№63-82/Татарский межотраслевой территориальный ЦНТИП. -1982.

173. Сулейманов A.M. Устройство для испытания тканепленочных материалов в двухосном напряженном состоянии /А.М.Сулейманов,

174. В.Н.Куприянов, Н.С. Шелихов, Н.В.КуприяноваУ/Информационный листок. -№210-82/ Татарский межотраслевой территориальный ЦНТИП. -1982.

175. Сулейманов A.M. Стенды и методы для оценки долговечности тканепленочных материалов/ В.Н.Куприянов, Н.С.Шелихов, ,З.А.Камалова, А.М.Сулейманов//Седьмая Дальневосточная конферен-ция по мягким оболочкам. Владивосток: ДВВИМУД983. -С.60-62.

176. А.С. №1070448. Устройство для испытания материалов на двухосное растяжение / Борисов В.Н. Куприянов В.Н. Шелихов Н.С. Сулейманов A.M., 1983.

177. А.С. № 1728761. Способ измерения влажности/А.М.Сулейманов, В.Н.Куприянов, С.П.Шептицкий; Опубл. 22.12.91.

178. Сулейманов A.M. Установка для моделирования воздействия эксплуатационных факторов на материалы мягких оболочек/А.М.Сулейманов// Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -М.: 2005. -Том 71. -№ 12, -С. 44-46.

179. ГОСТ 23750. Аппараты искусственной погоды на ксеноновых излучателях. Общие технические требования.

180. Каталог фирмы "Atlas Electric Devias Со", США.

181. Карпухин О.Н. Определение срока службы полимерного материала как физико-химическая проблема/ О.Н. Карпухин// Успехи химии. -М.: Том 39. - Выпуск 8, - С. 1523-1555.

182. ГОСТ 9.707-81 ЕС ЗКС. Материалы полимерные. Методы ускоренных испытаний на климатическое старение.

183. ГОСТ 17170-71. Пластмассы. Методы на старение под воздействием естественных климатических факторов.

184. ГОСТ 160-10.70. Ткани технические прорезиненные. Методы определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве.

185. ГОСТ 173-17-17 ГОСТ 173-18-71. Кожа искусственная мягкая. Методы испытаний.

186. Уржумцев Ю.С. Прогнозирование длительного сопротивления полимерных материалов. -М.: Наука, 1982 222 с.

187. Сулейманов A.M. Работа, старение и разрушение материалов ограждений мягких оболочек/А.М.Сулейманов// Строительные материалы. -М.: -2005. -№11, С.62-65.

188. Сулейманов A.M. Старение пленочно-тканевых материалов для мягких ограждений/ А.М.Сулейманов, В.Н.Куприянов//Восьмая Дальневосточная конференция по мягким оболочкам. -Владивосток: ДВВИМУ, 1987. -С.174-176.

189. Качанов JI.M. Основы механики разрушения / Л.М. Качанов. М.: Наука, 1974.-312с.

190. Работнов Ю.Н. Элементы наследственной механики твердых тел / Ю.Н. Работнов. М.: Наука, 1977, 744с.

191. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести: учебник для студентов вузов / Н.Н. Малинин. М.: "Машиностроение", 1975. -400с.

192. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций / Ю.Н. Работнов. М: Наука, 1965. - 752с.

193. Каюмов Р. А. Моделирование поведения пленочно-тканевого материала при воздействии эксплуатационных факторов/ Р.А.Каюмов, А.М.Сулейманов, И.З.Мухамедова// Механика композиционных материалов и конструкций. -2005. -Т.П. -№4. -С.515-530.

194. Алфутов Н.А., Зиновьев П.А., Таирова Л.П. Идентификация упругих характеристик однонаправленных материалов по результатам испытаний многослойных композитов// Расчеты на прочность. М.: Машиностроение, 1989. Вып. 30. С. 16-31.

195. Суворова Ю.В., Добрынина B.C., Статников И.Н., Барт Ю.Я. Определение свойств композита в конструкции методом параметрической идентификации //Механика композитных материалов. 1989. №1. С. 150-157.

196. Каюмов Р.А. Пластическое течение волокнистых материалов и разрушение конструкций из них // Механика композитных материалов. 1993. Т.29. №1. С. 77-83.

197. Матвеенко В.П., Юрлова Н.А. Идентификация эффективных упругопостоянных композитных оболочек на основе статических и динамических экспериментов // Изв. РАН. МТТ. 1998. №З.С.12-20.

198. МягковА.С. Расчет НДС пленочного покрытия тентовых материалов/ А.С.Мягков, В.В.Ридель, А.М.Сулейманов, И.Г.Шайдуков// Труды Девятой Дальневосточной конференции по мягким оболочкам. -Владивосток: ВВИМУД991. -С.45-48.

199. Сулейманов A.M. К проблеме проектирования пленочно-тканевых материалов с заданными эксплуатационными свойствами/ А.М.Сулейманов, В.В.Ридель //Эксплуатационная устойчивость материалов. II Совещание. -Звенигород. 1994. -С.52.

200. Ридель В.В. Исследование влияния геометрических параметров структуры пленочно-тканевого материала на его НДС/ В.В.Ридель, А.М.Сулейманов, // Труды XVII межд. конф. по теории оболочек и пластин. -Казань:КГУ.199б. -С.93-97.

201. Сулейманов A.M. Структурно-имитационная модель напряженно -деформированного состояния пленочно-тканевых материалов на ЭВМ/ А.М.Сулейманов, А.А.Абдюшев// "Современные проблемы строительного материаловедения": . Казань: КГАСА, 1996. -С.56-57.

202. Сулейманов A.M. Модель для оптимизации структуры пленочно-тканевых материалов/А.М.Сулейманов, В.Н.Куприянов// Вестник отделения строительных наук РААСН. Вып.2. -М. 1999. -С.219-223.

203. Sulejmanov A.M. CAD w projektowaniu kompozitow/ Sulejmanov A.M.// Informatyka Stosowana. II Konferencja informatyk zakladowy. Kazimierz Dolny. 1999. -str. 109-110.

204. Кузьминский А.С. Физико-химические основы получения, переработки и применения эластомеров/ А.С. Кузьминский, С.М. Кавун, В.П. Кирпичев. М.: Химия, 1976. - 368с.

205. Мак-Кельви Д.М. Переработка полимеров/ Д.М. Мак-Кельви. М.: Химия, 1965.-442с.

206. Берихард Э. Переработка термопластичных материалов/Э. Берихард. М.: Химия, 1965. - 747с.il