ЗАДАЧА ИДЕНТИФИКАЦИИ В ОПРЕДЕЛЕНИИ ЖЕСТКОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТКАНЕЙ, ОБРАБОТАННЫХ ПОТОКОМ
ПЛАЗМЫ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ЕМКОСТНОГО (ВЧЕ)
РАЗРЯДА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ
1, 1, 2, 2
1Казанский государственный архитектурно-строительный университет,
2Казанский государственный технологический университет, Казань, Россия
Придание материалам из хлопка и льна улучшенных механических и технологических свойств, определяющих их способность к формообразованию, осуществляется путем их модификации. В настоящее время в связи с ограниченными возможностями традиционных методов модификации (механических, химических, термических, и электрохимических) в текстильной промышленности все чаще используются электрофизические. Одним из эффективных способов модицификации натуральных и синтетических материалов является использование плазменных технологий – обработка тканей потоком плазмы высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления (холодная плазма).
Установлено, что воздействие малыми дозами холодной плазмы на волокнистые материалы приводит к улучшению их деформативных свойств. Большие же дозы этих полей приводят к обратному эффекту – к деструкции материала и понижению его прочности, особенно при наличии напряженного состояния. С помощью плазменных технологий возможно получение требуемых технологических, эксплуатационных и гигиенических свойств текстильных материалов, а также целенаправленное улучшение механических, физических и физико-химических свойств тканей, что представляет научный интерес и имеет большое практическое значение.
В настоящей работе разработан метод идентификации механических характеристик при обработке экспериментальных данных. На основе этого метода определены нелинейные жесткостные характеристики необработанных и обработанных потоком холодной плазмы образцов тканей для различных типов материалов. Выявлено влияние этой обработки на механические характеристики тканей.
Для нелинейного случая в осях ортотропии примем упругий потенциал в виде
.
Через упругий потенциал 
погонные усилия можно записать соотношением
.
Задача идентификации ставится следующим образом: считаются неизвестными данные испытаний конструкции с замером внешних воздействий, и считаются неизвестными математические модели поведения материала и конструкции. Рассматривается прямая задача расчета конструкции, результаты численного расчета сравниваются с экспериментальными данными и механические характеристики подбираются так, чтобы они были близки. Таким образом, формулируется задача о минимизации функционала – квадратичной невязки между расчетными и экспериментальными данными. В данной работе считаются неизвестными жесткостные характеристики
.
Приведены результаты идентификации 
для чистошерстяной (Вшр-100) и полиэфирной (ВПЭ-100) тканей, обработанных потоком холодной плазмы. Для этого использовались данные испытаний одноосного растяжения образцов с различными углами 
.
Строится квадратичная невязка вида
n – количество проведенных экспериментов. Для этой квадратичной невязки должно выполняться ограничение
(1)
Далее подбираются из условия минимума 
при ограничении (1). Разработанный программный комплекс позволил отыскать нелинейные жесткостные характеристики 
.
Рассмотрена задача о деформировании контрольного тканевого образца, вырезанного под углом 
. На рис. 1, 2 представлены графики зависимостей среднего усилия растяжения 
от деформации 
для образцов из полиэфирной (ВПЭ-100) ткани, использованных для идентификации контрольных образцов.
Зависимости показывают, что полученные физические соотношения достаточно хорошо описывают физически нелинейное поведение полиэфирной ткани.
На рис. 3 изображены графики зависимости показателя формоустойчивости 
от дозы облучения холодной плазмой 
чистошерстяной (Вшр-100) и полиэфирной (ВПЭ-100) тканей.
Численные эксперименты показали:
1) у обработанных холодной плазмой тканевых образцов жесткость на сдвиг, жесткость в направлении утка и основы падает;
2) формоустойчивость рассматриваемых образцов повышается при увеличении времени облучения холодной плазмой.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № -а).
ЛИТЕРАТУРА
1. , , Хамматова математической модели деформирования тканых композитных материалов в потоке высокочастотной плазмы с учетом физической нелинейности // Материалы XIV междунар. симпозиума «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» им. . – Москва: Изд-во МАИ, 2008. – С. 117–119.
2. , , Хамматова процессов деформирования тканей и оценка их формоустойчивости // Сб. материалов Всеросс. межвуз. научно-техн. конф. «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий». – Казань, 2007. – С. 27–29.
